硕士全文-煤矿主井装卸载系统粘煤堵塞问题研究.doc

4.空气炮在井下料仓粘煤清堵中的应用试验研究4.1空气炮的系统组成及工作原理空气炮，又叫破拱助流器或者清堵器，是以压缩气体的突然释放形成冲击力的一种装置。空气炮适用于对混凝土、钢、木或塑料制成的仓斗进行清堵。空气炮以压缩气体为动力源，将压缩气体通过气冲装置突然释放，形成强烈的喷爆气流，气流的速度可以超过声速，直接冲击架拱的堵塞区域，由压缩空气形成的气流具有很大的冲击力，这种冲击破坏了物料间的静摩擦，使容器内储存的物料恢复下落。空气炮是利用空气动力学原理，工作介质为空气，通过一可实现自动控制的快速电磁阀和差压活塞装置，瞬间将压缩空气的压力势能转变为空气的喷射动力能36，可以瞬间产生强大的冲击力。空气炮结构简单、使用安全方便，且其冲击力大，易于实现自动控制，放炮时不损伤仓斗37，是目前最理想的破拱助流装置。 空气炮清堵装置主要由空气储气罐、气冲装置38-44、二位三通电磁阀、空气过滤减压器、单向阀、球阀等元件组成，空气炮结构见图4-1。图4-1 空气炮结构图Fig.4-1 Installationdrawing of air cannon1.球阀 2.单向阀 3.空气过滤减压器4.二位三通电磁阀 5.螺纹接头 6.气冲装置 7.气罐打开空气炮进气球阀，空压机产生的压缩空气经单向阀、空气过滤器及电磁阀进入气冲装置，然后进入储气罐，当储气罐内的压力达到设定压力时，停止充气。当料仓发生堵塞需要空气炮喷爆破拱时，接通电磁阀的控制开关，气冲装置两端失去平衡，活塞在气体的压差作用下迅速打开，空气炮内的压缩集体急速膨胀，通过空气炮的喷管进行加速，气流的速度以超过音速的速度喷射而出，空气炮喷出的强烈气流直接冲击料仓的堵塞区域破拱助流，释放能量，清除堵塞区域。空气炮的动作过程如下： 开启进气阀，压缩气体经由S进入气缸A，如图4-2所示； 活塞P在压缩气体的作用下，移向位置C封闭贮气罐D，此时气缸壁上的进气孔打开。压缩气体通过A，进入空气炮的腔体中，此时空气炮可以随时进行喷爆破拱。如图4-3所示。图4-2 空气炮的动作示意图(a)Fig.4-2 Action diagram of air cannon (a)图4-3 空气炮的动作示意图(b)Fig.4-3 Action diagram of air cannon (b) 开启电磁阀，气冲装置两端平衡状态被打破，这时空气炮腔体中的压缩气体经过喷爆管在极短的时间之内喷射出去，如图4-4所示。图4-4 空气炮的动作示意图(c)Fig.4-4 Action diagram of air cannon (c)空气炮的储气腔容积是固定的，不断的向储气室内充入空气，储气室内的空气压力将会不断升高，储气室内的空气被压缩具有了压缩能。当空气炮罐体压力达到工作压力时，储气罐内的压力与管路压力相等，此时系统处于平衡状态。图4-5中：为罐内压力；为管路压力；、为绝对温度；、为气体密度； 、为流速；为空气炮贮气罐体积；为音速；为气体指数，取其值1.4；为出口断面积；为气体常数。图4-5 系统状态参数构成图Fig.4-5 Structure diagram of systems state parameters在系统平衡的状态下，气体的任一参数变化都会打破系统的平衡。当=，压力比=1，此时气体不发生流动。当，系统失去平衡，空气炮活塞在压力作用下开启，此时喷爆口被打开，压缩气体在压差作用下喷爆而出。当压力比，（=1.4）将其值代入得到，此时喷爆气体流速达到音速。喷爆气流的流速可以用（4-1）公式表达： (41)通过式(4-1)可知，气体的喷爆流速与、等参数有关根据连续性方程： (42)将上式取对数整理得到： (43) (44)。 (45)当气体流速小于声速时，气流的截面变小流速会增加；当气体流速大于声速时，气流的截面变大流速会增加。根据此原理，空气炮内的压缩空气受到压力不平衡的作用，刚刚开启时，气体开始膨胀，速度较小，经过空气炮喷管后，空气炮喷爆气体的流速开始增加，达到音速。气体以音速冲出喷爆口时，喷爆气流截面近似无限增大，随着压缩气体的膨胀，气体速度进一步增加，此时气体的速度超过音速。煤仓或者箕斗内的物料受到超音速气流的冲击，自身的内摩擦被破坏，起拱架桥的部位被破坏，产生落块从仓内流出，堵塞的原煤下落后解除了堵塞。