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高低温快速温变试验箱
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步入式防爆试验箱(氢燃料电池)

步入式防爆试验箱(氢燃料电池)

  • 所属分类:防爆试验箱
  • 浏览次数:
  • 发布日期:2020-06-11
  • 产品概述
  • 性能特点
  • 技术参数
  • 安全与配置

锂电池类防爆试验箱采用安全可靠三重防爆设计:防爆口、防爆门锁、泄压阀,相比传统试验箱箱可有效杜绝在烘烤易膨胀物体或操作不当时因内部气压过大致使烘箱膨胀导致爆炸情况发生。防爆试验箱采用独立限温报警系统、大尺寸触摸屏高精度温度控制器、大风量循环马达确保温度均匀分布、防爆口防爆门双重保护结构设计等,有效安全保障高精度高温干燥进程,其性能符合GB5170.3-1985《电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法高温试验设备》的要求。我们可依据您的高温干燥要求推荐合适的温度范围、内箱尺寸可定制。


-防爆式安全手链设计,防止测试时异常爆炸弹开箱门导致人员受伤;


-顶部配备爆炸压力释放泄压口,用于监测舱内压力,排出高压气体;


-采用独立于主控制器之外的超温保护控制器来进行样品超温保护;


-采用高强度PU聚氨酯发泡保温绝缘材料,防止测试时起火爆炸后试验箱引起自燃。


1. 产品名称

1.1名称

1.2型号

燃料电池发动机环境箱

MHPW-008-CW

2. 用途及说明

2.1适用范围

本设备适用于各类电工电子产品及其他产品、零部件和材料进行高低温恒定和渐变、湿热试验等环境模拟可靠性试验设备实现高低温环境下的燃料池动力系统性能测试;舱内环境IIC T1级防爆需求。

3. 容积和尺寸

3.1有效容积

约8M3

3.2内箱尺寸

W(宽)2000   mm*H(高)2000mm*D(深)2000 mm

3.3外箱尺寸

W(宽)2440mm*H(高)2520mm*D(深)4010mm(箱体与控制机组可分开搬运,能够进入试验室房间)

温馨提示:外部尺寸请依最终设计确认三视图为准!

4. 性能

4.1条件要求

水冷水温+27℃空载时(升降温除外)

4.2温/湿度范围

温度:-40℃至+150℃

湿度: 20%至98%RH(限定温段,见区域图)

4.3温湿度区域示意图

      image.png                                                                           


4.4温度波动度

±0.5℃,空载

4.5温/湿度偏差

温度偏差:≤1℃ 

湿度偏差:≤±2%RH

4.6温度均匀度

≤2℃

4.7升温速率

全程平均升温速率≥2℃/min

4.8降温速率

全程平均降温速率≥2℃/min

4.10冷却方式

设备采用水冷式

4.11噪音

噪音≤75dB(噪音检测装置距离设备地面1.5米高、1米远处测量)。

降噪方案:

1.主要噪音源如压缩机等加装减振弹簧和减振垫,可实现降低噪音并降低因振动对设备的破坏因素,延长设备使用寿命。冷冻管道采用卡夹固定,有效减少振动

2.制冷机组内壁帖合优质吸音棉,可有效降低制冷机组噪音效果。

3.压缩机与管道连接外加装避振软管。

4.12满足试验标准

GB/T2423.1-2001    试验A:低温(部份)

GB/T2423.2-2001    试验B:高温   (部份)

GB/T2423.3-2006    试验Cab:恒定湿热

GB/T2423.4-1993    试验Db:交变湿热

GB/T2423.34-2005   试验Z/AD:温湿组合

ISO12405-1         中凝露和热循环的要求;

QC/T413-2002       中产品耐温度/湿度循环变化性能

GB/T2423.3、4      中稳态湿热和湿热循环的要求

GB/T5170.2-2008    电工电子产品环境试验设备检验方法温度试验设备
  GB/T5170.5-2008    电工电子产品环境试验设备检验方法湿热试验设备  

5. 设备防爆及灭火设计

5.1防爆描述

试验样品为氢燃料电池,试验时可能会产生不定比例的氢气,为满足氢环境IIC T1级的防爆要求,针对氢气易燃易爆的特性而设计的设备防爆灭火方案,防爆方案分为主动防爆和被动防爆;

