CN111584973B - 一种船用露天蓄电池通风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用露天蓄电池通风系统，包括电池箱体，电池箱体为只设有进风口和排风口的密闭结构，电池箱体内设有蓄电池舱和电控舱，蓄电池舱内设有蓄电池组以及温度传感器；进风口和排风口分别与蓄电池舱连通，进风口与蓄电池舱之间设有加热装置和冷却装置。本发明以露天放置电池箱替代现有的蓄电池舱室，除了进风口和排风口，该电池系统无其他开孔，整个系统在舱室内处于密闭状态，电池箱体具有防腐和保温两种特性，内置温度传感器和危险气体探头对蓄电池组的温度和蓄电池舱内危险气体浓度实时监测，并通过PLC控制，使得蓄电池组始终处于最佳工作温度区间，并保证电池舱内的氢气浓度处于安全范围。

Description

一种船用露天蓄电池通风系统
技术领域
本发明涉及一种船用露天蓄电池通风系统，属于电池舱通风系统技术领域。
背景技术
由于蓄电池舱室存在易燃易爆气体，船上需要留有单独的舱室作为蓄电池室，且机械通风通风系统也应独立于其他通风系统，因此蓄电池室通风设计要求相对较高。同时后期通风系统的安装布置增大船厂施工量。露天放置蓄电池的船型也逐渐增加。
目前船只的蓄电池室通常采用机械通风，其机械通风的目的是为了避免电池充放电过程中因释放氢气浓度过高而引起爆炸，但不能保证电池的性能。
传统的蓄电池间，其出风口设在舱室顶部，进风口设在舱室底部，并有防止水进入的措施。但存在如下缺点：1)通风部件体积较大；2)换气不均，存在残余的死角；3)未充分考虑到环境温度对性能的影响；4)蓄电池室空间利用率低；5)对本来紧凑的船舶通风部件布置难度大，增加了船厂的施工难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何减小通风部件体积，如何提高蓄电池室的空间利用率，如何使得换气均匀，如何避免环境温度对蓄电池室性能的影响。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，包括能防腐保温的电池箱体，电池箱体为只设有进风口和排风口的密闭结构，电池箱体内设有蓄电池舱和电控舱，蓄电池舱为可打开的结构，蓄电池舱内设有蓄电池组以及用于检测蓄电池组温度的温度传感器；进风口和排风口分别与蓄电池舱连通，进风口与蓄电池舱之间设有加热装置和冷却装置，使得电池箱处于电池最佳工作的温度区间，电控舱内设有用于采集温度传感器得到温度的数据采集系统和用于控制加热装置和冷却装置的控制器，温度传感器连接数据采集系统，数据采集系统连接控制器。
优选地，所述的电池箱体的外壳由两层镀锌钢板和一层防火保温层组成，防火保温层设于两层镀锌钢板之间。
优选地，所述的电池箱体内设有排风通道和送风通道，排风通道和送风通道分别设于蓄电池舱的上下两端，排风通道与排风口连通，送风通道与进风口连通；蓄电池舱内的每个蓄电池组均包括多个蓄电池单元。
优选地，所述的蓄电池舱的底板上设有多个与送风通道接通的出风口，每个蓄电池单元的每个散热面均设有出风口，相邻蓄电池单元之间的间距构成通风通道。
优选地，所述的蓄电池舱的顶板上设有多个与排风通道接通的通风口，每个蓄电池单元顶部均有通风口，每个通风口上均设有独立的调风门，可根据实时温度调整开度。
优选地，所述的排风通道内设有用于抽走浓度超标的危险气体的风机；每个蓄电池单元的底部均设有一个支柱，所有的支柱均设于送风通道内，每个支柱内均设有加热装置。
优选地，所述的蓄电池舱内还设有实时监测蓄电池舱内危险气体浓度的危险气体探头，排风口与蓄电池舱之间设有风机，危险气体探头连接数据采集系统，风机与控制器连接；危险气体探头检测电池舱内危险气体浓度，并将数据通过数据采集系统反馈到控制器，当蓄电池组处于休眠状态时，风机不间断地低速转动，防止自然风倒灌；当电池舱内危险气体浓度超标时，控制器控制风机提高转速，及时将电池舱内的混合气体抽走。
优选地，所述的电池箱体内设有至少一个蓄电池舱，每个蓄电池舱的顶部分别设有一个排风通道，每个排风通道分别连接一个排风口，所有蓄电池舱的底部只有一个送风通道；每个蓄电池舱均为可打开结构，用于更换放置蓄电池单元。
优选地，每个所述的蓄电池舱内均设有用于检测蓄电池组电压的电压传感器，电压传感器连接数据采集系统，通过数据采集系统将得到的电压数据给控制器，使得控制器对每个蓄电池舱内的蓄电池组轮流进行充电放电。