空气炮发出的这种瞬间冲击波能够有效地清除堵塞38。由于空气炮的喷爆时间极短，热交换也很小，可以把空气炮喷爆过程看作气体的绝热膨胀。空气炮压缩气体膨胀所做的功可由式（4-6）求出： (46)式（4-6）是理论值，没有考虑损失等因素。可以看出，相同的充气压力和容量时，空气炮的喷爆时间越短，喷爆的气体流速就会越大。空气炮的喷爆能力与空气炮的参数设计密切相关。4.2空气炮用于井下料仓的清堵4.2.1煤的内聚力煤的粒度在1厘米以下并且含水量超过10%时，煤的颗粒之间有较大的内聚力。内聚力主要包括煤的内摩擦力和粘结力。当细煤粉的含量增加或者水分在一定范围内增加时，煤的内聚力会随之增大，当煤中的含水量继续增加，达到一定程度时，过多的水使得煤呈现泥浆状，此时煤的内聚力又会随着含水量的增加而减小。井下料仓的堵塞主要是内聚力较大的煤粘结起拱形成的，研究煤的内聚力有助于找到合适的清堵方式。随着煤中含有自由水分的增加，颗粒间形成水膜，在气水交界面上产生表面张力，增加了煤的粘结力，因而引起煤的压实和粘结。当颗粒尺寸愈小，所表现出的粘结力愈大。当粘结力的增加超过煤的重力时，1带处的煤受到的自身粘结力大于其自身的重力，不会掉落，首先在放出口就形成了阻滞带。煤仓中的煤趋向于固体的性质，这时粉尘状的细末煤起着重要作用，它会在长期的贮存中使煤和矿石失去松散性，而具有粘结性。随着存料高度的增加，上层压力加大，煤和矿石的粘结和结块的危险程度也增长。逐渐形成了自然均衡拱和阻滞带，有时达到相当大的高度。因此内聚力C值不可忽视。但当水分继续增加到一定值后，由于煤或矿石颗粒间空隙中水分逐渐饱和，破坏了颗粒间形成的水膜和表面张力，因而内聚力又有所降低。在一定范围内，煤的内聚力随着含水量增大而增大，但当含水量达到一定值后，内聚力则又随着含水量的继续增长而降低。煤的内聚力随含水量的不同而变化的示意图如图4-6所示。图4-6 煤的内聚力与含水量的关系示意图Fig.4-6 The contact diagram between coals cohesiveforce and watercontent料仓内煤的内聚力除了与煤的粒度和湿度有关外，还与煤的压实度有密切的关系。在压实度增加的情况下，细小的煤粉进入到粗颗粒之间使其组织加密，煤的粘结力因此加强。煤进入料仓时，由于自身的自重和下落时的动力冲击，使得仓内的原煤压实度大大提高，煤中的水也会促进原煤的沉降和压实。对于有粘结性的原煤，会由于压实性提高而失去松散性。当原煤的含水量很小时，原煤被压实后在溜放时又会恢复其松散性，当原煤的含水量较大时，原煤被压实后就难以在重力的作用下恢复其松散性，此时就需要借助外力。井下料仓装煤时，仓内的物料处于被压实状态，当井下料仓卸载时，仓内的物料处于被松散状态，一般来说，物料的松散作用比压实作用要大的多，压实作用可使容重增加百分之几，而松散作用却可使容重减少百分之几十。当料仓伤口装载下口同时卸载时，松散带比压实带扩散的快，在仓内不易形成压实带，堵塞的情况也回大为减少。研究表明，料仓上部装料时比物料稳定流动时在仓内物料中产生的竖向压实应力要大的多。当料仓上口不断装载，下口又处于关闭状态时，料仓内的煤受到冲击作用，压实度不断提高，容易在料仓中形成堵塞，因此在料仓的使用过程中应尽量避免下口长期不溜放。对于井下料仓内的原煤来说，减少其含水量是比较困难的，虽然可以向料仓中加过量水使煤的内聚力降低，进而减轻堵塞问题，但是注水清堵会加重运输系统的负担，还有可能引起跑仓事故。改变计入料仓的煤的颗粒组成也是很困难的，所以通过减少煤的内聚力来解决堵塞问题的方式是不可行的，但是可以通过其他手段破坏煤的内聚力，达到清堵的目的。使用空气炮进行井下料仓的清堵是一种科学可行的手段。4.2.2用空气炮进行清堵的优点空气炮是利用储气室内的压缩气体在极短的时间喷出形成的强烈气流进行清堵的。压缩气体的突然释放，经过空气炮喷管的加速，气流速度可以超过音速，形成膨胀冲击波。强烈的冲击气流破坏煤的内聚力，使得料仓内的原煤恢复流动。空气炮使用空气为工作介质，电磁阀打开后，气冲装置在气体压差作用下开启，空气炮内的压缩气体急剧膨胀，空气的压缩能转变为空气射流，具有很强的冲击清堵能力。