一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置

1.本实用新型属于煤炭自燃模拟装置的技术领域，具体涉及一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置。


背景技术：

2.煤炭在我国能源的生产与消费结构中占主导地位，由于我国煤炭分布和产业布局不平衡性，即煤炭生产地、后备区与消费地在空间上呈现错位性分布，造成了煤炭在全国范围内由西向东、由北向南的大量流动，以满足各地区和产业的用煤需求。相较于公路、水路、管道等运输方式，铁路运输是长距离运输煤炭货物最适宜的一种方式。所以，铁路运输环节在煤炭流通过程中的十分重要，煤炭的铁路运输已经成为我国煤炭资源供需平衡的重中之重，占整个运输重量的60％左右。然而，煤炭在铁路运输途中由于自热与自燃现象的存在，极易引发危险事故的发生，影响铁路运输的正常秩序，造成大量的财产损失，甚至危及人类的生命安全。因此，探究铁路运输过程中煤炭自燃的原因，制定有效的预防措施，防止铁路运输煤炭发生自燃十分必要。
3.目前探究铁路运输煤炭自燃原因的模拟装置比较匮乏，并且大部分装置都是在静态条件下探究煤体温度与气体变化规律，无法真实、有效地模拟出煤炭在运输过程中的状态。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，解决了现缺乏运输煤炭自燃原因的模拟装置的问题。
5.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.提供一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其包括风筒和计算机，风筒的一端安装有变频轴箱，变频轴箱与风筒连通；风筒的两对立侧壁上均设置有若干个用于实时检测表面风流大小的风速测量仪，风速测量仪与用于实时记录的风速测量仪各项数据的风速显示器信号连接；风筒内嵌入有敞车相似模拟箱体，敞车相似模拟箱体的一侧开设有若干个正面测孔，敞车相似模拟箱体的另一侧开设有若干个反面测孔；
7.敞车相似模拟箱体与气体监测系统连接。
8.本发明在敞车相似模拟箱体上部设置变频轴箱与风筒，通过调节风速的大小，能够简单、有效地模拟出火车运动过程中风流的影响；风速测量仪能够实时检测敞车相似模拟箱体表面风流大小，并通过风速显示器时记录的风速测量仪的各项数据，传送至计算机形成完整的温度曲线，有效、直观地反映了煤炭的情况。
9.进一步地，变频轴箱包括变频轴流风机和扇叶，扇叶设置于变频轴流风机的输出轴上，变频轴流风机与风速控制器信号连接。
10.变频轴流风机用于模拟敞车在行驶过程中产生的风流，通过扇叶调节风速的大小，能够简单、有效地模拟出火车运动过程中风流的影响。
11.进一步地，风筒的底部安装有若干个用于移动位置的驱动装置，驱动装置位于敞车相似模拟箱体的两端。
12.驱动装置用于移动和调整整个实验装置到指定位置。
13.进一步地，驱动装置包括底座，底座上安装有用于实现风筒在垂直方向上的移动自动升降支架，自动升降支架上设置有旋转螺母，旋转螺母与电动开关信号连接；自动升降支架与风筒固定连接；底座的底部设置有若干个用于实现风筒在水平方向上的移动万向轮。
14.当工作人员将移动整个实验装置时，启动电动开关主动控制旋转螺母，此时自动升降支架实现风筒在垂直方向上的移动，通过移动万向轮实现风筒在水平方向上的移动。
15.进一步地，气体监测系统包括若干根抽气管路，若干根抽气管路用于分别插入正面测孔和反面测孔中实现监测；抽气管路的一端与敞车相似模拟箱体连通，抽气管路的另一端与气相色谱仪连通。
16.进一步地，抽气管路中安装有用于对敞车相似模拟箱体内各测点取样的抽气泵和用于对煤灰过滤的粉尘过滤器。
17.抽气泵用于对敞车相似模拟箱体内各测点取样，粉尘过滤器用于对煤灰过滤。
18.进一步地，风筒靠近变频轴箱的一端内部设置有用于均匀分配变频轴流风机产生气流的均流板；位于风速测量仪所在位置的风筒的侧壁上安装有若干个用于观察敞车相似模拟箱体实验过程的观察窗。
19.当变频轴流风机启动在风筒内产生气流时，均流板用于均匀分配变频轴流风机所产生的气流，观察窗用于观察敞车相似模拟箱体实验过程。
20.进一步地，风筒为圆筒，且风筒的长度为3000mm，直径为800mm；敞车相似模拟箱体的两端均安装有箱体支架；敞车相似模拟箱体的尺寸为 2000mm
×
500mm
×
600mm。
21.进一步地，风速控制器、风速显示器和电动开关均与计算机信号连接。
22.本实用新型公开了一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其有益效果为：
23.1、本实用新型在敞车相似模拟箱体上部设置变频轴箱与风筒，通过调节风速的大小，能够简单、有效地模拟出火车运动过程中风流的影响；风速测量仪能够实时检测敞车相似模拟箱体表面风流大小，并通过风速显示器时记录的风速测量仪的各项数据，传送至计算机形成完整的温度曲线，有效、直观地反映了煤炭的情况。
附图说明
24.图1为一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置的结构示意图。
