[发明专利]一种带安全隔离装置的气瓶局部火烧试验系统

说明书

本发明涉及储氢压力容器测试技术，旨在提供一种带安全隔离装置的气瓶局部火烧试验系统。包括由圆形可浮动封头和圆筒状钢板‑混凝土组合结构组成的安全隔离装置，待测气瓶和火烧试验台均设于其内部；火烧试验台包括上层的承载框架和底层的管箱，承载框架和管箱之间铺设石英纤维布；管箱中装有两条带喷嘴的燃料供给管，并以石英纤维布作为气体燃料的扩散喷口，两条燃料供给管上喷嘴的燃烧区域分别对应着局部燃烧区域和整体燃烧区域。本发明能充分保障试验的安全性，并可进行局部火烧试验与整体火烧试验；实现燃烧器点火、火焰高度调节、熄灭、热电偶数据采集及视频监控传输等远程操作。

技术领域

本发明涉及储氢压力容器测试技术，特别是涉及一种带安全隔离装置的气瓶局部火烧试验系统，主要用于燃料电池电动汽车用高压储氢气瓶。

背景技术

氢能作为清洁高效的二次能源，是国家能源战略的重要组成部分，而氢燃料电池是氢能安全高效利用的重要方式之一。自2015年开始，丰田、本田等世界大型汽车公司相继推出了氢能燃料电池汽车产品，且均采用碳纤缠绕的复合材料高压气瓶来储存氢气作为能量来源。由于氢气易燃易爆、燃烧热值高、爆炸能量大，且高压储氢气瓶的储氢压力高达70MPa，储氢气瓶安全性能越来越受到广泛关注，并成为关系到燃料电池汽车产品安全性的关键零部件。

汽车发生意外事故后容易导致起火，对于氢燃料电池汽车，若因事故导致起火后，高压储氢气瓶不能及时泄放瓶内氢气将导致更大安全隐患，因此必须对车用气瓶的耐火性能提出要求。在我国部分省份中，就曾发生多起因汽车起火而气瓶未能及时泄放瓶内可燃气体而导致的CNG气瓶爆炸事故，严重影响车辆使用和社会公共安全。鉴于此，在世界各国标准中，如美国SAE J2579、美国ANSI HGV 2和联合国UN GTR 13等均要求高压储氢气瓶设有温度驱动的压力泄放装置(TPRD)，以使其在火烧情况下能及时泄放瓶内的高压氢气，避免气瓶发生爆炸。此外，各国标准还规定高压储氢气瓶必须进行火烧试验，如70MPa碳纤全缠绕铝内胆氢气瓶，必须进行局部火烧试验，以测试其耐火烧性能，并验证其在火烧情况下的安全性。

局部火烧试验方法的试验条件主要基于整车火烧的试验数据，并由两部分组成：前期局部火烧，后期整体火烧。在前期局部火烧阶段，位于气瓶局部火烧区域火源长度不小于250±50mm，火源宽度大于气瓶直径，要求局部火烧区域内温度为600～900℃，持续10分钟；之后进入后期整体火烧阶段，火源总长1650mm，要求整个火烧区域温度为800～1100℃。此外，气瓶需充装氢气或压缩空气至气瓶公称工作压力(一般为35-70MPa)，并要求其安放位置距火源约100mm。在试验监测方面，要求至少使用5个热电偶监测火烧区域温度，其中至少2个布置于局部火烧区域，其他沿气瓶轴向均匀布置于其他区域，但间距不得大于500mm；热电偶与气瓶表面距离为25±10mm，也可在TPRD附近或其他区域布置热电偶以监测温度变化。总之，与整体火烧试验相比，气瓶局部火烧试验对加热区域的精准控制、加热温度的控制、加热时间等都提出了更高的要求，因此对于局部火烧试验装置的要求也更高。目前，局部火烧试验装置鲜有相报道。

中国专利CA201410150729.7提供了一种气瓶火烧试验测试系统，但其主要针对整体火烧试验，不能满足局部火烧试验中对于局部气瓶精准可控加热的要求，同时由于其试验操作在室外进行，数据测量受到气温、风速等环境因素影响较大，数据可靠性较差。另外，现在国内常常在室外搭建简易钢架并设置简单隔离板来进行试验，易发生气瓶爆炸飞溅伤人的事故，存在较大的安全隐患。因此，亟待开发一套适用于车用高压储氢气瓶局部火烧试验的安全且能精准可控加热的测试系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种一种带安全隔离装置的气瓶局部火烧试验系统。该系统适用于气瓶局部火烧试验，能够在确保安全的情况下完成火烧试验。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：