空气炮的主要特点概括如下：（1）喷爆力强劲有力，冲击力强，安全可靠；（2）维护简单，使用无污染；（3）使用的物质是空气，不会向料仓中混入其他物质，不会压缩料仓内原料； （4）喷爆后活塞立即复位，可以阻挡料仓内脏污物质反串入空气炮并且可以短时间内进行下一次喷爆；（5）使用寿命长，控制简单，可方便实现现场控制和远程控制；（6）空气炮能够根据现场情况组合成系统，清堵效果更好。空气炮喷爆气流速度高，能量强，使用的是自然中无处不在的空气，对环境没有污染，且使用空气炮进行清堵不会向里料仓中加入多余的物质，不会增加运输和提升系统的负担，是一种理想实用的破拱清堵设备。使用空气炮疏通法45取代人工清理，注水清仓，机械破拱等这些效率低、安全性差的方法，保障了工人安全，提高了煤矿效益。4.3空气炮冲击力测试4.3.1冲击力测试平台的搭建本测试试验系统主要用于测试空气炮喷爆的瞬态冲击压力，试验系统主要由空气炮、ZBM-0.067/8型空压机、过滤器、二位二通电磁阀、NI PCI-6014数据采集卡、数据采集软件、CYG1145型动态高频压力变送器及一台PC机组成。高频动态压力变送器为测压元件，压力变送器采集到的数据通过数据采集卡进行A/D模数转换，以PCI总线与计算机连接，完成压力数据的采集过程，系统的软件开发基于Labview，软件的主要功能是实时波形显示和测试结果的分析及储存。空气炮冲击力测试系统如图4-7所示。图4-7 空气炮冲击力测试系统图Fig.4-7 System graph on transient impact experiment of air cannon图4-8 空气炮冲击力测试实物连接图Fig.4-8 The physical connection diagram on transient impact experiment of air cannon测试系统的工作过程为：由空气压缩机出来的压缩气体先经过空气过滤器过滤掉杂质和部分水分，经过过滤后的压缩空气进入到空气炮中，此时空气炮处于待发射状态。接通电控箱上的开关后，电磁阀动作，空气炮的气冲装置失去平衡打开，空气炮内的压缩气体在很短的时间内急速膨胀，气流通过空气炮炮口的加速达到并超过声速，高速气流冲击在传感器的应力面上，高频压力变送器根据受到的冲击力不同输出不同的电压信号，电压信号被数据采集卡接收经过AD转换后输入到计算机中，计算机中的数据采集软件程序对采集到的数据进行处理后显示出波形和数据并加以保存。 (1) 空气压缩机用于为空气炮提供压缩空气，空气压缩机的型号是ZBM-0.067/8。空气炮的工作压力是0.40.8MPa，此款空气压缩机可以满足试验充气要求。空气压缩机的参数如下排气压力： 0.8Mpa容积流量：0.067M3/min储气罐容积：8L功率：1.1KW电源：220V/50HZ电流：6.5A(2) 过滤器是为了过滤空气中的颗粒杂质，并吸收进入空气炮中空气里的部分水分，减少水分和颗粒杂质对于空气炮气冲装置的影响。(3) 电磁阀使用的电压是220V，电磁阀的电源线与控制箱连接，按下控制箱按钮后接通电磁阀的电源，电磁阀动作，使得空气炮的气冲装置在气体压差的作用下失去平衡，喷爆出高速气流，形成突然释放的膨胀冲击波。(4) 压力变送器用于将测试的压力信号转变成电信号，并传入数据采集卡中，所用的压力变送器型号是CYG1145型高频动态压力变送器。变送器参数如下量程范围：010MPa过载： 150%精度： 0.25%FS供电范围：1228VDC信号输出：05V（三线）压力接口：M20X1.5工作温度：-30+80CYG1145型高频动态压力变送器具有速度响应快、灵敏度高、价格适中等特点，常用在液压动力机械试验，材料试验机，化爆试验等一些动态频响46要求很高、冲击振动大的试验环境中。根据空气炮的喷爆选择CYG1145型高频动态压力变送器。制作空气炮固定盘，压力变送器和固定盘通过螺纹连接紧固在空气炮上，变送器与空气炮的连接如图4-9所示。图4-9 CYG1145型压力变送器与空气炮连接图Fig.4-9 Connection diagram on pressure transmitter of CYG1145 and air cannon(5) 采集卡用于接收高频动态压力变送器输出的电压信号，并将其转换为数字信号传入进算计。