一种氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置 |
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| 申请号 | CN201911166348.7 | 申请日 | 2019-11-25 | 公开(公告)号 | CN110960823B | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 应急管理部上海消防研究所; | 发明人 | 王伟; 何其泽; 杨君涛; 张永丰; 黄昊; 张磊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种氢 燃料 电池 汽车 消防应急模拟训练装置，包括模拟车体，模拟车体自前向后分为电堆舱、乘客舱、行李舱三个舱室，分别在各舱室内靠近舱体底部布置高压氢 泄漏 口和 燃烧器 ，各舱室通过带有闸 阀 的耐烧高压氢管路与外供氢系统连接；各舱室内距离高压氢泄漏口到舱室上端均匀布置氢浓度 传感器 ，氢浓度传感器与外接的 控制器 电连接，实时测定舱室内氢浓度分布；各舱室内布置有用来引燃爆氢气 云 的点火器，点火器与外接的控制器电连接；各舱室还设有用于泄除氢气云燃爆冲击压的泄压窗。本发明产品可反复使用，移动方便，占地面积小；操作简单，能适应多种训练环境，有利于HFCV火灾事故救援能 力 提升。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置的使用方法，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置技术领域背景技术[0002] 氢燃料电池汽车HFCV以氢气为车载能源，经质子交换膜将氢气和空气的化学能转换为电能驱动车辆，具有零排放、能量转换效率高等优点，是新能源汽车领域大力推进发展的战略方向。伴随世界各国相继公布禁售燃油车时间表，传统燃油汽车被新能源取代已是大势所趋，与纯电动车相比氢燃料电池汽车具有续航里程长和加氢时间短等优点。 [0003] 氢气具有燃爆极限宽(体积浓度4.0％～75.6％)、最小点火能低(0.02mJ)、火焰传播速度快、爆炸强度大等特点，并且氢气对金属材料具有氢脆效应。典型的氢气事故情景包括意外泄漏扩散、射流燃烧(或自燃)、爆燃和爆炸等，摩擦撞击或静电引起的火花、高温烟气等都可能引起氢射流发生燃烧甚至氢气云爆炸，氢气火焰无色不易察觉，具有较高的火灾危险性；氢气爆轰产生的高速爆轰波可对燃烧区域外的环境产生巨大冲击，并伴随有高温气体的迅速传播。如何有效抑制高压氢射流火灾，防止泄漏氢气大范围扩散积聚发生燃爆事故，保护人员生命和财产安全是新能源氢燃料汽车研究的一个重要安全课题。随着燃料电池汽车未来的大规模运营，高压氢泄漏射流火灾和燃爆应急处置是其规模化发展亟需解决的难题，需要深入的研究和探讨。 [0004] 因此，如何针对氢燃料电池汽车进行消防应急模拟训练，是本领域亟待解决的技术问题。 发明内容[0005] 本发明的目的是：提供一种氢燃料电池汽车消防应急救援模拟训练装置，可以实现氢燃料电池汽车高压氢泄漏扩散、射流燃烧和气云燃爆事故模拟，并开展氢燃料电池汽车火灾与燃爆事故应急救援模拟训练，有利于对防爆区域划分、事故防范控制措施制定等，以提升燃料电池汽车示范运营区域消防安全水平，指导建立系统完善的消防安全保障体系，为HFCV产业安全发展和燃料汽车火灾应急救援规范的制定提供基础数据和理论支撑。 [0006] 本发明采取以下技术方案： [0007] 一种氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置，包括模拟车体1，所述模拟车体1自前向后分为电堆舱2、乘客舱3、行李舱4三个舱室，分别在各舱室内靠近舱体底部布置高压氢泄漏口7和燃烧器，各舱室通过带有闸阀8的耐烧高压氢管路10与外供氢系统连接；各舱室内距离高压氢泄漏口7到舱室上端均匀布置氢浓度传感器6，所述氢浓度传感器6与外接的控制器电连接，实时测定舱室内氢浓度分布；各舱室内布置有用来引燃爆氢气云的点火器9，所述点火器9与外接的控制器电连接；各舱室还设有用于泄除氢气云燃爆冲击压的泄压窗5。 [0008] 优选的，所述泄压窗5设于各舱室的顶部。 [0009] 优选的，所述闸阀8是电磁控制阀，并与控制器电连接。 [0010] 优选的，所述氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置呈轿车模型的形状。 [0011] 一种上述的氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置的使用方法，模拟氢燃料电池汽车储氢系统泄漏时：打开闸阀8，使外供氢系统氢气通过高压氢管路10进入到电堆舱2、乘客舱3和行李舱4，通过高压氢泄漏口7形成汽车舱室内氢气泄漏，采用氢浓度传感器6考察氢气泄漏扩散情况，进行汽车舱室内氢气泄漏模拟；模拟氢燃料电池汽车高压氢泄漏射流燃烧时：外部氢气通过高压氢管路10经过闸阀8到达高压氢泄漏口7和燃烧器，燃烧器点燃泄漏高压氢，形成高压氢射流燃烧火焰，实现汽车舱室高压氢泄漏射流火灾模拟；模拟氢燃料电池汽车高压氢泄漏气云燃爆事故场景并开展消防应急救援演练时：通过高压氢管路10、闸阀8和高压氢泄漏口7的泄漏高压氢气在电堆舱2、乘客舱3和行李舱4内发生积聚，在达到实验指定氢气燃爆浓度范围后，点火器9引燃爆氢气云，燃爆冲击波从泄压窗5喷出；模拟氢燃料电池汽车火灾和燃爆事故场景，开展事故消防应急救援处置模拟训练。 [0012] 优选的，模拟氢燃料电池汽车储氢系统泄漏时：控制器根据氢浓度传感器6的实时数据采集，对于各个监测点在时间轴上的数据进行采集并统计，形成用于分析的基础数据。 [0013] 本发明的有益效果在于： [0014] 1)可用于模拟氢燃料电池汽车真实火灾与燃爆场景，适用于汽车企业与消防部门等开展氢燃料电池汽车火灾及燃爆事故应急救援演练，可培训相关人员掌握有效灭火技术要点； [0015] 2)可模拟氢燃料电池汽车储氢系统泄漏，对于氢燃料泄露在汽车三个舱室内的氢气浓度分布进行实时监测，并在时间轴上得以体现，形成用于分析的基础数据，既可以用于可靠性的实践和探究，又可用于消防安全和效果的实践和探究。 [0016] 3)对于模拟氢燃料电池汽车高压氢泄漏气云燃爆事故场景并开展消防应急救援演练具有实践的指导意义； [0017] 4)产品可反复使用，移动方便，占地面积小； [0019] 图1是本发明氢燃料电池汽车消防应急模拟训练装置的透视图。 [0020] 图中：1—模拟车体；2—电堆舱；3—乘客舱；4—行李舱；5—泄压窗；6—氢浓度传感器；7—高压氢泄漏口；8—闸阀；9—点火器；10—高压氢管路。 具体实施方式[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。 [0022] 如图1所示，一种氢燃料电池汽车消防应急救援模拟训练装置，以耐氢腐蚀钢结构的模拟车体1为基础，在其内构建与真实汽车密封性相同的电堆舱2、乘客舱3和行李舱4，车体和各舱室构建材料均选用抗爆性能好且耐氢腐蚀的高强度钢体。分别在各舱室内布置耐火烧高压氢管路10、泄压窗5、氢浓度传感器6、高压氢泄漏口7/和燃烧器、闸阀8和点火器9。带有闸阀8的耐烧高压氢管路10与外供氢系统连接，闸阀8采用电磁控制阀，各舱室内距离高压泄漏口7和燃烧器到舱室最远端均匀布置氢浓度传感器6实时测定舱室内氢浓度分布，各舱室内还布置有点火器9用来引燃爆氢气云，此外各舱室还设置用泄压窗5用于泄除氢气云燃爆冲击压。 [0023] 具体实施时，按照下面三个实施例分别进行： [0024] 实施例一：氢燃料电池汽车储氢系统泄漏场景模拟，关好电堆舱2、乘客舱3和行李舱4，打开闸阀8，使外供氢系统氢气通过高压氢管路10进入到电堆舱2、乘客舱3和行李舱4，通过高压氢泄漏口/燃烧器7形成汽车舱室内氢气泄漏，采用氢浓度传感器6考察氢气泄漏扩散情况，实现单个或多个汽车舱室内氢气泄漏模拟。 [0025] 实施例二：氢燃料电池汽车高压氢泄漏射流燃烧火灾事故场景模拟，外部氢气通过高压氢管路10经过闸阀8到达高压氢泄漏口/燃烧器7，在高压氢泄漏口/燃烧器7点燃泄漏高压氢，形成高压氢射流燃烧火焰，实现单个或多个汽车舱室高压氢泄漏射流火灾模拟。 [0026] 实施例三：氢燃料电池汽车高压氢泄漏气云燃爆事故场景模拟和消防应急救援训练，通过高压氢管路10、闸阀8和高压氢泄漏口/燃烧器7的泄漏高压氢气在电堆舱2、乘客舱3和行李舱4内发生积聚，在达到实验指定氢气燃爆浓度范围后，点火器9引燃爆氢气云，燃爆冲击波从泄压窗5喷出。模拟氢燃料电池汽车火灾和燃爆事故，汽车企业与消防部门人员开展事故消防应急救援处置模拟训练。 [0027] 本发明移动方便可反复使用，适用于汽车企业与消防部门等开展氢燃料电池汽车火灾及燃爆事故应急救援演练，提高HFCV火灾事故救援能力。 [0028] 以上是三项是本发明的可选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。 |
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