一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统技术方案

本发明专利技术公开了一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，包括电源管理系统，与电源管理系统连接的预警控制系统，与预警控制系统连接的灭火装置，灭火装置外接有感温探火管、大流量释放管路、局部释放管路，预警控制系统外接有局部数据汇总模块、锂电储能pack。灭火系统根据火灾信号，设置成循环探测，可以反复发送启动信号，实现多次启动，进行长期抑制锂电池火灾，解决复燃问题；可以提前预警火灾风险，提高预警响应速度，更有利于将火灾控制在初期阶段实现抑制；实现精准探测与精准灭火，提高灭火效率。

【技术实现步骤摘要】
一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统
本专利技术涉及灭火装置
，具体涉及一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统。
技术介绍
近年来，随着锂电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长等诸多优点，在交通动力领域、电力储能领域、移动通信领域等得到广泛的应用，已发展成为我国能源战略性新兴产业的一部分。然而随着锂电池在工程上的深入应用，其火灾安全问题也日益突出，由于锂电池是含能物质，特别是当其发生过热、短路、挤压等情况下，都会产生大量的热，引发内部电极材料和电解液的链式反应，进而发生热失控并发展成为大规模火灾、爆炸事故。当前为了提高能源利用密度，在相对狭小的空间内，设置更多的能量存储，空间已经挤压到无法确保消防安全，例如一个40尺储能集装箱内布置2MWh的电池容量，pack中电芯紧密布置，一旦发生热失控，极易引起连锁式火灾蔓延与爆炸。传统火灾预警无法及时探测锂电池的热失控，当通过温感、烟感确认火灾时，往往已经发生大面积蔓延，再配上传统火灾释放技术，灭火剂无法第一时间绕过电池架、电池pack、模组进入到热失控的电芯附近实现灭火，且锂电池热失控最大的问题是由于其会持续产生热量，极易引起复燃，传统释放技术将面积在整个空间内均匀释放，随着灭火剂受到重力的作用往下沉，在热失控电池附近很难在较长的一段时间内保持较高的抑制浓度，没法将有限的灭火剂资源充分精准利用。一种针对锂电池储能系统电芯体量大、火灾蔓延迅速、会有持续由内而外的发热、存在易复燃的特性的灭火装置颇为需求。
技术实现思路
>本专利技术要解决的技术问题是提供一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，可以在稳定探火管内的压力，同时提高灭火剂输送距离，增加探火管可保护的范围。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，包括电源管理系统，与电源管理系统连接的预警控制系统，与预警控制系统连接的灭火装置，灭火装置外接有感温探火管、大流量释放管路、局部释放管路，预警控制系统外接有局部数据汇总模块、锂电储能pack。作为一种改进，所述电源管理系统，可以实时采集每个pack内电芯的温度T与电压U，并传输给预警控制系统。作为一种改进，所述的预警控制系统为整个消防设备运行处理中心，预警控制系统采集电源管理系统内部数据，从而解析相应电芯的温度数据和电压数据；采集局部数据汇总模块，间接采集pack的热失控温度数据；采集烟感报警器、可燃气体浓度探测器、手动控制模块发出的火灾报警信号，经过系列的逻辑运算，控制灭火装置对应启动，控制信号联动模块输出。作为一种改进，所述的灭火装置上设置有多个电磁阀，可以根据预警控制系统的指令，切换打开与关闭，实现灭火装置的选择性释放灭火剂。作为一种改进，所述的感温探火管，是一种对温度敏感的耐压软管，指定温度范围爆破，对应还制定温度范围为120℃～180℃；内部可输送灭火剂，承受压力范围为5～10MPa。作为一种改进，所述局部释放管布置在每个pack附近，预警控制系统发出对应启动指令，灭火剂从局部释放管释放灭火剂直接进入到pack内部实施灭火。作为一种改进，所述局部数据汇总模块将热失控传感器由单点信号转为带地址的总线制信号，通过RS485、CAN、以太网方式传输给预警控制系统，预警控制系统将电池阀的控制信号通过RS485、CAN、以太网方式进行设置对应的阀门通断，实现点对点的信号采集与电磁阀控制。作为一种改进，所述可燃气体探测器，是指能探测锂电池热失控挥发出来的可燃气体，常见的有一氧化碳、氢气，当达到设定浓度值时，报警信号输出。作为一种改进，所述手动控制模块，内设手动启动和手动复位功能开关，当认为发现火情时，可以直接按下启动按钮，预警控制系统可以直接启动灭火装置，通过大流量释放管路直接释放全部灭火剂；需要取消操作时，按下复位按钮，实现所有操作、报警的复位。作为一种改进，所述信号联动模块实现灭火剂释放时，联动第三方警报设备，第三方警报设备包括声光报警、警铃、灭火剂、释放指示灯等。作为一种改进，所述探火管是一种达到设定温度会出现破口的软管，当pack达到一定温度时，探火管会出现破口，管内的压力会从破口处泄压，启动灭火装置，此时灭火剂一部分从破口处释放，实现精准灭火，同时另一部分灭火剂会从大流量管路释放大量灭火剂，进行纯感温的应急启动防护。工作原理如下：该专利技术创造中的梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防方法，包括如下启动方案：梯次预警一，预警控制系统与电源管理系统联动，步骤一：预警控制系统通过电源管理系统实时采集每个pack内部的电芯的温度与电压；步骤二：预警控制系统分析pack里的热失控满足条件，即温度Tx≥T0，且Ux≤U0，T0为电池热失控边界温度条件，U0为电池热失控边界电压条件；步骤三：预警控制系统控制输出指令给灭火装置，启动局部总管上的电磁阀，以及局部电磁阀，实现灭火剂释放；步骤四：灭火装置持续释放灭火剂后下发复位指令，灭火剂释放一次的持续时间根据实际工程需求而定，持续释放时间结束后，预警控制系统对灭火装置上的所有电磁阀进行复位，从而完成一次喷放，当预警控制系统再次通过电源管理系统探测到满足温度与电压的边界条件时，循环重复步骤二～步骤四，实现梯次一预警下的多次精准喷放。梯次预警二，预警控制系统与热失控传感器联动启动，步骤一：预警控制系统通过局部数据汇总模块实时采集热失控传感器数据；步骤二：分析pack热失控传感器是否满足热失控边界条件，即温度Trx≥Tr0，且Krx≥Kr0，Tr0为电池热失控时，pack环境边界温度条件，Kr0为电池热失控时，pack环境温度的升温速率，步骤三：预警控制系统控制输出指令给灭火装置，启动局部总管上的电磁阀，以及局部电磁阀，实现灭火剂释放；步骤四：灭火装置持续释放灭火剂后下发复位指令，灭火剂释放一次的持续时间根据实际工程需求而定，持续释放时间结束后，预警控制系统对灭火装置上的所有电磁阀进行复位，从而完成一次喷放，当预警控制系统再次通过局部数据汇总模块探测到满足温度与升温速率的边界条件时，循环重复步骤二～步骤四，实现梯次二预警下的多次精准喷放。梯次预警三，预警控制系统通过烟感探测器，可燃气体探测器判定是否存在火灾隐患，再通过电源管理系统自带的温度信号Tx或者热失控传感器Trx信号，来综合判断火灾隐患与具体定位，实施步骤一：预警控制系统探测到烟感探测器，或者可燃气体探测器，确定存在火灾隐患；步骤二：预警控制系统探测到pack中的电芯温度Tx≥T0或者TrxTr0，将火灾定位在第x个pack中；步骤三：警控制系统控制输出指令给灭火装置，启动局部总管上的电磁阀，以及第x个局部电磁阀，实现灭火剂释放；步骤四：灭火装置持续释放灭火剂后下发复位指令，灭火剂释放一次的持续时间根据实际工程需求而定，持续释放时间结束后，预警控制系统对灭火装置上的所有电磁阀进行复位，从而完成一次喷放，当预警控制系统再次探测到满足温度的边界条件时，循环重复步骤二～步骤四，实现梯次三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：包括电源管理系统(1)，与电源管理系统连接的预警控制系统(2)，与预警控制系统连接的灭火装置(3)，灭火装置外接有感温探火管(4)、大流量释放管路(5)、局部释放管路(6)，预警控制系统(2)外接有局部数据汇总模块(7)、锂电储能pack(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：包括电源管理系统(1)，与电源管理系统连接的预警控制系统(2)，与预警控制系统连接的灭火装置(3)，灭火装置外接有感温探火管(4)、大流量释放管路(5)、局部释放管路(6)，预警控制系统(2)外接有局部数据汇总模块(7)、锂电储能pack(9)。