此试验中使用的采集卡是NI PCI-6014采集卡。NI PCI-6014是美国NI公司生产的一种高速采集卡，它具有速度快，精度高等特点，适合用于空气炮喷爆数据的采集，空气炮的喷爆是高速动态过程，所以选用此型号的数据采集卡。此采集卡能够使用NI-DAQ助手，简化了配置和程序编写工作。测试系统使用PCI连接，能够稳定高效的进行数据采集。(6) 测试系统所用的空气炮为生产的T型空气炮。空气炮参数如下容量： 300L，喷管通径：125mm。工作压力：0.40.8MPa图4-10 空气炮实物图Fig.4-10 Air cannon测试系统使用的是三线制47的压力变送器，红色的线接电源的正极，黑色的线是电源负极和输出信号负极的一根公用线，绿色的线是信号的输出电压正极。变送器的绿色线和黑色线接入采集卡。其接线示意图如图4-11所示。图4-11 压力变送器接线示意图Fig.4-11 The wiring schematic of pressuretransmitter由于空气炮的工作原理是突然释放压力气体48，空气炮工作时有较大的震动，因此需要把空气炮固定牢固，试验场地是工厂厂房外，地上有暂时停用的道轨，就地利用条件，制作固定底板，将空气炮固定在底板上，再将底板固定在铁轨的地脚螺栓上。4.3.2测试系统的软件设计空气炮冲击力测试系统的数据采集软件是以labview为平台编写的，此软件实现了空气炮喷爆数据的高速采集，分析，显示和存储。LabVIEW 是美国国家仪器 NI公司开发的一种基于图形程序的虚拟仪器编程语言49，在数据采集、仪器控制、数字信号分析等领域获得了广泛的应用。本测试系统的程序框图如图4-12所示。图4-12 系统测试软件程序框图Fig.4-12 System softwares program diagram系统测试软件主要实现的功能(1) 软件和硬件之间的连通。数据采集卡输入到计算机中的数字信号需要进过程序接口才能与程序进行连接，然后被程序调用和处理，对于NI的数据采集卡，这个连接的工作主要是通过DAQ助手完成的。应用程序层，测试执行层，测量和控制服务层是虚拟软件的组成三个层面，DAQ助手属于测量和控制服务层，它提供了虚拟仪器硬件和软件之间的连通性，完成硬件和软件之间的协调。DAQ助手具体的作用是：创建和编辑任务和虚拟通道，在NI应用程序中生成代码以在应用程序中使用，观察接线端子的连线图。DAQ助手的设置如图4-13所示。图4-13 DAQ助手的设置图Fig.4-13 Set up DAQ(2) 图形显示，对空气炮冲击力的测试给出实时的波形信息。波形上能表现出的内容有：波形上升与下降时间比，喷爆总时间，喷爆压力极值、波形陡缓程度等，软件显示的波形图像便于进行直观观察。(3) 去除干扰点，过滤掉干扰源。现实生活中存在大量的电磁波，这会对数据采集产生一定的影响，使测试结果跳动较大51，需要过滤掉这些干扰，得到准确的测试数据。(4) 给实时采集到的数据加上精确的对应时间。对结果的分析需要用到时间，每个数据有对应的时间才有分析的意义。(5) 数据存储,每2ms存储一个冲击力数据到表格中，并把对应的精确时间也存储在相应位置，便于以后分析和调用。LabVIEW的学习和使用非常方便，LabVIEW使用的是图形化的编程语言，其中包含了许多常用的节点程序，只需调用某个图标到程序框图中经过正确的定义和连接后就可以使用这个程序节点。LabVIEW可以直接面向对象进行编程，数据在程序框图的连接线上流动，每进入一个程序节点，这个程序节点就对数据进行相应的处理52-54，利用LabVIEW编写的此测试程序灵活性强，便于维护和修改。经过实际的测试和检验，该程序工作可靠，准确度高，采集速度快。基于计算机的数据采集卡软件是数据采集系统的重要组成部分，它与硬件形成一个完整的采集、显示和分析系统，软件主要分为驱动程序和应用程序。应用程序用来完成数据的显示、分析、存储等。驱动程序可以直接对硬件的寄存器进行编程，管理数据采集硬件和处理器中断。LabVIEW应用程序有前面板和后面板，分别为用户界面和图标代码。通过调用子VI编写主体程序，各VI调用动态链接库中的驱动函数，可以实现与硬件设备的数据交换55-58。