一种电动汽车充换电站火灾模拟试验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，包括控制系统、模拟火场燃烧装置、通风系统、烟气分析系统、烟气处理系统、火灾探测系统、红外热像仪、监视系统、自动灭火系统及排污系统，控制系统接收其他组成部分检测到的信息并控制其他组成部分的工作。该平台具有自动点火和自动灭火功能，同时具有温度、图像、烟气自动监测及报警功能。该试验平台通过对电动汽车充换电站发生不同火灾时的过程进行模拟试验，能够准确掌握电动汽车充换电站的火灾发展、蔓延规律、火场温度参数等，为合理评估电动汽车充换电站火灾危险性，提出相应的火灾预防机制提供重要科学依据。
【专利说明】一种电动汽车充换电站火灾模拟试验平台【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动汽车充换电站火灾试验平台，属于灾害模拟演示和试验【技术领域】，更具体地，涉及一种模拟电动汽车充换电站不同火灾场景的火灾试验平台。
【背景技术】
[0002]随着现代高新技术的发展和当今世界环境污染与能源紧缺压力的加大，节约能源、少污染和无污染的“绿色”汽车已成为全球关注的热点。电动汽车是零排放或超低排放车辆，是解决机动车排放的根本性措施，它的开发和推广应用，为从根本上改善城市大气环境质量和调整我国能源利用结构提供了一条有效的途径。电动汽车充换电站是电动汽车产业推广的前提和基石。随着电动汽车的应用推广，我国新能源汽车生产技术的发展和自主开发的电动汽车开始批量化，与之配套的电动汽车充换电站建设规模日益扩大。电动汽车充换电站内充斥着大量的电气设备，包括变压器、电缆、配电柜、控制器、充电桩、充电柜、电池等可燃物，稍有不慎或长期频繁使用，容易引发火灾。
[0003]现有技术中，存在一些火灾模拟系统，例如申请号为CN201210189135.8的中国发明专利申请提供了一种地铁站火灾实验模拟装置，包括实验台主体、通风系统以及配套测控系统；该模拟装置是专门对地铁站火灾时热释放速率、烟气运动、火灾探测及扑救等进行全面系统研究的小尺寸实验台，克服了全尺寸实验代价高昂和数值模拟工具不够精确的特点，又保证了实验的可重复性。但是，该装置无法模拟电动汽车充换电站的复杂情形，例如，无法提供多种火灾源，且由于地铁站空间宽敞通风，与电动汽车充换电站的空气情况完全不同，致使这种火灾 实验模拟装置无法模拟扑灭电动汽车充换电站火灾时的动态场景。
[0004]目前电动汽车充换电站的防护技术比较薄弱，人员往往因对发生火灾的发展情况和火灾危险性不明确，不能采取有效防护措施，导致无法及时控制火势的局面，不仅造成经济损失，而且带来负面社会影响。因此，建立电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，通过模拟不同火灾场景，研究不同火灾场景的火灾发展情况、蔓延规律、烟气填充特点、火场温度分布情况，从而明确火灾的危险性，为合理防范电动汽车充换电站火灾，提高电动汽车充换电站的安全性具有重要意义。
实用新型内容
[0005]为了克服现有技术中的上述缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，能够模拟电动汽车充换电站不同火灾场景并进行试验，明确不同火灾场景的火灾情况及危险性。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:包括控制系统、具有自动点火装置的模拟火场燃烧装置、通风系统、烟气分析系统、烟气处理系统、火灾探测系统、红外热像仪、监控系统、自动灭火系统及排污系统，其特征在于，控制系统接收其他组成部分检测到的信息并控制其他组成部分的工作。
[0007]进一步地，在控制系统的自动控制下，自动点火装置被供电，引燃或加热可燃物；通过通风系统保持燃烧并排出高浓度烟气，产生的烟气随时通过烟气分析系统进行毒性分析并通过烟气处理系统进行净化处理；火灾探测系统对火场的温度、烟雾浓度、气体成分及含量、湿度进行实时监测；红外热像仪观测室内温度分布；监控系统对燃烧火焰和烟气情况进行图像监控和观测；燃烧状态下自动灭火系统随时启动用以结束试验；试验结束后由排污系统排出燃烧残留物及灰烬。
