一种微型火工品慢烤试验设备及方法与流程

1.本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种微型火工品慢烤试验设备及方法。


背景技术：

2.火工品的热安全性能是研究武器安全的一项重要内容，慢烤试验是一项模拟火工品及其含能材料在制造、运输和储存以及使用过程中，遇到意外热刺激产生的作用，为火工品的设计、使用和储存提供技术依据，该类试验一直受到各军事强国的重视。
3.现有的慢烤试验设备由保温箱、温度循环系统、控制系统和温度传感器组成。控制系统通过保温箱的测量温度和设定温度比较，调节加热器的运行，内部的轴流风机启动调节烘箱内温度场的均匀度。目前的保温箱内不具备销毁火工品的条件。
4.使用目前市场上的慢烤设备进行试验，有如下缺点：不具备就地销毁火工品的功能和条件；温度升高速率调节范围窄；隔爆性能达不到要求。
5.针对以上缺点，本发明的目的是设计一种慢烤试验系统，实现微型火工品的在一次试验中不同时间段内不同温度升高速率的要求；当该火工品在慢烤试验结束后，没有自爆的情况下，不移动产品就可以就地销毁；该试验设备主要应用与火工品的试验，具备相应等级的隔爆和防爆功能。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题
7.本发明设计一种微型火工品慢烤试验设备及方法，以实现微型火工品的在一次试验中不同时间段内不同温度升高速率的要求。
8.为解决技术问题本发明采用的技术方案
9.一种微型火工品慢烤试验设备，包括保温箱、试验工装、循环风机、视窗、接线盒、采集设备、视频监视器、控制柜、温度传感器及试验测试传感器，所述试验工装置于保温箱内，所述循环风机及视窗置于保温箱上，所述试验测试传感器置于试验工装周围，所述采集设备，视频监视器及控制柜通过接线盒与保温箱连接。
10.进一步地，所述保温箱体分四层，由外及内分别为保护层、保温层、防爆层及加热层，所述防爆层贴着保温层，保温层和气体循环层之间是加热层。
11.进一步地，所述保护层采用304不锈钢，保温层为石棉，防爆层采用5mm钢板。
12.进一步地，所述加热层采用电加热管，箱体四周布设加热管，加热管每平方米布设3根0.5kw的加热管。
13.进一步地，所述的箱体的底部中心安装水平地板，地板上配置安装孔，以适应不同的火工品工装。
14.进一步地，所述保温箱两侧开视窗，配备防爆玻璃。
15.一种微型火工品慢烤试验方法，操作步骤如下：
16.1)防爆保温箱制作，保温箱分四层，箱体外壳、防爆层、加热层和气流循环层，根据
箱体体积预留穿线孔、导线槽、照明、接线盒、检查窗和录像窗等附件；
17.2)火工品试验工装制作，试验工装由火工品固定工装、火工品爆破见证板、传感器定位工装和销毁槽；
18.3)温度控制系统和参数采集系统的配置，控制系统通过plc编程，触摸屏进行人机交互，冗余的控制传感器反馈调节温度，整体实现闭环控制，根据不同火工品的慢烤工艺，可以分段的设置温升速率；
19.4)数据处理软件，慢烤结束后，采集的测量参数，绘制出测量曲线，试验结束后，根据记录数据，计算出慢烤箱内的从试验开始分时段的升温速率，温度稳定阶段的平均值、最大值、最小值以及稳定时间段等，在稳定时间段由于火工品的发火引起的温度异常值、温度异常时间，最后输出试验报告。
20.本发明获得的有益效果
21.利用本发明设备相对于现有的慢烤设备，在测量精度、测量可靠性、使用功能和使用寿命上都有很大的提高。为测量人员减轻了负担，达到高效、准确测量的目的。
22.实现微型火工品的在一次试验中不同时间段内不同温度升高速率的要求，当该火工品在慢烤试验结束后，没有自爆的情况下，不移动产品就可以就地销毁；该试验设备主要应用与火工品的试验，具备相应等级的隔爆和防爆功能。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1：慢烤试验设备结构图；
25.其中：1-保温箱、2-试验工装、3-循环风机、4-视窗、5-接线盒、6-采集设备、7-视频监视器、8-控制柜、9-加热管、10-温度控制传感器、11-试验测试传感器。
具体实施方式
26.一种微型火工品慢烤试验设备的设计，由以下步骤完成：
27.步骤一、防爆保温箱制作，保温箱分四层，箱体外壳、防爆层、加热层和气流循环层，根据箱体体积预留穿线孔、导线槽、照明、接线盒、检查窗和录像窗等附件；
28.步骤二、火工品试验工装制作，试验工装由火工品固定工装、火工品爆破见证板、传感器定位工装和销毁槽。