一个完整的LABVIEW应用采集程序通常由子VI和其外部编程连线构成，设计虚拟仪器驱动程序的核心是VI的层级结构，各个VI分别为组成驱动程序的模块化子程序，动态链接库调用底层的驱动函数与设备通信59。低层组件VI集合和高层应用VI集合组成软件系统。低层组件VI分为若干个独立的功能模块，每个模块负责某一特定的功能，低层VI是仪器驱动程序的基础。高层应用VI通过调用合适的组件实现最通常的仪器设置和测量任务。利用LABVIEW丰富的函数库，可以方便地实现系统测试采集功能。使用LABVIEW图形化编程语言进行数据采集不仅性价比高、通用性强而且可以大大缩短程序开发时间。4.3.3测试结果及分析测试平台搭建完毕，并且测试软件调试好后进行测试实验。测试到的波形和数据保存到电脑中，测试到的波形可以调出来进行分析，测试的数据经过测试程序的加工，对每一个数据都加上了对应的时间点，并且保存到表格中，可以方便的查看某一点的数据。图4-14 充气压力为0.4MPa时空气炮喷爆波形图Fig.4-14 Belchoscillogram of air cannon with 0.4MPa压力变送器测到的最大压力为0.262MPa，压力在428ms时刻开始飞升，在451ms时达到最大值，其余能量以动能形式向四周喷出，空气炮喷爆总时间为226ms。图4-15 充气压力为0.5MPa时空气炮喷爆波形图Fig.4-15 Belchoscillogram of air cannon with 0.5MPa压力变送器测到的最大压力为0.386MPa，压力在419ms时刻开始飞升，在445ms时达到最大值，其余能量以动能形式向四周喷出，空气炮喷爆总时间为345ms。图4-16 充气压力为0.6MPa时空气炮喷爆波形图Fig.4-16 Belchoscillogram of air cannon with 0.6MPa压力变送器测到的最大压力为0.438MPa，压力飞升时刻在437ms时刻，在459ms时达到最大值，其余能量以动能形式向四周喷出，空气炮喷爆总时间为319ms。图4-17 充气压力为0.7MPa时空气炮喷爆波形图Fig.4-17 Belchoscillogram of air cannon with 0.7MPa压力变送器测到的最大压力为0.546MPa，压力飞升时刻在422ms时刻，在433ms时达到最大值，其余能量以动能形式向四周喷出，空气炮喷爆总时间为218ms。空气炮冲击力测试数据如表4-1,4-2,4-3,4-4所示表4-1 充气压力为0.4MPa时空气炮喷爆时间和压力数据Tab.4-1 Time and pressure belch data of air cannon with 0.4MPa0.4MPa数据时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa4000.0024690.235370.06403-0.0044710.1985390.064405-0.0044740.1925420.016408-0.0044760.1445450.044410-0.0044800.155480.028413-0.0044820.1445500.0564150.014850.125530.05418-0.0044870.1345550.052420-0.0044900.1265590.01423-0.0064930.1485610.006426-0.0064940.1345640.032428-0.0064970.1025660.074310.0185000.145700.1344340.0625030.125720.0984370.1165050.1145750.0984400.2185080.145770.114420.2565100.135790.0724450.2265130.1225820.0884480.2565160.1125850.0484510.2625190.1185870.0264520.245210.15900.1044550.2525240.0845940.0484580.2545270.0965970.084600.2385290.0586000.14630.245320.0446020.0924660.2325350.0386050.052表4-2 