[0008]进一步地，所述模拟火场燃烧装置由多个代表不同火源的火源发生装置组成，分别代表模拟监控室火灾装置、配电房火灾装置、充电区火灾装置、电池区火灾装置及其他场所火灾装置。
[0009]进一步地，所述烟气分析系统与烟气取样口可拆卸地连接，收集平台所在空间内试验燃烧产生的烟气并对烟气进行毒性分析，取样口为在墙体四周任意处设置的孔径为Φ 6mm的孔口。
[0010]进一步地，所述烟气处理系统与烟气处理口连接，对燃烧产生的烟气进行净化处理。
[0011]进一步地，所述火灾探测系统包括若干温度传感器、烟雾传感器、气体传感器及湿度传感器，各传感器呈垂直梯度安装于火场上方或墙体四周，对火场内各点温度、烟雾、气体、湿度进行实时监测，并将采集到的信号及时传输给控制系统。
[0012]进一步地，所述的红外热像仪通过红外窗口随时测量燃烧时室内温度分布，红外窗口为在墙体距离地面1.5m开设的孔径为Φ 50mm的孔口，孔口内装有目镜。
[0013]进一步地，所述监控系统包括视频探头和监视窗口，分别用于对燃烧的火焰和烟气情况实时画面监控。
[0014]进一步地，所述的自动灭火系统包括C02灭火系统及七氟丙烷灭火系统，随时通过控制系统启动自动灭火系统进行灭火，结束燃烧试验。
[0015]进一步地，所述排污系统由地面排污水沟组成，排出试验产生的残留物和/或燃烧灰烬。
[0016]本实用新型的有益效果在于:整个试验过程均由控制系统进行操作控制，能够对模拟火场燃烧装置随时自动点火开启试验，随时停止自动灭火系统结束试验，操作简单。平台具有温度、图像、烟气、气体、湿度自动监测及报警功能，能够全面观测火灾情况并实时采集燃烧数据，从而全面掌握电动汽车充换电站发生不同火灾时的火灾特征及危险程度，为采取相应的合理的火灾防护措施提供重要科学依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1示出了本实用新型的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台的结构布局示意图；
[0018]图2示出了火灾探测系统的安装结构示意图；
[0019]图3示出了本实用新型的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台试验流程图。【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台做进一步详细的说明。[0021]如图1所示，为本实用新型的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台的结构布局示意图。图中，按照电动汽车充换电站的房屋结构标示出了本实用新型的火灾模拟试验平台的各个组成部分的位置。
[0022]本实用新型的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台包括:控制系统1、模拟火场燃烧装置2、通风系统、烟气分析系统、烟气处理系统、火灾探测系统3、红外热像仪、监控系统、自动灭火系统及排污系统4。控制系统I由计算机、工业工控机及控制软件组成，对平台各系统进行监测与控制并兼具报警功能，操作简单，人性化。为保证操作人员安全，控制系统I置于燃烧室隔壁房间。本实用新型中的燃烧室是指火灾模拟演示领域内，用于模拟和观测电动汽车充换电站燃烧试验的房间，其布局模拟电动汽车充换电站的布局，并且本实用新型中所称的房间包括例如监控室、配电房、充电区、电池区及其他场所。其建筑形式不限，可以是普通的封闭式房屋，也可以是具有任意多面开放式的侧面的建筑物，只要其能够符合在其内设置电动汽车充换电站的所有相关规定即可。在一个实施例中，在燃烧室内模拟火场，燃烧室隔壁单独设置一个观察室，其中可以放置控制系统I等监控、分析系统和设备器材。模拟火场燃烧装置2由5个代表不同火灾场景的火源发生装置组成，试验前在5个不同装置内放置种类和量均不完全相同的可燃物，通过控制其燃烧当量分别模拟监控室火灾、配电防火灾、充电区火灾、电池区火灾及其他场所火灾场景；通风系统由鼓风机5及排风机6组成，鼓风机5置于燃烧室门外待用，用于补充模拟火场燃烧装置2燃烧所需的空气以保持燃烧。在另一个实施例中，由鼓风机5及排风机6构成的通风系统可以被设置在任何本领域常见的、通常适宜于为房间通风和/或排风的位置。