带自动灭火的液化气罐安全控制装置

来源: 发布时间:2023-12-04 浏览次数:1261
基本信息

第一作者姓名:杨子烨

性别:男

民族:汉族

第一作者学校:湖南省澧县澧阳中学

第一作者人所在年级:九年级

第二作者姓名:

性别:

民族:

第二作者人所在学校:

第二作者人所在年级:

第三作者姓名:

性别:

民族:

第三作者人所在学校:

第三作者人所在年级:

辅导教师姓名:骆诗平


作品摘要

*结构组成:

 本装置巧妙轻松地安装在普通液化气罐上,由燃气监测模块、高压机械手电磁阀、普通减压阀、自动灭火球安装支架、自动灭火球等组成。燃气监测模块检测到室内液化气泄漏或超标时,关闭电磁阀,停止向外输气,同时启动报警系统,向外发出信号,若液化气罐附近出现明火,灭火球自动爆开灭火。

*主要特征:

    推广前景好:本装置是一款性价比高、安装简单、易推广的装置。

    智能化程度高:自动监测,发现液化气泄漏或超标时自动报警,自动关闭阀门,遇火灾还自动灭火,不用人工操作;

    可靠性强:关闭气源后,高压机械手电磁阀不会自动打开,必须人工确认安全后手动打开。经过反复的实验与调试,可靠性进一步增强。

*主要用途:

      因为罐装液化石油气的方便、经济,依然是不少家庭的燃料首选。可是人们在使用时,因缺乏安全知识,不懂得定期检测和保养,以至于燃气管道和灶具出现漏气现象,带来严重的安全隐患,甚至引发起火、爆炸等安全事件。

      本装置能集检测、关闭、报警、灭火于一体,当发生燃气漏气时,从源头来切断气源,同时用警报声提醒人们及时排除隐患,万一出现失火,还能自动灭火,达到保护生命财产安全的目的。

*创新点:

      本装置遇燃气超标时能自动关闭液化气罐阀门并报警;若泄露引起火灾则会自动灭火。电磁阀为高压机械手电磁阀,从源头切断气源,一但切断,必须手工打开,避免误操作,可靠性强。灭火球安装简单,效果有保证。


作品说明

*问题提出:

*提出的问题和解决的问题:

我们能不能设计一种装置,当罐装液化气发生燃气泄漏时,自动切断气源,并发出警报提醒人们及时处理,万一引发火灾,还能自动灭火,达到保护用户安全的目的呢?

研究问题的原因和意义:

近年来,罐装液化气在农村、餐馆、出租房等地依然大规模使用,有时因疏忽而忘记关闭阀门,而气管和灶具老化,造成燃气泄漏的事常有发生,进而造成火灾甚至造成生命财产损失,所以罐装液化气的使用存在一定的安全隐患。针对这一安全隐患,我们就有了设计的冲动,让这套装置问世。

*解决方案:

解决问题的办法:

我在指导老师的协助下成功设计出了《带自动灭火的液化气罐安全控制装置》,其主要部件由自动灭火球、普通减压阀、高压机械手电磁阀、燃气监测模块、半导体气体传感器等构成。本装置涉及电气学、工程学、化学等多学科领域。高压电磁阀设置于普通减压阀前端,直接和液化气罐相接,彻底控制所有气路(减压阀接在电磁阀后端),燃气监测模块(煤气、液化气密度比空气重,泄漏时是属于下沉状态,所以安装在离地面30-80cm左右的距离)监测气源室内环境,异常时(浓度300ppm-500ppm)及时自动向电磁阀下达关气指令,同时触发报警装置。自动灭火球放置于液化气罐上部或侧面,如因燃气泄露引起火苗,自动灭火球会爆开灭火,尽量减少损失。

发明研究的重点:

研究的重点在于寻求到解决问题的原理,了解并合理利用市场上相关的产品,确定并采购相应原材料。

首先确定报警器触发原理:燃气报警模块通过半导体气体传感器探测室内四周的可燃气体,采样电路检测到气体浓度,用数字量传达给控制器,当浓度超过控制器设定的值时,执行电路发送报警信号并关闭机械手高压电磁阀。

然后是自动灭火原理:使用灭火球灭火。遇明火后灭火球表层的灭火引线迅速被燃烧,然后驱动灭火球内部爆发装置,灭火球就会自动喷洒干粉,以达到自动灭火效果。

同时选择好适合的电磁阀:开始采用的是普通低压电磁阀,电磁阀是连接到减压阀后端,通过实验发现电磁阀关闭气源后前端的减压阀还是有泄露的可能,于是决定进行改进。必须把电磁阀直接安装在液化气罐的出气接口才安全,然后再连接减压阀,这样如有泄露情况,电磁阀关闭的气源为最前端,才能彻底关闭气源,防止泄露的可能。根据改进方案,电磁阀要安装于普通减压阀前端,那么电磁阀就要改为机械手高压电磁阀,于是改进为能支持煤气罐的机械手高压电磁阀。

发明研究的难点:

1、监测模块的选择:监测模块防护的是起火爆炸,其参照标准是可燃极限、爆炸极限。一般报警阈值在300ppm-500ppm左右。一氧化碳有毒性,参照的标准是中毒极限值,一氧化碳警阈值一般在100ppm左右,用煤气的用户则需选择一氧化碳报警器,不能用天然气、液化气报警器。天然气的用户需选择甲烷气体报警器。如果在密闭空间的室内,不完全燃烧也易造成一氧化碳中毒,最理想的选择是甲烷/一氧化碳复合型报警器,这就是我们的选择。密度大于空气的安装在低处,比如石油液化气;密度小于空气的安装在高处,比如天然气(主要成分为甲烷)。罐装为石油气,必须安在低处。