充气压力为0.5MPa时空气炮喷爆时间和压力数据Tab.4-2 Time and pressure belch data of air cannon with 0.5MPa0.5MPa数据时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa39904660.3165320.2525980.20840204690.2565350.2346010.182405-0.0024700.2685370.266030.22440804730.2385410.2586060.2024100.0024760.2745430.2486090.19413-0.0024790.2425460.2446110.182416-0.0124810.2585490.256140.1584190.024840.2665520.2546170.1864210.0464870.2385530.2646200.1744240.0284900.2445560.2166220.1724260.0944920.275580.236250.164290.2544950.2645610.2026280.1484310.3424980.245640.2086310.1364340.3745000.2745670.2066330.1244370.3565030.2765690.1986360.1424400.3725060.2865720.1746370.174420.355090.2765750.1826400.1424450.3865110.2785780.236430.144470.3145130.2585800.2146460.1524500.3465160.2465830.2046480.1384530.3285190.2485860.236510.164560.2845220.285880.2386540.144580.2725240.2285910.2386560.1664610.3125270.245940.2146590.1564640.2945300.255950.2346610.13表4-3 充气压力为0.6MPa时空气炮喷爆时间和压力数据Tab.4-3 Time and pressure belch data of air cannon with 0.6MPa0.6MPa数据时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa40004660.3725330.2946250.21840304690.4025350.2926270.23840604720.4345380.3386300.2524080.0024740.4325410.3566320.23641104770.3765430.376360.224414-0.0024800.3325450.346380.23441704830.3365480.3286410.2444180.0024850.3885510.3486440.25442104880.3725540.3526470.266423-0.0024900.3725560.3366490.2364260.0024930.365590.3226520.22429-0.0044960.335620.3686550.1964320.024980.3425650.3486580.2244340.035010.3245670.3226600.2164370.0045030.325700.336630.1864400.0325060.295730.3366660.1744430.1745080.3125750.326680.2024450.4485110.35780.3126700.1824480.435130.3225810.2946730.1884510.4185160.3045930.2846750.194540.3825190.2925960.2626790.1824560.4225220.2746000.2666820.2064590.4385240.2626030.2346850.2044610.4145270.2846200.2386880.214630.4025300.36230.2426900.22表4-4 