主动防爆就是破坏氢气爆炸三要素:

1.氢气体积浓度达到4.0%~75.6%时;

2.遇到明火时;

3.特定空间内有足够助燃气体(如氧气)

5.2主动防爆设计

主动防爆:破坏气体爆炸三要素,控制箱内氢气浓度,箱内不能有明火,降低氧气浓度(该条仅供参考)

一.配置氢气浓度检测装置,实时监控箱内氢气浓度,并采取相应应急措施:

1、设备配有独立的氢气浓度检测、报警装置;

2、采用氢气浓度探头对舱内循环空气的浓度进行检测;

3、氢气浓度可设定2个阀值,氢气浓度达到第一个阀值时打开设备排气系统,浓度达到第二个阀值时排气装置、灭火装置同时开启(建议将氢气浓度的第一个阀值设定为0.4%,第二个阀值设置为1%);----第一阀值为氢气爆炸体积浓度4%的底线值的10%,即氢气爆炸浓度4%×10%=0.4%。

4、安全冗余设计:氢气浓度探头双重备份来增加系统的可靠性

实时无故障氢气浓度检测,确保箱内氢气浓度控制在爆炸极限浓度最低阈值是本设备防爆设计的关键。氢气探头使用环境要求:1,-20℃~+50℃,2,干扰气体:CO,乙炔,乙烯。有必要氢气浓度探头双重备份来增加系统的安全冗余设计,措施如下:

   A)安装2支氢气浓度探头,2支探头的报警信号输出并联,防止其中一只探头故障或灵敏度下降造成设备排风机不动作或误动作,同时可根据2支传感器检测的数据比对检查传感器是否正常,如果有异常,控制器控制画面会有故障显示并且箱体顶部的报警灯会显示黄色警示。

   B)氢气检测方法:

1,气体前端预处理装置: 安装气体前端预处理装置,环境仓温度范围:-40℃~150℃,氢气探头不能直接放置箱内检测。采样气体经过预处理装置后温度控制在RT±10℃,以满足传感器对温度的适应性(防止高/低温对传感器产生破坏或影响检测精度),

2,气体采样流通检测法,原理如下图所示:

image.png

     工作原理:通过空气泵将舱内的空气抽至气体前端预处理装置中,在气体前端预处理装置中对抽出的空气进行升温或降温处理后,再进行氢气浓度检测,最后将被检测的空气排至设备舱内循环风道中。

5、氢气浓度传感器装置包含:

A)控制主机

B)气体探测仪:氢气探头

C)氢气探头精度:±3000 ppm

D)氢气探头响应:≤2s

E)报警输出继电器

F)报警器(和设备声光报警器共用)

G)与排风机联动,可燃气体浓度超限时可实现有害气体自动排出

6、设备配备排气系统,可将舱内含有氢气的空气排至室外,以降低工作舱内的氢气浓度;排风风管使用铝合金管道,将气体直接排至室外,不允许将舱内产生的含氢空气排入房间自身的排风管道;

二.堵绝箱内明火产生,如采用铝质循环风轮防止产生摩擦火花,采用防爆不锈钢翅片式电加器防止加热器产生明火,内箱接地避免产生静电火花,如遇明火设备自动启动消防灭火系统,详细5.3说明。

5.3被动防爆设计

一.箱体结构:

箱体为整体式结构,外箱采用1.2mm高韧性喷塑镀锌彩色不锈钢板,内箱采用1.5mm不锈钢板整体焊接,隔热层为高阻燃聚氨酯发泡及玻璃纤维棉并加补强,以提高箱体抗压能力;

二.防爆泄压:

设备顶部设置一套防爆泄压装置,舱内压力高于1.4bar自动开启(压力值可调),可根据实际情况需求调整修正开启压力。达到开启工作压力时快速自动开启,防爆泄压口面积约为2.2㎡(根据防爆泄压口面积公式A=10CV2/3 计算得出)。

三.配备自动消防灭火装置:

