一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，包括一側面具有玻璃門的試驗箱，試驗箱內放置鋰電池引燃裝置和鋰電池；高速攝影儀對準玻璃門進行拍攝；試驗箱頂部一角開設出風口，底部對角開設進風口，進風口和出風口分別設置風速儀；至少一個煙氣分析儀采樣器伸入試驗箱內；熱電偶樹伸入試驗箱內，并位于鋰電池上方；待評價鋰電池火災滅火器通過排放管路自上而下伸入試驗箱內，排放管路末端設有向下的噴頭，噴頭對準鋰電池；待評價鋰電池火災滅火器通過自動滅火控制裝置進行遠程開/關控制；風速儀、高速攝影儀、煙氣分析儀采樣器、熱電偶通過至少一個數據采集器與數據處理裝置連接；自動滅火控制裝置與數據處理裝置連接。
【專利說明】
一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法和裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種滅火器滅火性能的試驗裝置，具體來說，是一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法和裝置，屬于滅火器性能評價技術領域。
【背景技術】
[0002]2009年至2015年間，國家相繼推出了《關于開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》等系列文件，電動汽車已成為我國重點培育的戰略性新興產業。然而，在電動汽車的應用推廣過程中，發生了一系列火災事故，如2011年杭州某電動出租車起火事故，2015年深圳某電動大巴自燃事故，2016年挪威某電動汽車充電著火事故等。經調查發現，電動汽車火災大多與其動力鋰電池有關。鋰電池的火災安全是電動汽車消防安全的關鍵，JT/T325-2013《營運客車類型劃分及等級評定》規定了電動客車或混合動力客車應裝配有動力電池箱專用的自動滅火裝置。
[0003]在鋰電池火災滅火裝置的開發過程中，必須建立一套滅火實驗裝置，以測試滅火裝置的滅火性能。而且，在滅火裝置投入使用前，也必須進行滅火性能評價，以保證其可靠性。如何建立一種能夠有效準確地評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法和裝置，成為本領域亟需解決的技術難題。
【發明內容】
[0004]現有技術中，關于滅火器對于鋰電池的滅火性能的評價方法和評價裝置還比較落后，本發明旨在建立一種能夠快速、有效準確地評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法和裝置，從而為針對鋰電池的滅火器的研發和改良提供了寶貴的試驗數據的基礎。
[0005]本發明采取以下技術方案:
[0006]—種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，包括一側面具有玻璃門的試驗箱I，所述試驗箱I內放置鋰電池引燃裝置5和鋰電池4;高速攝影儀15對準所述玻璃門進行拍攝，用于記錄鋰電池4引燃和熄滅的時間間隔；所述試驗箱I頂部一角開設出風口 3，底部對角開設進風口 2，進風口和出風口分別設置風速儀16，用于測量實時風速;至少一個煙氣分析儀采樣器14伸入所述試驗箱I內，用于測試煙氣成分及含量;熱電偶樹13伸入所述試驗箱I內，并位于鋰電池上方，用于測試火焰溫度;待評價鋰電池火災滅火器6通過排放管路自上而下伸入試驗箱I內，排放管路末端設有向下的噴頭12，噴頭對準鋰電池;待評價鋰電池火災滅火器6通過自動滅火控制裝置進行遠程開/關控制;所述風速儀16、高速攝影儀15、煙氣分析儀采樣器14、熱電偶13通過至少一個數據采集器17與數據處理裝置18連接；自動滅火控制裝置與數據處理裝置18連接。
[0007]進一步的，所述自動滅火控制裝置包括氣缸9、電磁閥8、空氣壓縮機7;所述空氣壓縮機7排氣口設置電磁閥8，電磁閥8與氣缸8連接，氣缸8與待評價鋰電池火災滅火器的開啟手柄連接，所述電磁閥8由數據處理裝置18控制開啟/關閉。
[0008]進一步的，所述鋰電池引燃裝置5為加熱器，所述數據處理裝置18是計算機。
