一种电池储能消防实验平台的制作方法

1.本实用新型是属于消防安全技术领域，涉及消防试验平台，尤其是用于电池储能消防试验的平台。


背景技术：

2.电池，尤其是锂离子电池，作为目前能量存储及转化的主要元件，以其循环使用寿命长、无记忆效应、使用方便、能量储存多、对环境污染小等优点备受市场重视，从而应用于社会各个领域，尤其在新能源电动汽车领域。然而，锂离子电池作为高能量载体之一，安全问题是最基础、最核心的问题，一旦发生火灾事故便难以控制、难以善后。
3.以锂离子电池作为储能介质的储能集装箱应运而生。锂离子电池储能集装箱由于其供电稳定、供电量大、便于快速移动等特点得到广泛应用。但是由于锂离子电池热滥用以及外部机械误作用仍会造成电池发生内部热失控，当电池在热失控情况下内部化学反应产生的热量不能够及时散发出去就会造成安全阀破裂，导致电池产生鼓包、冒烟、燃烧现象。锂离子电池在热失控后能够释放出大量热量并产生大量可燃气体，迅速引发火灾对人员、财产造成威胁。锂离子电池起火迅速，火势较大且火灾温度高同时可能会伴有爆炸危险性，明火扑灭后可能会出现复燃现象。在电池储存过程中，一旦锂离子电池单体发生热失控，产生的大量热量会对周围电池进行加热从而引发相邻电池发生热失控，锂离子电池热失控传递以及热失控灭火的研究显得尤为重要，因而，研究开发新的电池灭火试验平台客观上成为迫切的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对电池灭火试验平台的缺乏，尤其是储能集装箱电池模块火灾消防实验平台的缺失的现状，提供一种通过改变电池模块存储堆放、排布形式来观察研究储能集装箱平台在电池仓储过程中热失控发生的规律和现象，并观察研究锂离子电池模块不同仓储情况下细水雾管道及喷头的布置方式对电池热失控燃烧的抑制和灭火效果。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
6.包括储能集装箱，所述储能集装箱内设置有用于存放电池模块的可调节电池架，所述电池架上可拆卸地安装有多根设置有一个或多个高压细水雾喷头的第一细水雾管道。
7.可选地，所述电池架由至少四根竖直支撑杆和滑动安装在竖直支撑杆上的一块或多块承载板组成，多根所述支撑杆和所述承载板将电池架划分为多个电池仓，所述电池模块放置于电池仓内；所述承载板是不锈钢的。
8.可选地，所述电池仓顶部至少可拆卸地安装有一根第一细水雾管道，所述电池仓的顶部的第一细水雾管道上至少可拆卸地安装有一个喷头。
9.可选地，多根所述第一细水雾管道均与供水管连通。
10.可选地，还包括数据采集系统、数据存储装置和电脑，所述数据采集系统设置在储
能集装箱内，所述数据存储装置和电脑均设置在储能集装箱的外部；所述数据采集系统与所述数据存储装置电连接，所述数据存储装置与电脑电连接。
11.可选地，所述数据采集系统包括固定安装在储能集装箱内顶壁或者侧壁上的火灾探测器、火灾报警器和设置在储能集装箱顶部角落处的摄像头，所述火灾探测器、火灾报警器和摄像头分别通过数据线与数据存储装置电连接。
12.可选地，所述数据采集系统还包括设置在电池模块上的热电偶和电压传感器，所述热电偶和电压传感器通过数据线与数据存储装置电连接。
13.可选地，所述供水管连接到储能集装箱外部的水源，所述供水管上设置有泵组；所述供水管上还设置有第二细水雾管道，所述第二细水雾管道可拆卸地安装在储能集装箱顶部。
14.可选地，所述储能集装箱的一个或者多个立面上均开设有观察洞口，所述观察洞口均使用防爆玻璃密封。
15.可选地，所述储能集装箱的顶部设置有泄压装置。