采用ZEF36-10型专用冷却灭火装置,本装置由灭火器本体箱(控制器一体型)(灭火剂容器、容器阀、压力表、电磁启动器等组成)、灭火控制器、智能复合温度探测器、灭火剂喷嘴及管路、管配件、声光报警器等组成,并可联动氢气供给系统自动关闭。

本灭火装置具有以下功能:

1、火灾预警功能;

2、灭火联动输出功能;(无缘常开触点1个,常闭触点1个)

3、延时灭火功能;

4、黑匣子记录功能;

5、系统故障检测功能。

系统灭火分为手动模式和自动模式:

手动模式:根据用户自行监控到的情况决定是否启动灭火装置;

自动模式:根据设备配置检测手段判定是否启动灭火;

灭火器箱本体尺寸:高1100MM、幅宽320MM、厚280MM。总重量约:60KG,其中灭火剂储存量10KG.  外配管路外径为12MM。

image.png   image.png

5.4防爆灭火控制逻辑

本系统采用高压储存的二氧化碳进行冷却窒息抑制灭火系统及防爆系统两部分组成。

各系统简介:

1、火灾探测与冷却抑制灭火控制系统

  系统由8路温度探测器、和烟雾探测器、氢气探测器、火焰探测器以及控制器组成。

1)、8路温度探测器设置独立的温度控制器,放置在试验箱周边,避免因测温线距离太长影响探测精度。

2)、火灾探测采用温度、烟雾粒子、氢气及红外火焰探测等几种不同的物理量组合应用来实现燃料电池动力系统试验架梦烈燃烧阶段火灾自动探测。

2、控制逻辑:

1)、防爆系统:当氢气浓度达到预警设定值时系统发出警报,到达浓度下限时控制器给出信号,以控制器给信号FCE关闭氢气阀门,打开强排风装置,以降低氢气浓度,起到防爆作用。

2)、火灾探测与冷却抑制系统:任意一个报警做为火灾预警输出,任意两个同时报警做为火警输出系统即刻投入实施冷却灭火动作。

3、考虑到高低温试验箱内特殊环境要求,各探测器选型如下:

1)、8路温度探测器: 可通过温度传感器对试验箱内部各点位的温度进行控温,当温度达到设定值时自动切断试验箱电源和各设备,温度报警阀值可现场设定,并可多段设置温度报警阀值,即具有一次报警和二次报警的功能。

2)、烟雾探测器:采用吸气式空气采样预处理烟雾探测的原理,能更加稳定可靠。

3)、氢气探测器:采用吸气式空气采样预处理探测箱内氢气浓度。

4、各模块参数

电源:AC220,50HZ 

监视功率:10W

灭火输出功率:50W

工作电压:DC24V 

二氧化碳冷却系统选用两只40L瓶组,两只喷头安装在箱内,收到启动信号后打开阀门向箱内喷洒CO2。二氧化碳管路与瓶组之间设置高压软管,用于调整试验箱与灭火装置之间的相对位置。

5、 系统布置示意图

image.png   6、具体防爆及灭火逻辑如下:

1)温度过高(可设定),环境箱停止加热,记录相关数据,然后第一发送时序信号到充放电设备停止充放电。第二发送信号至灭火联动控制器进行灭火动作。

2)氢气浓度达到第一阀值0.4%(氢气爆炸体积浓度底线值4%的10%),环境箱停止加热,系统报警,然后第一发送时序信号FCE停机,电机台架停机,最后环境箱停机。第二发送信号至灭火联动控制器,环境箱排风机启动;

3)氢气浓度达到第一阀值(1.0%),环境箱停机,记录相关数据,然后第一发送时序信号FCE停机,电机台架停机,最后环境箱停机。第二发送信号至灭火联动控制器进行灭火;

4)信号种类:具有预警和灭火两种状态的设置和提示功能,并具有至少120秒钟延时启动灭火功能,灭火控制器与设备的联动控制能满足安全需要,温度传感器具有可现场设定的多级报警输出功能,方便与电池包表面安装。