29.步骤三、温度控制系统和参数采集系统的配置，控制系统通过plc编程，触摸屏进行人机交互，冗余的控制传感器反馈调节温度，整体实现闭环控制，根据不同火工品的慢烤工艺，可以分段的设置温升速率。根据工艺要求，采集体统设定采集速率和采集时间，实时监测、存储火工品的测试参数，同时监控系统监测记录火工品在不同温度下是否状态发生变化；
30.步骤四、数据处理软件，慢烤结束后，采集的测量参数，绘制出测量曲线，试验结束后，根据记录数据，计算出慢烤箱内的从试验开始分时段的升温速率，温度稳定阶段的平均值、最大值、最小值以及稳定时间段等，在稳定时间段由于火工品的发火引起的温度异常值、温度异常时间，最后输出试验报告。
31.构造出保温箱、试验工装、控制系统和采集系统的硬件设施，合理布置系统所需要的所有附件，检查窗采用防爆玻璃，导线槽、照明灯具、线缆等附件耐高温、耐腐蚀；
32.构造出控制系统的plc(可编程逻辑控制器)、触摸屏、采集系统和数据处理系统得软件流程图，并依据软件流程图分别编制出符合使用要求的软件并调试正常；
33.所述的试验工装位于保温箱内，控制系统、采集系统和视频监视屏均是远距离隔离操作；
34.所述的防爆保温箱是长方体型空心结构，其内部空间较大；
35.所述的火工品爆破见证板且厚度较大的正方形钢板，体积略小，钢板图黑漆；
36.所述的加热层是由多组加热管组成，均匀分布在箱体周围，通过调整加热管运行的数量调节温升的速率，加热管一般为15组。
37.为使本发明所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本发明所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
38.图1示出了慢烤试验设备的结构示意图，包括保温箱1、试验工装2、循环风机3、视窗4、接线盒5、采集设备6、视频监视器7、控制柜8、加热管9、温度控制传感器10及试验测试传感器11。
39.保温箱主要有保温箱体、空气循环系统、试验工装、ni120温度控制传感器、e型热电偶试验测试传感器、视窗及其它附件组成。保温箱体分四层，最外层是箱体保护层和保温层，他的主要功能是使保温箱结构完整、箱体保温，保温层采用隔热、防潮、耐燃、易加工的石棉进行保温，保护层采用304不锈钢，它具有防腐蚀、抗碰撞、易固定等特点；防爆层贴着保温层，防爆层采用5mm厚的钢板，保温层和气体循环层之间是加热层，加热层采用电加热管，为了加热的均匀性，箱体四周布设加热管，加热管每平方米布设3根0.5kw的加热管，四周共布设2024根加热管，加热后的空气，通过轴流风机均匀的循环到箱体内，使温度均匀的上升。箱体的底部中心安装水平地板，地板上配置安装孔，以适应不同的火工品工装。保温箱两侧开视窗，配备防爆玻璃，一侧安装摄像头，实时监测试验的过程，一侧操作人员观察。箱体中心布设两路温度控制传感器，该传感器选用ni120，它的特性是随着温度的变化，传感器的电阻值匀速增长。根据试验工装的安装位置，在工装和试验件周围安装e型热电偶用于测试试验过程的温度，e型热电偶测量温度范围比较宽可以测量到火工品燃烧时的温度。
40.控制柜位于控制接，便于隔离操作，控制柜由可编程逻辑控制器(plc)、触摸屏、控制电路及配件组成，plc采用梯形图编程，触摸屏作为人机交互设备，通过触摸屏可以和plc进行数据交换，触摸屏可以写入plc设定值，也可以显示plc的测量值，设定后，系统自动运行，直到试验结束。控制柜采集温度控制传感器的温度值，在plc内通过和触摸屏设定的温度值比较，然后进行数据转换和脉宽调制，通过plc的do模块输出，控制柜内的控制电路放大信号，输出到加热管。plc不仅可以控制加热管的加热时间、加热脉冲，还可以控制工作加热管的数量，以调节满烤箱内的升温速率。
41.数据采集和视频记录是通过数据采集系统和硬盘录像机完成，采集系统将不同参数的传感器模拟信号采集后，转化为数字信号，通过高速rs485接口将信号实时传送到计算
机内，计算机进行曲线显示并记录，硬盘录像机实时记录摄像头的图像。
42.数据处理软件是使用vc编制，试验结束后，把试验采集到得温度数据按位置进行分类，根据记录结果，计算出慢烤箱内的从试验开始不同位置的传感器分时段的升温速率，温度稳定阶段不同位置温度的平均值、最大值、最小值以及稳定时间段等，在稳定时间段由于火工品的发火引起的温度异常值、温度异常时间，最后输出试验报告。
43.利用本发明的方法，顺利完成多种微小型火工品的慢烤试验，对于规定慢烤工艺中未烤爆的试验品，在慢烤箱内实行了销毁，该设备功能完善，试验结果与理论设计相吻合。