16.由于采用上述技术方案，本实用新型获得的有益效果包括：
17.该平台尤其适用于锂离子电池等高能量载体的消防试验，能实现对锂离子电池火灾的多个方面进行试验，可调节的仓储电池架能够在试验中找出最合适的样品堆放形式，从而为安全存储提供可靠保证。使用泄压装置，可以释放储能集装箱内部可燃气体，防止储能集装箱发生爆炸。电池架上可拆卸地细水雾管道及细水雾管道上可改变布置方式的多个喷头，可以研究不同的高压细水雾喷头布置方式及参数对锂离子电池火灾抑制情况，为更高效的锂离子电池储能集装箱灭火方案提供可靠依据。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图。
19.图2是本实用新型电池架正视图。
20.图3是本实用新型储能集装箱示意图。
21.图4是本实用新型电池架示意图。
22.图5是本实用新型电池架俯视图。
23.图中：1、泵组；2、摄像头；3、火灾探测器；4、供水管；5、喷头；6、电池架；7、火灾报警器；8、数据线；9、储能集装箱；10、数据存储装置；11、电脑；12、电池模块；13、防爆玻璃窗；14、泄压装置；15、出线孔。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
25.请参阅图1-2所示，本实用新型为一种电池集装箱消防实验平台，包括储能集装箱9，储能集装箱9内设置有用于存放锂离子电池模块12的可调节电池存放空间大小的电池架6和用来灭火的高压细水雾系统。
26.电池架6由多根支撑杆和滑动安装在支撑杆上的一块或多块承载板组成，承载板由下至上依次安装在支撑杆上，且每块承载板都可以独立活动，也就是说相邻承载板之间的间距可以根据需要自由调节。锂离子电池的电池模块12就放置在承载板上。
27.承载板的四周尤其是靠近板面拐角处可以设置锁紧扣，所述锁紧扣在松开状态下，支撑杆可以在锁紧扣内上下滑动，锁紧扣锁紧后，锁紧扣的内侧壁与支撑杆杆身形成过盈配合，将承载板固定在支撑杆上。当然也可以是在承载板的边缘处设置多个上下贯通的通孔，通孔侧壁上设置有贯穿通孔侧壁的可旋转的调节螺栓，这些通孔的直径略大于支撑杆的外径，使用时，调节螺栓的端部抵接在支撑杆杆身上，形成限位，避免支撑杆在通孔内滑动，需要调节承载板位置时，拧松调节螺栓，解除对支撑杆的限位即可。当然，承载板和支撑杆的连接结构还可以是其他便于调节的结构，如卡箍结构等便于调节承载板在支撑杆上的相对位置结构，并不仅限于上述的两种结构。
28.所述承载板是金属材料的，考虑到电池燃烧时的高温环境，所述承载板优选耐高温的不锈钢。
29.支撑杆和承载板将整个电池架6划分为多个电池仓，电池仓用以存放电池模块12，可以通过调整承载板之间的相对位置来调节电池仓的大小，以适应不同大小或者不同存放、堆积方式的电池模块12，提高电池架6的利用效率。
30.作为本实用新型的一个优选的实施例：电池架6的支撑杆与承载板均采用sus304不锈钢加工制作，其中承载板有四块，支撑杆有八根，其中一块承载板安装在支撑杆的顶部作为顶板，其余三块承载板可移动地安装在支撑杆上，这些支撑杆和承载板组合形成一个具有九个电池仓的电池架。在电池架6板的底面均可拆卸地设置有多根第一细水雾管道，这些第一细水雾管道上还安装有一个、两个或多个高压细水雾喷头5，这些高压细水雾喷头5的分布与电池仓的分布相适应，每个电池仓的顶部至少设置有一个高压细水雾喷头5，以保证电池仓内的锂离子电池模块12发生火情时，可以被及时处理，避免发生火灾的面积扩大。