5)具体控制逻辑如下图:

image.png

5.4防爆灭火配置


防爆区域

具体防爆部件

防爆等级

防爆措施说明


测试

箱内

铝制叶轮

IICT1

防止产生摩擦火花,在氢环境下产生爆炸

image.png

防爆不锈钢翅片式电加器

IICT1

改进型不锈钢一种自动恒温的电加热器,加大散热面积

image.png

防爆照明灯

IIC T1

防护等级:IP65

24W

image.png

防爆泄压口

IIC T1

设备顶部设置1套防爆泄压口,压力≥1.4bar自动弹开


视频监控

IIC

T1

直接观测产品在不同温湿度条件下的运行状况

image.png


氢气探头

IIC

T1

吸气式采样

image.png

产品表面温度监控

IIC T1

8通道独立设置温度报警值,对产品表面不同的温度点进行温度巡检


灭火装置

IIC T1

燃料电池专用灭火装置,可与其他检测手段实现联动或手动操作

image.png

烟雾报警

IIC T1

对舱内进行烟雾检测,并执行报警输出


排气装置

IIC T1

引入环境空气,降低舱内氢环境的浓度


内箱满焊接地

IIC T1

舱体内壁满焊,并将内箱可靠接地,防止静电堆积


5.5设备静电防护

符合GJB2527-1995《防静电要求》一类危险场所要求

1.静电接地
    A)直接接地:工作间厢体内箱为全不锈钢304(和外部厢体及底盘骨架均有导线连接,最后通过接地线一起接地;接地线与
地面间的电阻值应不大于5Ω;

  B)间接接地:试品架可铺设阻燃导静电胶板, 通过防静电材料或制品接地,接地电阻值不大于108Ω---(选配件)

  C)配防凝露装置.

2.   防静电标识:image.png


5.6视频监控系统

配备耐高温防爆摄像机视频监控系统1套,用于监测和记录被测电池在做试验时可能出现的突发状况。监控摄像机效果清晰、全面,监控摄像机角度可以根据需要调整。摄像机的照射范围大于箱内总容积的3/5,重点箱内中间区域;数据影像存储24小时*200天上

功能参数及特点:

1.耐高温达+150度

2.防爆等级EXDIICT6 采用316不锈钢打造、抗腐蚀性好

3.分辨率:最高线数700TVL

4.图像传感器:彩色SONY1/3’CCD,定焦镜头

image.png

6. 结&

17.主要材料表

名称

品牌

规格(W*H*D)

产地

备注

A结构部份

箱体

开泰 

厚10CM

中国


双开门

开泰 

彩板

中国


观察窗

佩信

多层真空

台湾


子母车

开泰 

型材非标制作

中国


循环马达

台湾大同

1/2HP

台湾


B 制冷部份

压缩机

比泽尔

半密

德国


冷凝器

永强

水冷壳管式

中国


蒸发器

中力

3/8翅片式

台湾


防震软管

卡斯妥

1-1/8”,1-3/8”

意大利


油分离器

艾默生

AW系列

墨西哥


电磁阀

斯波兰

SEV

美国


膨胀阀

丹佛斯

ETS

丹麦


蒸发压力调节阀

丹佛斯

KVP

丹麦


冷媒及耗材

杜邦

R404A /R23

美国


C 控制部份

控制器

UNIQUE

UMC1200系列

日本


工业电脑

研华

IPC-610

台湾


传感器

欧美加

PT100

美国


电源开关

施耐德

3P 100A

法国


接触器

施耐德

CU系列

法国


加热管

隆星

鳍片式镍铬合金

台湾


热继电器

施耐德


法国


固态继电器

阳明

SSR

台湾


定时器

欧姆龙

3MIN

日本


继电器

欧姆龙

2P,4P

日本


线缆

珠江

0.75~25平方

中国


三色报警灯

天得

SD-031

台湾


D 防爆及灭火装置

氢气浓度报警系统

斯柯森

SKSG-A-H2

中国


吸气式烟雾报警器

忠舍消防

定制

中国


吸气式空气采样装置

忠舍消防

定制

中国


电池专用冷却灭火装置

忠舍消防

ZEF36-10

中国


水汽分离器

忠舍消防

定制

中国


灭火控制器

忠舍消防

1

中国


防爆泄压口

开泰 

2.2

中国


温度检测

开泰 

PLC控制,8通道

中国


摄像系统

大华

耐高温型

中国


上位机软件

开泰 

自主编程研发

中国



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