[0009]進一步的，所述進風口 2和出風口 3的開口面積能夠調節，從而調節風速，控制空氣流量。
[0010]進一步的，所述煙氣分析儀至少可測量O2及⑶、C02、HF鋰電池燃燒特征氣體，數量為1-3個。
[0011]進一步的，所述熱電偶樹13包含鎧裝熱電偶2-8個，鎧裝熱電偶的直徑為0.5-3_。
[0012]進一步的，所述排放管路包括依次連接的高壓軟管10、不銹鋼管11，所述高壓軟管10與待評價鋰電池火災滅火器6連接，不銹鋼管11與噴頭12連接。
[0013]進一步的，所述鋰電池通過外部加熱或穿刺或過充的形式著火。
[0014]進一步的，所述試驗箱I內部空間為立方體，體積為l-30m3。
[0015]—種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟:
[0016]A)前期準備:將待評價的滅火器6接入自動滅火控制裝置，調整試驗箱I上進風口 2和出風口 3的開口面積;將用于測量氧氣濃度和熱分解氣體產物含量的煙氣分析儀采樣器14、測量滅火時間的高速攝影儀15和測量鋰電池燃燒溫度的熱電偶樹13分別設置到相應位置;這些測量裝置分別與數據采集器17連接;將固定模型的鋰電池放置在實驗箱預定位置；
[0017]B)測試過程:開啟測試軟件，引燃鋰電池，關閉試驗箱門，啟動自動滅火裝置，風速儀16、高速攝影儀15、煙氣分析儀采樣器14、熱電偶13實時記錄記錄滅火過程，實時采集氧氣濃度，熱分解氣體產物含量和火焰燃燒溫度，并上傳至數據處理裝置18;
[0018]C)后續處理:當高速攝影顯示火焰全部熄滅，關閉自動滅火裝置，停止噴射滅火劑，將進風口和出風口的開口面積調至最大，開始排煙;數據處理裝置18記錄采集的數據，并生成采集數據隨時間的變化曲線，稱量滅火器質量，試驗結束。
[0019]本發明的有益效果在于:
[0020]本發明的有益效果:
[0021 ] I)在試驗箱內建立鋰電池燃燒模型，測量試驗過程中的氧氣濃度、熱分解氣體產物含量及滅火時間和滅火劑用量多個參數，從而實現對鋰電池火災滅火裝置性能的全面評價。
[0022]2)試驗裝置設置有進風口和出風口，且通過控制空氣流量，能夠全真模擬鋰電池火災環境條件。
[0023]3)采用氣缸推壓滅火器手柄的方式實現滅火劑噴放的自動控制，操作簡單，滅火器更換方便，試驗效率高。
[0024]4)針對鋰電池起火提供了一套完善的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，試驗參數測試全面，試驗方便，快速、可靠。
[0025]5)利用計算機等數據處理裝置對采集的數據進行實時處理，從而得到采集數據隨時間變化的曲線，便于后續分析和優化的工作。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置的結構示意圖。
[0027]圖2是圖1中滅火器及自動滅火控制裝置部位的放大圖。
[0028]圖中，1.試驗箱，2.進風口，3.出風口，4.鋰電池，5.鋰電池引燃裝置，6.待評價鋰電池火災滅火器，7.空氣壓縮機，8.電磁閥，9.氣缸，10.高壓軟管，11.不銹鋼管，12.噴頭，13.熱電偶樹，14.煙氣分析儀采樣器，15.高速攝影儀，16.風速儀，17.數據采集器，18.數據處理裝置。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。
[0030]參見圖1-圖2，一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，包括一側面具有玻璃門的試驗箱I，所述試驗箱I內放置鋰電池引燃裝置5和鋰電池4;高速攝影儀15對準所述玻璃門進行拍攝，用于記錄鋰電池4引燃和熄滅的時間間隔；所述試驗箱I頂部一角開設出風口 3，底部對角開設進風口 2，進風口和出風口分別設置風速儀16，用于測量實時風速;至少一個煙氣分析儀采樣器14伸入所述試驗箱I內，用于測試煙氣成分及含量;熱電偶樹13伸入所述試驗箱I內，并位于鋰電池上方，用于測試火焰溫度;待評價鋰電池火災滅火器6通過排放管路自上而下伸入試驗箱I內，排放管路末端設有向下的噴頭12，噴頭對準鋰電池;待評價鋰電池火災滅火器6通過自動滅火控制裝置進行遠程開/關控制;所述風速儀16、高速攝影儀15、煙氣分析儀采樣器14、熱電偶13通過至少一個數據采集器17與數據處理裝置18連接；自動滅火控制裝置與數據處理裝置18連接。