排风机6置于燃烧室墙体距墙顶一定距离处，用于排出室内燃烧产生的高浓度烟气。在一个实施例中，排风机6与墙体的距离为700_。烟气分析系统(未示出)与烟气取样口可拆卸地连接，收集平台试验燃烧空间内产生的烟气并对烟气进行毒性分析。在一个实施例中，烟气分析系统置于方便与取样口连接的燃烧室外任意位置。取样口为在墙体四周任意处开设的、具有一定孔径的孔口，该开孔位置由本领域技术人员根据现场情况和/或实际试验需要确定，且孔径为Φ6_。在一个实施例中，该取样口孔口仅开设一处。当需要进行烟气净化处理时，可将烟气处理系统(未不出)与烟气处理口 7相连进行处理。在一个实施例中，烟气处理系统设置于方便与烟气处理口连接的燃烧室外任意位置，只要能够保证烟气净化功能的正常实施即可。烟气处理口 7为在墙体或其他需要的地方开设的具有一定孔径的孔口。在一个实施例中，在左侧墙体距离墙顶700mm的地方开设的孔径为Φ 200mm的孔口作为烟气处理口。火灾探测系统3由若干温度传感器、烟雾传感器、气体传感器及湿度传感器组成。火场上方(例如，燃烧室顶部)布置温度、烟雾、气体传感器，四周布置温度、烟雾及湿度传感器，用于对火场内各点温度、烟气浓度、气体成份及含量以及湿度进行实时监测。在一个实施例中，火灾探测系统3被设置在燃烧室的墙壁或立柱上。将各传感器采集到的信号及时传输给控制系统1，控制系统I据此信号按照预先设定的条件控制动作的执行；红外热像仪(未示出)通过红外窗口11随时观测燃烧时室内温度分布。红外窗口 11为开设在墙体上距离地面一定高度位置处的孔口。在一个实施例中，红外窗口 11为开设在墙体(例如，左侧墙体)距离地面1.5m的、孔径为Φ50_的孔口，可根据需要在孔口内安装目镜；监控系统包括视频探头8和监视窗口 9，监控系统安装于燃烧室内的墙体上，操作或监控等人员可以通过安置在放置控制系统I的房间的计算机屏幕实时视频地监控火焰和烟气情况，监视窗口 9为市面常用防火玻璃制窗口，用于工作人员或参观人员现场实际观测模拟火灾和烟气情况；自动灭火系统(未示出)由常见的CO2灭火系统10 (例如C02灭火器)及七氟丙烷灭火系统11组成，可随时通过控制系统I启动灭火系统向燃烧室喷射灭火剂进行灭火，结束燃烧试验并停止喷射；排污系统4由地面排污水沟组成，排出试验产生的残留物及灰烬。在一个实施例中，所述气体传感器包括O2传感器。在另一实施例中，自动灭火系统设置于燃烧室内或燃烧室外的可燃物的附近，它们彼此之间的距离以使得模拟现场的火情可以被自动灭火系统的灭火范围覆盖为准。在另一实施例中，自动灭火系统被设置在燃烧室内的顶部和/或墙壁上。
[0023]图2示出了火灾探测系统的安装结构示意图。火灾探测系统3包括支架40以及若干温度传感器、烟雾传感器、气体传感器及湿度传感器。图2的实施例示出了火灾探测系统3被布置于墙顶部时的情形。支架40的一端被设置为固定到墙顶，其固定方式可以采用螺栓连接方式实现。支架40内穿有电源线和信号线(未示出)。电源线为所述各个传感器提供工作电压；各个传感器采集到的信号通过上述信号线被输出到控制系统I。在图2所示的实施例中，所述传感器以6个为一组，呈垂直梯度布置在燃烧室顶部。在另一个实施例中，所述传感器以6个为一组，呈垂直梯度布置在燃烧室墙体四周及顶部。图2中示出的6个传感器31-36可以是上述温度传感器、烟雾传感器、气体传感器及湿度传感器中的任意一种，每种传感器的数量根据需要和实际情况可变一可以均为2个，也可以各自取不同的数量值。在图2所示的实施例中，距墙顶最近的一个传感器31中与墙顶面的距离为500mm，每个传感器之间的垂直间隔为300mm。上述距离和垂直间隔可以根据实际模拟环境的设计和模拟环境的需要，由本领域技术人员确定其他的取值。
[0024]本实用新型的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台试验流程如图3所示。试验过程的各个环节均在控制系统I的控制下自动完成。试验前启用控制系统1，并设定燃烧氧气O2含量、烟雾浓度安全值、设备安全温度值及安全过火面积，接着开启监控系统，开始试验时通过平台的控制系统I控制模拟火场燃烧装置2的自动点火或加温功能，给模拟火场燃烧装置2的自动点火装置供电，加热或引燃火源，模拟电动汽车充换电站不同火灾场景。当O2传感器检测到的燃烧的O2浓度降低到氧气含量设定值时，开启通风系统的鼓风机5进行鼓风补充氧气，否则停止鼓风机5。当试验产生的烟雾浓度升高到烟雾浓度安全设定值时，开启通风系统的排风机6进行排烟，否则停止排风机。当过火面积达到安全过火面积时，开始报警，采取相应的控制措施。当探测到设备顶部以下空间内温度上升到设备安全温度值时或监控画面显示过火面积扩大到安全过火面积设定值时，开始报警，启动自动灭火系统并结束试验。