25.图2为一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置气体监测系统示意图
26.其中，1、变频轴流风机；2、风速控制器；3、均流板；4、扇叶；5、风速显示器；6、旋转螺母；7、电动开关；8、计算机；9、底座；10、万向轮；11、风速测量仪；12、自动升降支架；13、正面测孔；14、反面测孔；15、敞车相似模拟箱体；16、箱体支架；17、风筒；18、观察窗；19、抽气管路；20、抽气泵；21、粉尘过滤器；22、气相色谱仪。
具体实施方式
27.面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本
实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
28.根据本技术的实施例一，参考图1和图2，本实施例的一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，包括：
29.风筒17、计算机8、气体监测系统、变频轴箱和驱动装置。
30.变频轴箱安装于风筒17的一端，变频轴箱与风筒17连通。
31.驱动装置安装于风筒17的底部，驱动装置位于敞车相似模拟箱体15的两端。
32.敞车相似模拟箱体15与气体监测系统连接。
33.以下将对上述各个部件进行详细描述：
34.风筒17的两对立侧壁上均设置有若干个风速测量仪11，风速测量仪11与风速显示器5信号连接。
35.风速测量仪11用于实时检测敞车相似模拟箱体15表面的风流大小，风速显示器5用于实时记录风筒17内风速测量仪4周围的温度、湿度、风速大小数据。
36.风筒17内嵌入有敞车相似模拟箱体15，敞车相似模拟箱体15上开设有若干个正面测孔13和反面测孔14。
37.正面测孔13用于插入热电偶，反面测孔14用于抽气管路。
38.敞车相似模拟箱体15的两端均安装有箱体支架16。
39.敞车相似模拟箱体15的尺寸为2000mm
×
500mm
×
600mm。
40.敞车相似模拟箱体15的尺寸能够根据真实的火车尺寸数据进行几何相似设计，能够按照比例适当调整。
41.位于风速测量仪11所在位置的风筒17的侧壁上安装有若干个用于观察敞车相似模拟箱体15实验过程的观察窗18。
42.风筒17靠近变频轴箱的一端内部设置有均流板3。
43.当变频轴流风机1启动在风筒17内产生气流时，均流板3用于均匀分配变频轴流风机1所产生的气流。
44.风筒17为圆筒，且风筒17的长度为3000mm，直径为800mm。
45.风筒17尺寸只要能够完全罩住敞车相似模拟箱体15，模拟火车运动产生的相对风流即可，尺寸能够适当进行调整。
46.变频轴箱，具体包括：变频轴流风机1和扇叶4。
47.变频轴流风机1与风速控制器2信号连接，扇叶4设置于变频轴流风机1 的输出轴上。
48.变频轴流风机1用于模拟敞车在行驶过程中产生的风流，通过扇叶4调节风速的大小，能够简单、有效地模拟出火车运动过程中风流的影响，风速控制器2用于实现变频调速。
49.驱动装置，具体包括：底座9、万向轮10、自动升降支架12和旋转螺母6。
50.底座9上安装有自动升降支架12，自动升降支架12上设置有旋转螺母6，旋转螺母6与电动开关7信号连接；自动升降支架12与风筒17固定连接；底座9的底部设置有若干个万向轮10。
51.自动升降支架12用于实现风筒17在垂直方向上移动，万向轮10用于实现风筒17在
水平方向上移动。
52.当工作人员将移动整个实验装置时，启动电动开关7主动控制旋转螺母6，此时自动升降支架12实现风筒17在垂直方向上的移动，通过移动万向轮10实现风筒17在水平方向上的移动。
53.风速控制器2、风速显示器5和电动开关7均与计算机8信号连接。
54.气体监测系统，具体包括：抽气管路19、抽气泵20、粉尘过滤器21和气相色谱仪22。
55.若干根抽气管路19用于分别插入正面测孔13和反面测孔14中进行监测；抽气管路19的一端与敞车相似模拟箱体15连通，抽气管路19的另一端与气相色谱仪22连通。
56.抽气管路19中安装有抽气泵20和粉尘过滤器21，抽气泵20位于粉尘过滤器21前部。
57.抽气泵20用于对敞车相似模拟箱体15内各测点取样，粉尘过滤器21用于对抽气管路19中的煤灰进行过滤。
58.本实施例一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置的工作原理为：
59.在敞车相似模拟箱体15内加入煤样，根据要求布置热电偶和气体传感器在敞车相似模拟箱体15内部；将风筒17放置在敞车相似模拟箱体15上方适宜位置再通过自动升降支架12使敞车相似模拟箱体15置于风筒17内部。
60.此时启动变频轴流风机1，通过风速控制器2调节风速大小，待变频轴流风机1稳定后，观察风速测量仪11所采集的数据，要求风速测量仪11所测的风速大小稳定，此时，变频轴流风机1在模拟实验的风筒17内形成稳定的风流场。观察不同风速条件下对煤自燃的影响规律。
61.计算机8根据相似模拟实验得出的温度变化及气体浓度变化规律分析出铁路煤炭运输过程中煤体自然发火规律。
62.虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。