优选地，所述的进风口处设有除雾防水滴装置和电控风阀，进风口、除雾防水滴装置和电控风阀均设于送风装置内，送风装置固定在电池箱体上，送风装置内设有两个通道，两个通道的一端均与进风口连通，两个通道的另一端通过送风装置上的同一个出口与电池箱体内的蓄电池舱连通，两个通道中的一个通道内设有冷却装置，另一个通道内设有用于开闭该通道的电控风阀；进风口上设有风雨密闭百叶窗。
本发明提供了一种船用露天蓄电池通风系统，以露天放置电池箱替代现有的蓄电池舱室，除了进风口和排风口，该电池系统无其他开孔，整个系统在舱室内处于密闭状态，电池箱体具有防腐和保温两种特性，内置温度传感器和危险气体探头对蓄电池组的温度和蓄电池舱内危险气体浓度实时监测，并通过PLC控制末端装置(冷却装置、加热装置、风机、电控风阀)使得蓄电池组始终处于最佳工作温度区间，并保证电池舱内的氢气浓度处于安全范围。整个蓄电池系统可以一体化安装，减小了船厂的工作量，同时也省去了部分设计环节。
附图说明
图1为本发明的一种船用露天蓄电池通风系统的整体结构图；
图2为本发明的一种船用露天蓄电池通风系统的内部结构图；
图3为本发明的一种船用露天蓄电池通风系统的俯视图；
图4为图2的左视图；
图5为本发明的一种船用露天蓄电池通风系统的主视图；
图6为本发明的送风装置的外观图；
图7为本发明的送风装置的横向剖视图；
图8为本发明的送风装置的俯视图；
图9为本发明的送风装置的主视图；
图10为本发明的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1-图5所示，本发明为一种船用露天蓄电池通风系统，以露天放置的电池箱体3替代现有的蓄电池舱室，其中电池箱体3的外壳由镀锌钢板，防火保温层，镀锌钢板三部分组成，外壳检修和安装电池过程中可打开。电池箱体3内的蓄电池舱为可打开的结构，通过打开蓄电池舱，可以放置、更换、检修蓄电池单元8。本实施例中，蓄电池舱的外壁上(即电池箱体3的外壁上)设有小门18(即可打开的结构)，打开小门18后，可以放置、更换、检修蓄电池单元8。
电池箱体3具有防腐和保温两种特性，电池箱体3为只设有进风口1和排风口4的密闭结构，电池箱体3内设有蓄电池舱和电控舱，蓄电池舱内设有蓄电池组以及用于检测蓄电池组温度的温度传感器14；进风口1和排风口4分别与蓄电池舱连通，进风口1与蓄电池舱之间设有加热装置和冷却装置，使得电池箱处于电池最佳工作的温度区间，电控舱内设有用于采集温度传感器14得到温度的数据采集系统5和用于控制加热装置和冷却装置的控制器6，温度传感器14连接数据采集系统5，数据采集系统5连接控制器6。其中，电控舱设于蓄电池舱的一侧，电控舱与蓄电池舱的下面均为与排风口4连通的排风通道。
本实施例中，电池箱体3内的电池舱被划分为两个部分(第一电池舱A和第二电池舱B)，每个蓄电池舱均为可打开结构，分别放置等容量的蓄电池组，蓄电池舱内均设有用于检测蓄电池组电压的电压传感器，电压传感器连接数据采集系统5，通过数据采集系统5将得到的电压数据给控制器6，使得控制器6对每个蓄电池舱内的蓄电池组轮流进行充电放电。电池箱体3的外部留有控制面板13和充放电接口15，维护检修时，通过控制面板13可查看蓄电池单元8的运行参数，对出现问题的蓄电池单元8进行维护替换。
电池箱体3内设有排风通道和送风通道，排风通道和送风通道分别设于蓄电池舱的上下两端，排风通道与排风口4连通，送风通道与进风口1连通；蓄电池舱内的每个蓄电池组均包括多个蓄电池单元8。排风通道内设有用于抽走浓度超标的危险气体的风机11；每个蓄电池单元8的底部均设有一个支柱9，所有的支柱9均设于送风通道内，每个支柱9内均设有加热装置。
如图6-图9所示，进风口1处设有除雾防水滴装置和电控风阀17，进风口1、除雾防水滴装置和电控风阀17均设于送风装置内，送风装置固定在电池箱体3上，送风装置内设有两个通道，两个通道的一端均与进风口1连通，两个通道的另一端通过送风装置上的同一个出口与电池箱体3内的蓄电池舱连通，两个通道中的一个通道内设有冷却装置，另一个通道内设有电控风阀17。其中，一个通道为直通道，该通道的出口与电池箱体3连接，该通道的进口为进风口1；另一个通道为U型通道，该通道的一端与直通道上靠近出口端的位置接通，该通道的另一端与直通道上靠近进口端的位置接通；电控风阀17设于直通道上与U型通道两端连接处之间，通过电控风阀17可以实现直通道的打开和关闭。直通道内设有一个孔型闸口，电控风阀17为圆形结构，电控风阀17与孔型闸口相匹配。
