气瓶火烧试验方法及安全技术

牛振宇

【摘要】气瓶火烧试验是气瓶型式试验中的一项重要试验项目。车用气瓶、呼吸器用复合气瓶型式试验，必须进行该项目试验。由于该试验项目危险性比较高。本文仅根据相关标准比较，并结合实际工作情况对气瓶火烧试验的方法及安全控制技术进行了探讨。希望有助于该项目试验水平的提高。

【关键词】气瓶；火烧试验方法：火烧试验安全技术

【中图分类号】U469.7：U467 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0401-02

火烧试验属于危险性较高的试验，为了安全顺利的完成气瓶火烧试验，试验中，必须采取必要的安全控制技术。本文仅根据气瓶火烧试验的相关要求，结合本人在试验工作中的一些体会，对气瓶火烧试验的安全控制技术进行探讨。

1、气瓶火烧相关标准状况

1.1 国际标准

目前国际上对气瓶要求进行火烧试验主要集中在车用瓶和呼吸器用缠绕瓶两类气瓶。主要产品标准如下：

a）美国DOT-CFFC铝合金内胆纤维全缠绕气瓶

b）欧盟的ENl2245全缠绕复合气瓶

c）欧盟ENl2257无缝环缠绕气瓶

dl国际标准化组织ISOll439用作机动车燃料的天然气车载高压气瓶

e）美国国家标准ANSl/CSA NGV2压缩天然气车辆燃料容器基本要求

f）CGA C-14 DOT气瓶压力泄放装置试验程序

1.2 国内标准

a）GBl7258-2011《汽车用压缩天然气钢瓶》

b）GB 24160-2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》

c）GB 17259-1998《机动车用液化石油气钢瓶》

d）GB 28053-2011《呼吸器用复合气瓶》

2、火烧试验方法

气瓶火烧试验方法有很多，归结在一起邮两类：车用气瓶火烧试验方法和呼吸器用气瓶火烧试验方法。下面针对这两类气瓶的火烧试验方法做详细讨论。

2.1 气瓶放置方式

火烧试验中气瓶放置方式。DOT-CFFC规定采用垂直方式，ENl2245/12257规定采用水平+垂直方式，IS011439规定采用水平方式。目前国内标准车用瓶类均采用的是水平放置，呼吸器用复合气瓶采用水平+垂直方式放置。不同标准的放置方式，详见表1。

2.2 火烧试验燃料选择

各个相关标准中对于火烧试验用燃料的规定见表2。

燃料的选择，对于呼吸器类气瓶，一般规定都是采用木材、煤油，对于车用压缩天然气气瓶来说，未做限制。木材作为试验燃料，点燃、熄灭均比较容易，但热值较低。实际试验中，需和别的燃料组合使用。煤油、柴油发热量高，容易获得。试验中，点火后，火焰温度或气瓶表面温度很快能达到相关标准的规定值。以往气瓶火烧试验多是以木材+煤油或柴油作为燃料的。

采用固体和液体燃料进行火烧试验，点火、熄火均需要试验人员在现场操作，危险性较高。点火后，对于火焰的控制很困难。而且由于燃烧中往往有烟雾产生，影响观测。

气体燃料目前是城市居民使用最广泛的燃料。天燃气、液化石油气等烃类化合物的发热量不低于柴油、煤油等液体燃料。点火后升温速度较快。通过调节燃气的流量，气体燃料的火焰很容易控制。熄火的时候只需通过阀门切断气源即可熄火，这种操作可以通过远程计算机控制，无需试验人员到现场操作，保证了人员安全。因此气体燃料更适宜作为火烧试验用燃料。

2.3 火烧试验中自然因素的影响

风会使火烧试验的火焰产生漂移，导致气瓶不同部位受热不均。

我们在试验中发现在横风速度较大的情况下下，气瓶采用垂直放置方式，用煤油+木材进行火烧试验。火焰会在横风的作用下发生较大程度的偏移，试验后发现气瓶表面火烧破坏不均。

环境温度对气瓶火烧试验也有一定影响。美国DOT-CFFC规定火烧试验的环境温度下限为7%。根绝我们实际经验看，这点事有道理的，当环境温度过低时，气瓶火烧过程中受热部位和非受热部位会产生比较高的温度差，可能引发气瓶破裂。

3、火烧试验的安全技术

火烧试验属于危险性相对较高的试验，因此需设置一些安全措施来保证试验安全。我院通过摸索，现通过以下几方面来技术保证试验安全：

（1）基于无线网络技术的实时在线监视技术

在火烧现场设置高精度的工业摄像机采集现场火烧视频。通过通讯基站将其传回到控制计算机，供试验人员判断火焰和气瓶状态。

（2）基于无线网络技术的火源控制技术

我院研制了气瓶遥控火烧试验装置，用于气瓶火烧试验。该装置能够控制火烧试验点火、火焰调节、熄火（燃气炉具）、炉具移动（木材炉具）过程。

炉具点火过程控制，控制计算机发出点火指令，通讯基站将点火指令传给现地控制器，现地控制器首先打开燃气控制阀，将燃气送到燃烧器，随后现地控制启动燃烧器上的脉冲点火装置，点燃燃气。

（3）主动卸压安全防护技术

为了降低火烧试验中超压爆炸危险，气瓶遥控火烧试验装置设有专用的卸压装置，来保证及时卸压。

卸压装置有自动控制和人工控制两种控制方式，当出现危险时，计算机以自动或人工方式，通过通讯基站将卸压指令发送给现地控制箱，现地控制箱控制泄放电磁阀动作。保证在需要的时候及时将瓶内介质泄放。

卸压装置在试验中动作条件主要有以下几点：首先是达到试验设定时间，通常车用瓶为5分钟，呼吸器瓶为2分钟，在此条件下，计算机会自动控制泄压；其次是试验过程中瓶内压力或瓶口温度达到压力泄放装置动作条件，而压力泄放装置未动作，气瓶处于危险运行状态，在此情况下，计算机会自动控制泄压；第三通过监控系统发现试验过程中出现危险情况，此时需操作者进行计算机辅助人工泄压，即试验操作者点击操作界面的卸放按钮，计算机将泄放指令通过通讯基站传输到卸放电磁阀，卸放电磁阀动作，压力泄放。

（4）火烧试验专用防护掩体

我们专门构筑了火烧试验掩体。该掩体有两方面作用：首先当气瓶爆破时，降低火烧试验气瓶爆炸对周围环境的破坏；其次降低风对火烧试验的影响。

我院进行的火烧试验，到目前为止共有3次发生了爆炸。实践证明该掩体能够充分吸收了爆炸能量，在各次爆炸中均保证了周围环境及试验人员的安全。

我院通过上述4项安全技术，提高了火烧试验的安全系数，保证了气瓶火烧试验顺利安全的进行。