[0031]參見圖2，所述自動滅火控制裝置包括氣缸9、電磁閥8、空氣壓縮機7;所述空氣壓縮機7排氣口設置電磁閥8，電磁閥8與氣缸8連接，氣缸8與待評價鋰電池火災滅火器的開啟手柄連接，所述電磁閥8由數據處理裝置18控制開啟/關閉。
[0032]參見圖1，所述鋰電池引燃裝置5為加熱器，所述數據處理裝置18是計算機。
[0033]參見圖1，所述進風口 2和出風口 3的開口面積能夠調節，從而調節風速，控制空氣流量。
[0034]所述煙氣分析儀至少可測量O2及C0、C02、HF鋰電池燃燒特征氣體，數量為1-3個。
[0035]所述熱電偶樹13包含鎧裝熱電偶2-8個，鎧裝熱電偶的直徑為0.5-3_。
[0036]所述排放管路包括依次連接的高壓軟管10、不銹鋼管11，所述高壓軟管10與待評價鋰電池火災滅火器6連接，不銹鋼管11與噴頭12連接。
[0037]所述鋰電池通過外部加熱或穿刺或過充的形式著火。
[0038]所述試驗箱I內部空間為立方體，體積為l-30m3。
[0039]高速攝影儀15的拍攝速率為2000fps，數量為I。
[0040]風速儀16的量程為0-20m/s，在進風口和出風口處各設置I個。
[0041]鋰電池4為方形袋狀結構，通過加熱器5加熱著火。
[0042 ]電磁閥8的輸入電壓為12-24V，氣缸9的行程為I OOmm，通過電磁閥8可控制氣缸9活塞的推進和收縮。
[0043]加熱器的功率量程為O-lOkW。
[0044]試驗箱I內部空間為立方體，體積為3.375m3，試驗箱I包含一個門和一個觀察窗，門上設有把手和密封裝置，觀察窗的面積為lm2。
[0045]待評價鋰電池火災滅火器6安裝在氣缸9下，通過氣缸9控制滅火器6的噴射和停止。
[0046]—種由圖1所示裝置的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗方法，將固定模型的鋰電池放置在試驗箱內，將待評價的滅火器接入至自動滅火控制裝置，然后引燃鋰電池，開啟滅火裝置進行滅火，實時記錄鋰電池的滅火過程，并采集滅火過程中試驗箱內的氧氣濃度，鋰電池燃燒溫度及熱分解氣體產物含量，然后將采集到的數據上傳到數據處理裝置。當試驗箱內的明火消失，則表示滅火成功，記錄氧氣濃度、熱分解氣體產物含量、滅火時間和滅火劑用量，從而實現對鋰電池火災滅火裝置性能的綜合評價。
[0047]具體包括如下步驟:
[0048]開啟試驗箱I的門，在試驗箱I內設置好鋰電池4及加熱器5，調節加熱器5到預定的功率。
[0049]設置進風口 2和出風口 3的開口面積，通過風速儀測量風速，使其符合對空氣流動的要求。
[0050]固定好熱電偶樹13的溫度傳感器、煙氣分析儀采樣器14和高速攝影儀15，并確保其與數據采集器連接正常。
[0051]固定待評價鋰電池火災滅火器6的位置，并使其與高壓軟管10相連，使氣缸9能恰好推壓滅火器6的手柄，從而實現滅火器6噴射和停止的自動控制。
[0052]啟動各數據采集軟件，開始記錄測試數據。
[0053]確認各數據采集軟件運行正常，關閉試驗箱I的門，開啟加熱器5。
[0054]待鋰電池4充分燃燒，啟動電磁閥8，使氣缸9壓下滅火器6手柄，開始滅火。
[0055]當高速攝影顯示火焰全部熄滅，關閉自動滅火裝置，停止噴射滅火劑，將進風口和出風口的開口面積調至最大，開始排煙;數據處理裝置18記錄采集的數據，并生成采集數據隨時間的變化曲線，稱量滅火器質量，試驗結束。
[0056]上述實施例為本發明優選的實施方式，但本發明不限于上述實施例，本領域普通技術人員可以在上述實施例基礎上進行簡單變換，這種簡單變換應視為與本發明等同。
【主權項】