充气压力为0.7MPa时空气炮喷爆时间和压力数据Tab.4-4 Time and pressure belch data of air cannon with 0.7MPa0.7MPa数据时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa时刻ms压力MPa40004630.3025280.2345910.094402-0.0024650.35310.25940.0764050.0264680.365330.1865970.058408-0.0044710.3365350.1366000409-0.0024740.415370.1246020.024412-0.0044770.4085400.1560504150.0044790.3425430.1926070417-0.0144820.2565450.1761104200.024850.2165480.19861404220.044870.3065510.13461604250.0124900.2765540.14861804280.0944930.2765560.14620-0.0024300.3084950.3065590.14662304330.5464970.2925610.126626-0.0124350.4964990.2825640.14662904380.3885020.2185670.11463104400.365050.275690.16863404430.4565080.2425720.11863704460.4365100.185750.10263904490.4445130.2385760.10264204510.45150.265790.076645-0.0024530.3185180.1985810.10464704550.3565210.1825830.14650-0.0024580.3685230.2265860.126652-0.0024600.3485260.2125890.1586550对于所得到的数据进行处理，将不同充气压力下的空气炮喷爆波形整合到一张图表上，可以直观的看出不同充气压力下空气炮的喷爆波形和波形与横坐标围成的面积。图4-18 空气炮不同充气压力下喷爆测试图Fig.4-18 Belchoscillogram of air cannon with different pressure根据波形及数据可知，空气炮的充气压力过高或过低都会对空气炮的喷爆时间有影响，从而影响到空气炮的清堵效果。变送器压力感应面距空气炮喷口50mm，固定在固定盘上，固定盘相当于一个挡板，当空气炮喷爆出的高速气体冲到挡板上，速度变为零，空气的动能转化为压能，高频压力变送器测到驻压强。空气炮充气压力不同，测到的驻压强也不同，从测试图上可以直观的比较不同充气压力下的波形最值。充气压力越大，测到的驻压强最大值也越高，充气压力为0.4MPa时，测到的驻压强的最大值为0.256MPa；充气压力为0.7MPa时，测到的驻压强的最大值为0.546MPa。随着充气压力的增大，喷爆时间呈现先上升后下降的趋势。在四组数据中，充气压力为0.5MPa时，监测到最长的喷爆时间345ms；充气压力为0.7MPa时，监测到最短的喷爆时间218ms；充气压力在0.4MPa,0.6MPa时的喷爆时间分别为226ms和319ms。不同充气压力下喷爆冲量分析空气炮的清堵效果不但与气体喷爆作用力的大小有关，还与喷爆持续时间长短有关。可以用冲量来衡量空气炮的清堵效果，冲量越大清堵效果也越好，利用积分计算空气炮的喷爆冲量。 （47）S为空气炮喷口面积t1为空气炮喷爆起始时间t2为空气炮喷爆末端时间P为高频压力变送器测到的压强由于波形曲线不是一个规则函数，不容易计算其积分值，积分可以看作是空气炮测试波形与横坐标围成的面积，利用网格划分比较各个波形与横坐标围成的面积即可比较出不同充气压力下空气炮的冲量大小。设充气压力0.4MPa时空气炮测试波形与横坐标围成的面积为1，利用网格划分比较得出，充气压力0.5MPa，0.6MPa，0.7