31.高压细水雾喷头5可以安装在第一细水雾管道的管身上。第一细水雾管道上沿管道延伸方向均布有多个管道接口，所述高压细水雾喷头5可拆卸地安装在管道接口上，高压细水雾喷头5一般采用螺纹连接方式安装在管道接口内，这些管道接口可以根据实验需要在每个管道接口上都安装高压细水雾喷头5，也可以只选取其中的一部分管道接口安装高压细水雾喷头5，另一部分则使用密封盖等组件进行封堵。这些管道接口也可以用于安装分支管，这些分支管上也可以安装高压细水雾喷头5，如此可以实现第一细水雾管道管上的高压细水雾喷头5的数量、安装位置、排布形式等方面的自由布置，提供多种可选地高压细水雾喷头5布置方式，也可以在实验过程中找到效率最佳的高压细水雾喷头5的设置方式。高压细水雾喷头5并不局限于与第一细水雾管道螺纹连接也可以是扣接等便于连接的方式。
32.高压细水雾喷头5也可以只通过螺纹或者插接等连接方式安装在第一细水雾管道的末端，第一细水雾管道的管身不安装所述高压细水雾喷头5，通过改变第一细水雾管道的数量和安装位置实现高压细水雾喷头5布置的不同方案。
33.这些第一细水雾管道可拆卸地安装在顶板和承载板上，例如可以通过在顶板和承载板上设置有可拆卸地卡箍用于固定这些第一细水雾管道，又或者在顶板或者承载板底部设置用于固定第一细水雾管道的支架，第一细水雾管道可以通过钢绑带或者卡箍等固定在支架上，还可以是在顶板或者承载板底面设置的安装槽，第一细水雾管道可滑动安装在安装槽内，当然也可以是其它易于安装管道的且本领域人员公知的连接方式。
34.储能集装箱9顶板底面上设置有多根第二细水雾管道，第二细水雾管道上同样可拆卸地设置有多个高压细水雾喷头5，第二细水雾管道可以进一步保证集装箱内的安全性，
确保发生火情时第一时间控制火灾的规模，将火灾区域控制在电池架6上，避免整个储能集装箱9出现不可控的火情。
35.作为本实用新型的一个优选的实施例，第一细水雾管道和第二细水雾管道上的高压细水雾喷头5均采用开式高压细水雾喷头，最小工作压力为10mpa。
36.高压细水雾喷头在最小设计工作压力下可在距喷嘴1m处的平面上形成雾滴累积分布dv0.99《100μm的水雾。隧道内温度过高时，高压细水雾喷头产生的大量微小的水雾液滴可以迅速吸收热量蒸发，从而实现隧道内的快速降温。同时由于所产生的细水雾的直径大多小于100μm，雾化液滴的比表面积较小，可以在短时间内实现对火势的控制。
37.上述的第一细水雾管道和第二细水雾管道均为高压细水雾系统的组成部分，高压细水雾系统还包括供水管4和用于为供水管4内的水流提供压力的泵组1，供水管4连接到市政管网上。供水管4自储能集装箱9顶部开设的出线孔15进入到储能集装箱9内，并与各第一细水雾管道和第二细水雾管道连通。
38.通过调整高压细水雾喷头的数量、安装位置以及喷头的规格参数，尤其是第一细水雾管道上的喷头，实现电池仓内不同流量、不同覆盖范围的喷雾效果，通过观察不同条件下的喷雾情况对电池火灾的抑制效果达到实验研究储能集装箱消防问题的目的。
39.为了充分研究储能集装箱锂离子电池电池模块12的起火燃烧的情况，用于记录电池模块热失控传递、热失控起火的实验数据以及电池模块12起火后储能集装箱9内变化情况，本实用新型还包括数据采集系统，在集装箱外部则设置有用于存储数据采集系统所收集的实验数据的数据存储装置10和用于数据处理分析的电脑11，数据存储装置10电连接到电脑11上。所述数据采集系统由设置在储能集装箱内部的摄像头2、火灾报警器7、火灾探测器3等组成，其中火灾报警器7、火灾探测器3分别通过数据线8与数据存储装置10电连接，数据存储装置10也通过数据线8与电脑11电连接。所述摄像头2的镜头朝向电池架6上的电池模块12。数据线8通过出线孔15连通储能集装箱9内外部的数据采集系统和数据存储装置10。