2、电磁阀的选择:适合控制气源电磁阀有能自动关闭的常规高压电磁阀与机械手高压电磁阀可选,若选择自动关闭的常规高压电磁阀,没电时是打开的,但通电后会闭合阀门。采用此种电磁阀会有一定的安全隐患,当报警器触发启动电磁阀后,电磁阀会关闭,若突然报警器断电,电磁阀会自动打开,存在一定的安全隐患;现采用机械手高压机电磁阀,机械手电磁阀的特点是关闭后必须用手扳阀门手柄才能打开,并有锁死装置,不拉开离合装置,扳阀门手柄也不能打开,这就万无一失。

发明研究的难点:

1、监测模块的选择:监测模块防护的是起火爆炸,其参照标准是可燃极限、爆炸极限。一般报警阈值在300ppm-500ppm左右。一氧化碳有毒性,参照的标准是中毒极限值,一氧化碳警阈值一般在100ppm左右,用煤气的用户则需选择一氧化碳报警器,不能用天然气、液化气报警器。天然气的用户需选择甲烷气体报警器。如果在密闭空间的室内,不完全燃烧也易造成一氧化碳中毒,最理想的选择是甲烷/一氧化碳复合型报警器,这就是我们的选择。密度大于空气的安装在低处,比如石油液化气;密度小于空气的安装在高处,比如天然气(主要成分为甲烷)。罐装为石油气,必须安在低处。

2、电磁阀的选择:适合控制气源电磁阀有能自动关闭的常规高压电磁阀与机械手高压电磁阀可选,若选择自动关闭的常规高压电磁阀,没电时是打开的,但通电后会闭合阀门。采用此种电磁阀会有一定的安全隐患,当报警器触发启动电磁阀后,电磁阀会关闭,若突然报警器断电,电磁阀会自动打开,存在一定的安全隐患;现采用机械手高压机电磁阀,机械手电磁阀的特点是关闭后必须用手扳阀门手柄才能打开,并有锁死装置,不拉开离合装置,扳阀门手柄也不能打开,这就万无一失。

本发明使用方法、附图说明性文字:

安装:1、取下液化气罐上的普通减压阀,换上高压机械手电磁阀,再将普通减压阀安装在高压机械手电磁阀末端;2、在钢瓶存放点离地120厘米左右且有电源插座的合适地方安装燃气监测模块,连接好电路;3、自动灭火球支架放置于液化气罐上部或侧面(30-80cm处),灭火球放在支架上。

使用:监测模块中的半导体气体传感器监测到空气中燃气浓度异常时(浓度300ppm-500ppm),马上向高压机械手电磁阀下达关气指令,阀门自动关闭,切断气源,同时触发报警装置,发出声光警报,提醒人们关注并处理险情。机械手电磁阀的特点是关闭后必须用手扳阀门手柄才能打开,并有锁死装置,不拉开离合装置,扳阀门手柄也不能打开,这就不用担心异常断电导致电磁阀自动重开,引起后患。万一液化气罐周边出现火灾,放置于液化气罐上部或侧面的灭火球就会被触发喷射干粉自动灭火,尽量减少损失。

*使用或试用效果:

组装后,我们反复实验,达到了预期效果,解决了实际问题。我用丁烷燃气打火机多次放气测试,空气中弥漫的燃气立即触发了报警装置,让人清晰地听到报警声音,引起警觉;同时机械手电磁阀自动关闭,切断了气源,防止了燃气进一步泄漏,造成火灾或爆炸。在实际生活中,液化气泄漏的气体远比打火机放的气体浓度高,触发的可靠性更强。说明这款“带自动灭火的液化气罐安全控制装置”具有灵敏性、有效性、安全性。

*优点:

首先是双重防护:液化气泄漏时,会自动触发报警装置,第一时间关闭阀门;若意外情况引起失火,装置会启动第二重保护,灭火球自动灭火。

第二是感应灵敏:该装置能够迅速感应到液化气浓度是否超标,一旦超标,便会自动关闭气源,同时报警。

第三是性价比高:本装置成本合理,安装简单,物件小巧,方便悬挂,符合普通百姓消费水准。

*还需进一步研究的问题:

1、设备用电是否可以不依赖大网电路?这样万一停电不至于无法工作,确保设备依然正常运转;

2、灭火球灭火是不是唯一的好方法?灭火范围多大合适?液态二氧化碳是否可行?

3、灭火装置触发的方法可否精准温控?

4、报警方式可否远程?


作品图片


查新说明

*查新网址与关键词:

专利检索及分析网址:http://www.pss-system.gov.cn/sipopublicsearch/portal/index.shtml

关键词1:自动关闭液化气罐阀门

共0条记录,没有检索到相关专利;

关键词2:关闭液化气罐阀门and报警

共0条记录,没有检索到相关专利;

关键词3:高压电磁阀and关闭气源

共0条记录,没有检索到相关专利;

关键词4:灭火球

共353条记录 但属于单个部件或与本装置结构不同专利 

关键词5:燃气监测

共246条记录 但属于单个部件或与本装置结构不同专利

关键词6:自动灭火and报警and液化气罐

共0条记录,没有检索到相关专利。

*与本发明最相近的发明专利、研究文献的名称与摘要:

通过“专利检索及分析”网站检索,未见与本项目相同的专利及文献。组件中,燃气监测模块和灭火球各有300条左右的记录,但属于单个部件或与本装置结构不同专利。综上所述,迄今没有与本项目结构、功能一致的专利和产品。