一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法与流程

1.本发明涉及一种氢燃料电池测试技术，尤其是一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法。


背景技术：

2.随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车得到了快速发展的机遇。氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车，氢燃料是完美的汽车能源。氢燃料电池汽车作为终极清洁能源，在载货汽车、大型载客汽车应用方面有其独特的技术和环保优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。
3.氢燃料电池发电系统(以下简称系统)测试试验舱因其涉氢安全要求高、工况复杂等因素，受现有技术的制约。当前常规使用的普通环境试验舱安全系统无法满足燃料电池测试需要，无法支持燃料电池系统安全可靠运行。
4.当前现有的通用环境试验舱存在有以下几个方面的缺点。
5.1、传统环境试验舱安全处置策略大多借用燃气防爆处置方法，未能考虑氢气系统的物理特征，传感器信息采集不能反映舱内氢气分布状态。
6.2、传统环境试验舱在安全方面偏重于定性处置，而忽略定量处置。
7.3、传统环境试验舱在处置策略上基于简单的应对策略，容易造成误报警或处置。
8.4、传统环境试验舱在安全处置策略上分散控制，不能形成有效安全体系。
9.5、传统试验舱缺少专业的安全判断处置策略，导致设备总是在误报警和事帮症候之间高危运行。
10.因此，就需要一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，通过在风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置多个氢气传感器采样点，结合警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气系统、灭火系统等，由控制器根据采样结果计算分析评估，对外发布警告信号，并作出卸载、停机、断电、切断供氢、舱门锁止、开启强排、舱内空气置换、氮气转换、注入灭火气等自动动作，避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。