40.火灾报警器7、火灾探测器3一般设置在储能集装箱9顶壁上。
41.数据存储装置10可以是存储服务器或者其他适合长期存储数据且便于读写、数据处理终端读取数据的电子设备或者数据库。
42.所述摄像头2安装在储能集装箱9内部上方拐角处，通过数据线8与电脑11电连接。摄像头2可实时监控并记录电池架6上的电池模块12起火燃烧的情况，并将记录的影像资料传输给电脑11。摄像头2还可以具有在黑暗环境下拍摄的红外摄像的功能，以记录不同环境情况下的电池燃烧情况。
43.所述火灾探测器3采用专用复合型火灾探测器3，可实时采集并记录烟雾浓度及成分、电池温度变化及环境温度变化情况、h2和co等可燃气体产生量、挥发性有机物voc含量等参数，并将采集到的数据通过数据线8传输至数据存储装置10。
44.数据采集系统还包括布置在电池模块12上的热电偶、电压传感线等数据采集设备，用于对电池模块12的温度、电压变化等参数进行实时监控，记录电池模块12在发生火灾前后各项技术参数的变化情况，为后续的锂离子电池储能集装箱的研究提供数据支持以及在储能过程中的起火预警提供大量的数据记录。这些布置在电池模块12上的数据采集设备也是通过数据线8与数据存储装置10电连接。
45.为了让研究人员更直观的观察到观察电池模块12火灾与灭火试验情况，在储能集装箱9的至少一个立面上开设了供实验人员直接观察实验情况的观察洞口，观察洞口使用防爆玻璃进行封闭形成防爆玻璃窗13以确保观察人员的安全。作为本实用新型的一个优选的实施例，所述防爆玻璃窗13布置于储能集装箱9正立面中间位置以及两侧立面的中间处。
46.考虑到锂离子电池热失控燃烧时会在短时间内产生大量的可燃气体，为确保整个实验平台的安全性，因此还在储能集装箱9的顶部安装有泄压装置14，受火灾报警器7联动控制，当火灾报警器7报警时，泄压装置14打开，释放储能集装箱9内部可燃气体，防止爆炸。泄压装置14的泄压面积为1m2。
47.泄压装置14为在储能集装箱9顶部开设的洞口，所述洞口上覆盖有一块受到火灾报警器7联动控制的不锈钢板，火灾报警器7报警，泄压装置受控自动打开，供电池模块12泄露的气体流出，防止集装箱内部发生爆炸。
48.本实用新型的使用方式以及工作流程为：
49.通过调节电池架6获得不同大小尺寸的电池仓，进而在电池仓内放置不同组合和连接方式的电池模块，研究电池模块不同的仓储模式及储能集装箱的起火规律。当电池架6上的电池模块12发生热失控火灾时，通过摄像头2对试验现象进行记录并通过数据线8传输给电脑11，通过防爆玻璃窗13可观察试验情况，储能集装箱9上部安装的火灾探测器3检测到电池模块12的温度异常上升或者产生大量烟气，联动火灾报警器7发起报警，接到报警信号后泵组1及泄压装置14开始自动工作(附近人员发现火灾也可手动控制)，水流受到泵组1工作产生压力。压力水流通过供水管4经过高压细水雾高压细水雾喷头5雾化形成喷雾喷放出。泄压装置14可释放出可燃气体防止爆炸。布置在电池模块12上的热电偶、压力传感器等可通过数据线8传输数据给数据存储装置10与电脑11。
50.另一方面，在电池模块存放模式一定的情况下，可以通过调整电池集装箱顶部的高压细水雾喷头5的数量、规格及不同的排列方法，可以充分研究高压细水雾系统对电池模块失火的抑制效果，为储能集装箱的消防系统设计优化提供大量数据。
51.上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。