[0025]在上述各条件符合安全值或阈值的情况下，判断是否终止试验，如果终止则启动自动灭火系统进行灭火并结束试验，否则继续试验直到需要试验结束。
[0026]在此试验过程中，红外热像仪可随时测量平台燃烧空间内温度分布，烟气分析系统随时收集烟气进行毒性分析，工作人员可随时通过监视窗口 9观测试验燃烧的火焰和烟气蔓延实际情况，以决定采取相应的控制措施。试验结束试验后，试验的残留物和/或燃烧灰烬通过地面水沟排污系统4排出。在一个优选的实施例中，排污系统4位于燃烧室的地面和/或地下。在另一个实施例中，排污系统4的至少一部分穿过墙壁。
[0027]以上的各实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进(例如，构成本实用新型的试验平台的各组成部分的布局或位置)，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，包括控制系统(I)、具有自动点火装置的模拟火场燃烧装置(2)、通风系统、烟气分析系统、烟气处理系统、火灾探测系统(3)、红外热像仪、监控系统、自动灭火系统及排污系统(4)，其特征在于，控制系统(I)接收其他组成部分检测到的信息并控制其他组成部分的工作。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述模拟火场燃烧装置(2)由多个代表不同火源的火源发生装置组成，分别代表模拟监控室火灾装置、配电房火灾装置、充电区火灾装置、电池区火灾装置。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述烟气分析系统与烟气取样口可拆卸地连接，收集平台所在空间内试验燃烧产生的烟气并对烟气进行毒性分析，取样口为在墙体四周设置的孔径为Φ 6mm的孔口。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述烟气处理系统与烟气处理口(7)连接，对燃烧产生的烟气进行净化处理。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述火灾探测系统包括若干温度传感器、烟雾传感器、气体传感器及湿度传感器，各传感器呈垂直梯度安装于火场上方或墙体四周，对火场内各点温度、烟雾、气体、湿度进行实时监测，并将采集到的信号及时传输给控制系统(I)。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述的红外热像仪通过红外窗口( 11)随时测量燃烧时室内温度分布，红外窗口为在墙体距离地面1.5m开设的孔径为Φ50πιπι的孔口，孔口内装有目镜。
7.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述监控系统包括视频探头(8)和监视窗口(9)，分别用于对燃烧的火焰和烟气情况实时画面监控。
8.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述的自动灭火系统包括CO2灭火系统(10)及七氟丙烷灭火系统(11)，随时通过控制系统(I)启动自动灭火系统进行灭火，结束燃烧试验。
9.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾模拟试验平台，其特征在于，所述排污系统(4)由地面排污水沟组成，排出试验产生的残留物和/或燃烧灰烬。
【文档编号】G01D21/00GK203535890SQ201320299736
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】汪书苹, 范明豪, 李伟, 杜晓峰, 武海澄, 陈锋 申请人:安徽省电力科学研究院