技术实现要素：

11.本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，以对避免舱内氢气聚集，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
12.本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
13.一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，其特点是，所述风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内设置有多种传感器和执行机构；所述多种传感器包括氢气浓度
传感器；
14.安全管理方法包括如下步骤：
15.步骤1：预先根据舱体内的氢气浓度的数值，将舱内事态分为多级事态；
16.步骤2：通过舱体内的氢气浓度传感器测量舱体内的氢气浓度；
17.步骤3：根据当前测量获得的氢气浓度，判断当前的舱内事态属于多级事态中的哪一级别；
18.步骤4：根据判断的事态等级，采取当前的事态等级相对应的处置策略。
19.本发明的一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法的特点也在于：
20.进一步地，所述多种传感器包括氢气传感器、红外和视频传感器、烟雾传感器。
21.进一步地，所述氢气浓度传感器包括氢气汇集传感器、氢气扩散传感器和氢气泄漏传感器。
22.进一步地，所述多级事态包括常规事态、一级事态、二级事态和三级事态。
23.进一步地，所述常规事态运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到20pp，小于50ppm,氢气扩散传感器无预警，氢气泄漏传感器无预警。
24.进一步地，所述一级事态，指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到50pp，小于300ppm,氢气扩散传感器预警，氢气泄漏传感器预警。
25.进一步地，所述二级事态，指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到300pp，小于500ppm，氢气扩散传感器预警，氢气泄漏传感器预警。
26.进一步地，所述三级事态，指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到500ppm以，上氢气扩散传感器预警，泄漏传感器预警，或者烟雾传感器预警、红外/火焰传感器预警，视频传感器发现气管道脱落、爆裂。
27.进一步地，所述风洞式燃料电池环境试验舱位于测试台上，所述测试台位于实验室中。
28.进一步地，所述的一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法还包括三级联动事态响应；所述三级联动事态响应为风洞式燃料电池环境试验舱、测试台、实验室三联动。
29.与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
30.本发明公开了一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，采用分级事态及控制策略。所述风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内设置有多种传感器和执行机构；所述多种传感器包括氢气浓度传感器；安全管理方法包括如下步骤：预先根据舱体内的氢气浓度的数值，将舱内事态分为多级事态；通过舱体内的氢气浓度传感器测量舱体内的氢气浓度；根据当前测量获得的氢气浓度，判断当前的舱内事态属于多级事态中的哪一级别；根据判断的事态等级，采取当前的事态等级相对应的处置策略。
31.采集燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置的多种传感器信号，包括氢气传感器、红外和视频传感器、烟雾传感器，经控制器计算控制输出，再由执行机构包括警报系统、加载控制端、供氢阀门、电动门锁、强排风机、氮气转换、灭火剂注入等执行相应处置动作，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
32.本发明的用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，具有能够对避免舱内氢气聚集、为燃料电池系统提供安全的运行环境等优点。
附图说明
33.图1为本发明的一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法的控制框图。
34.以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
35.参见图1，本发明的一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，所述风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内设置有多种传感器和执行机构；所述多种传感器包括氢气浓度传感器；
36.安全管理方法包括如下步骤：
37.步骤1：预先根据舱体内的氢气浓度的数值，将舱内事态分为多级事态；
38.步骤2：通过舱体内的氢气浓度传感器测量舱体内的氢气浓度；
39.步骤3：根据当前测量获得的氢气浓度，判断当前的舱内事态属于多级事态中的哪一级别；
40.步骤4：根据判断的事态等级，采取当前的事态等级相对应的处置策略。
41.在其中一个实施例中，所述多种传感器包括氢气传感器、红外和视频传感器、烟雾传感器。
42.在其中一个实施例中，所述氢气浓度传感器包括氢气汇集传感器、氢气扩散传感器和氢气泄漏传感器。
43.根据氢气浓度传感器作用和分布取样位置，将其分为氢气汇集传感器、氢气扩散传感器、氢气泄漏传感器三类。
44.在其中一个实施例中，所述多级事态包括常规事态、一级事态、二级事态和三级事态。
45.在其中一个实施例中，所述常规事态指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到20pp，小于50ppm,氢气扩散传感器无预警，氢气泄漏传感器无预警。
46.运行状态下，常规事态的处置策略为开启排氢风机并由人工检查。
47.在其中一个实施例中，所述一级事态，指运行状态下，开启排氢风机后，氢气继续上升，氢气汇集传感器测试浓度达到50pp，小于300ppm,氢气扩散传感器预警，氢气泄漏传感器预警。
48.运行状态下，一级事态的处置策略：发出数字预警信号，发出声光报警信号，测试系统卸载，开启排氢风机，人工检查。
49.在其中一个实施例中，所述二级事态，指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到300pp，小于500ppm，氢气扩散传感器预警，氢气泄漏传感器预警。
50.运行状态下，二级事态的处置策略：发送数字报警信号，声光报警信号；提示无关人员紧急撤离；测试系统停机，关闭供氢阀门，切断舱内电源，关闭舱门，注入氮气，开启强排风机。
51.在其中一个实施例中，所述三级事态，指运行状态下，氢气汇集传感器测试浓度达到500ppm以上氢气扩散传感器预警，泄漏传感器预警，或者烟雾传感器预警、红外/火焰传感器预警，视频传感器发现气管道脱落、爆裂。
52.运行状态下，三级事态的处置策略：发送数字报警信号，声光报警信号；提示所有人员紧急撤离；自动关闭供氢阀门，自动切断舱内电源，自动锁止舱门，注入灭火气体，开启强排风机，打开泄爆阀。
53.在其中一个实施例中，所述风洞式燃料电池环境试验舱位于测试台上，所述测试台位于实验室中。
54.在其中一个实施例中，所述的一种用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，还包括三级联动事态响应；所述三级联动事态响应为风洞式燃料电池环境试验舱、测试台、实验室三联动。
55.三级联动事态响应中，包括一级响应、二级响应和三级响应。
56.一级响应为舱级，处置策略以舱本身为主，同时对测试台架和实验室发送报警信号；测试台架动作为卸载以便人工检查。
57.二级响应由舱和测试台架联动和实验室安全系统联动，测试台架根据舱发出的故障信号，配合切断供氢阀门，系统停机，试验室安全系统注入氮气。
58.三级响应由舱、测试台架和实验室安全系统联动，测试台架根据舱发出的故障信号，切断供氢阀门，紧急停机，切断电源，实验室安全系统提示人员撤离、注入灭火气体。
59.所述三级联动事态响应还与实验室安全管理系统深度融合，将试验舱、台架、实验室的联动提高扩展至实验室规章制定、人员责任分工、应急演练相结合，以提升整体安全管理水平。
60.本发明的用于风洞式燃料电池环境试验舱的安全管理方法，采集风洞式燃料电池环境试验舱的舱体内和风道内分布式立体设置的多种传感器信号。多种传感器包括氢气传感器、红外和视频传感器、烟雾传感器，经plc控制器计算控制输出，再由执行机构执行包括报警、加载控制端、开关供氢阀门、开关电动门锁、开关强排风机、氮气转换、灭火剂注入等相应处置动作，为燃料电池系统提供安全的运行环境。
61.执行机构包括但不限于：数字信号报警装置、声光报警装置、舱门锁、测控系统、氢气阀、排氢风机、强排风机、氮气系统、泄暴阀、灭火系统等。
62.氢汇集传感器的取样口位于舱顶和氢气分离器出口，收集舱内氢气汇集状态。探测由于安装、拆卸、管道脱落、爆裂、系统微漏积累等原因造成的局部氢气浓度改变。氢汇集传感器阈值为0-1000ppm，精度为1.5ppm。
63.氢气扩散传感器的取样口位于被试样件正上方或下风口一米距离以及外循环风道内，测试舱内氢气扩散浓度。探测由于样件微漏、泄漏造成的氢气浓度改变。氢气扩散传感器阈值为：0-1000ppm，精度为1.5ppm。
64.氢气泄漏传感器的取样口位于被试样件关键位置或下风口附近，测试被测样件泄漏状态；探测由于样件故障、损坏、脱落等造成的被试样件关键位置氢气浓度改变。氢气泄漏传感器阈值为被测样件正常微漏量的2倍到4倍值之间、
65.舱体内置火灾传感器，包括视频传感器、红外/火焰传感器、烟雾传感器，用于探测舱内起火信息。
66.所述的视频传感器安装于舱顶，录制和监控舱内实时画面，人工或自动监测舱内位移和改变。
67.所述红外/火焰传感器，其特征为红外/火焰传感器安装于舱内四个顶角对照，探
测舱内电器/氢气起火信息，并提自动报警信号。
68.所述烟雾传感器，其特征为烟雾传感器位于探测舱内顶部，探测舱内电器起火隐患。
69.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
70.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。