1.一種快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于: 包括一側面具有玻璃門的試驗箱(I)，所述試驗箱(I)內放置鋰電池引燃裝置(5)和鋰電池(4); 高速攝影儀(15)對準所述玻璃門進行拍攝，用于記錄鋰電池(4)引燃和熄滅的時間間隔； 所述試驗箱(I)頂部一角開設出風口(3)，底部對角開設進風口(2)，進風口和出風口分別設置風速儀(16)，用于測量實時風速； 至少一個煙氣分析儀采樣器(14)伸入所述試驗箱(I)內，用于測試煙氣成分及含量； 熱電偶樹(13)伸入所述試驗箱(I)內，并位于鋰電池上方，用于測試火焰溫度； 待評價鋰電池火災滅火器(6)通過排放管路自上而下伸入試驗箱(I)內，排放管路末端設有向下的噴頭(12)，噴頭對準鋰電池； 待評價鋰電池火災滅火器(6)通過自動滅火控制裝置進行遠程開/關控制； 所述風速儀(16)、高速攝影儀(15)、煙氣分析儀采樣器(14)、熱電偶(13)通過至少一個數據采集器(17)與數據處理裝置(18)連接；自動滅火控制裝置與數據處理裝置(18)連接。2.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述自動滅火控制裝置包括氣缸(9)、電磁閥(8)、空氣壓縮機(7);所述空氣壓縮機(7)排氣口設置電磁閥(8)，電磁閥(8)與氣缸(8)連接，氣缸(8)與待評價鋰電池火災滅火器的開啟手柄連接，所述電磁閥(8)由數據處理裝置(18)控制開啟/關閉。3.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述鋰電池引燃裝置(5)為加熱器，所述數據處理裝置(18)是計算機。4.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述進風口(2)和出風口(3)的開口面積能夠調節，從而調節風速，控制空氣流量。5.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述煙氣分析儀至少可測量O2及C0、C02、HF鋰電池燃燒特征氣體，數量為1-3個。6.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述熱電偶樹(13)包含鎧裝熱電偶2-8個，鎧裝熱電偶的直徑為0.5-3_。7.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述排放管路包括依次連接的高壓軟管(10)、不銹鋼管(11)，所述高壓軟管(10)與待評價鋰電池火災滅火器(6)連接，不銹鋼管(11)與噴頭(12)連接。8.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述鋰電池通過外部加熱或穿刺或過充的形式著火。9.如權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置，其特征在于:所述試驗箱(I)內部空間為立方體，體積為1-30m3。10.—種權利要求1所述的快速評價鋰電池火災滅火性能的試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: A)前期準備:將待評價的滅火器(6)接入自動滅火控制裝置，調整試驗箱(I)上進風口(2)和出風口(3)的開口面積;將用于測量氧氣濃度和熱分解氣體產物含量的煙氣分析儀采樣器(14)、測量滅火時間的高速攝影儀(15)和測量鋰電池燃燒溫度的熱電偶樹(13)分別設置到相應位置;這些測量裝置分別與數據采集器(17)連接;將固定模型的鋰電池放置在實驗箱預定位置；B)測試過程:開啟測試軟件，引燃鋰電池，關閉試驗箱門，啟動自動滅火裝置，風速儀(16)、高速攝影儀(15)、煙氣分析儀采樣器(14)、熱電偶(13)實時記錄記錄滅火過程，實時采集氧氣濃度，熱分解氣體產物含量和火焰燃燒溫度，并上傳至數據處理裝置(18); C)后續處理:當高速攝影顯示火焰全部熄滅，關閉自動滅火裝置，停止噴射滅火劑，將進風口和出風口的開口面積調至最大，開始排煙;數據處理裝置(18)記錄采集的數據，并生成采集數據隨時間的變化曲線，稱量滅火器質量，試驗結束。
【文檔編號】G01N31/12GK106093283SQ201610457533
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】薛林, 張磊, 張永豐, 黃昊, 曹麗英, 李躍偉, 華萬仁
【申請人】公安部上海消防研究所