2.根据权利要求1所述的一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：所述电源管理系统(1)，可以实时采集每个pack(9)内电芯的温度T与电压U，并传输给预警控制系统(2)。


3.根据权利要求1所述的一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：所述的预警控制系统(2)为整个消防设备运行处理中心，预警控制系统采集电源管理系统(1)内部数据，从而解析相应电芯的温度数据和电压数据；采集局部数据汇总模块(7)，间接采集pack(9)的热失控温度数据；采集烟感报警器(10)、可燃气体浓度探测器(11)、手动控制模块(12)发出的火灾报警信号，经过系列的逻辑运算，控制灭火装置(3)对应启动，控制信号联动模块(13)输出。


4.根据权利要求1所述的一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：所述的灭火装置(3)上设置有多个电磁阀，可以根据预警控制系统(2)的指令，切换打开与关闭，实现灭火装置的选择性释放灭火剂。


5.根据权利要求1所述的一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统，其特征在于：所述的感温探火管(4)，是一种对温度敏感的耐压软管，指定温度范围爆破，对应还制定温度范围为120℃～180℃；内部可输送灭火剂，承受压力范围为5～10MPa。

【专利技术属性】
技术研发人员：钟允晖，曹元成，罗俊，陈柯吉，陈达伟，汤本度，吴浩，
申请(专利权)人：浙江蓝盾电工新材料科技有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33