进风口1位于电池箱体3的底部，两个电池舱的两个独立舱室共用一个送风通道，进风口1安装有风雨密闭百叶窗，并且安装有除雾防水滴装置，避免海上航行过程中，水蒸气进入第一电池舱A和第二电池舱B，对电池造成腐蚀，保证了电池的安全。蓄电池舱的底板上设有多个与送风通道接通的出风口2，蓄电池组包括多个蓄电池单元8，每个蓄电池单元8底部均有4个出风口2，并且对应蓄电池单元8的四个面散热，相邻蓄电池单元8间距构成通风通道。
每个蓄电池单元8顶部均有通风口10，并设有独立的调风门7(本实施例中，调风门7为电控调风门)，可根据实时温度调整开度。第一电池舱A和第二电池舱B都拥有独立的排风通道，排风口4设置在电池舱的顶部，通过排风通道与蓄电池单元8的通风口10相通。两个电池舱的排风通道内都配备了相应的风机。危险气体探头12检测电池舱内危险气体浓度，并将数据通过数据采集系统5反馈到PLC控制器6，风机提高转速，及时将电池舱内的混合气体抽走，保证电池舱内的氢气浓度处于一个安全范围。当蓄电池组处于休眠状态时，风机依旧不间断低速转动，防止自然风倒灌。
本实施例中，控制器6为PLC控制器；调风门7为电控调风门；风机11为变频防爆轴流风机。冷却装置为蒸发器16。
本发明的系统由数据采集系统5收集各个监测装置(即电压传感器、危险气体探头12、温度传感器14)的数据后，再将其反馈给PLC控制器，PLC控制器做出判断，对电控风阀17、蒸发器16、加热装置、充放电装置和变频防爆轴流风机工作状态做出相应的调整。
如图1-图10所示，当蓄电池利用通风散热后满足电池最佳工作的温度区间，电控风阀17处于开启状态，支柱9内的加热装置与空调系统(即蒸发器16)关闭，调风门7根据排风温度，其开度会做出相应的调整，保证每个蓄电池单元8的温度。
当外部环境较高时(75℃)，蓄电池组产生的热量在现有的通风状态下，经过通风散热后，仍然无法满足电池最佳所需的工作温度，此时空调系统启动，电控风阀17关闭自然进风管路，空气经过装有蒸发器16的管路，变为冷空气进入电池舱室，当温度降低到电池最佳工作所需温度区间，蓄电池单元8顶部调风门7完全打开，舱内换气由排风通道的变频防爆轴流风机完成。
当外界温度较低时(-20℃)，蓄电池组运行过程中产生的热量不足以满足最佳工况时，电控风阀17处于开启状态，支柱9内的加热装置启动，使得进入到电池舱内空气被加热后进入风道，每个加热装置都是独立的可根据温度传感器14反馈的数据调整加热功率，保证了电池箱的温度，使得电池箱处于电池最佳工作的温度区间，解决了因低温造成电池性能下降的问题。
与现有技术相比，本发明的一种船用露天蓄电池通风系统，在排风管道入口处安装了温度监测装置(即温度传感器14)，该设计便于监测排风温度并且及时反馈电池工作的环境温度，将电池运行时的工况传给数据采集系统，PLC控制从而对风量或者加热量做出相应的调整，保证电池一直处于最佳运行状态；加热装置使得船只航行在低温航区时，无需配备超过负载容量的蓄电池，只需通过温度调节保证电池性能；电池舱出风口的变频防爆轴流风机，通过测检测危险气体浓度进行变速，不间断运转，控制危险气体浓度。除进风口和排风口，该电池系统无其他开孔，整个系统在舱室内处于密闭状态，整个电池系统可以一体化安装，减小了船厂的工作量，同时也省去了部分设计环节。

Claims (8)

1.一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，包括能防腐保温的电池箱体(3)，电池箱体(3)为只设有进风口(1)和排风口(4)的密闭结构，电池箱体(3)内设有蓄电池舱和电控舱，蓄电池舱为可打开的结构，蓄电池舱内设有蓄电池组以及用于检测蓄电池组温度的温度传感器(14)；进风口(1)和排风口(4)分别与蓄电池舱连通，进风口(1)与蓄电池舱之间设有加热装置和冷却装置，使得电池箱处于电池最佳工作的温度区间，电控舱内设有用于采集温度传感器(14)得到温度的数据采集系统(5)和用于控制加热装置和冷却装置的控制器(6)，温度传感器(14)连接数据采集系统(5)，数据采集系统(5)连接控制器(6)；所述的电池箱体(3)内设有排风通道和送风通道，排风通道和送风通道分别设于蓄电池舱的上下两端，排风通道与排风口(4)连通，送风通道与进风口(1)连通；蓄电池舱内的每个蓄电池组均包括多个蓄电池单元(8)；
所述的蓄电池舱的底板上设有多个与送风通道接通的出风口(2)，每个蓄电池单元(8)的每个散热面均设有出风口(2)，相邻蓄电池单元(8)之间的间距构成通风通道。
2.如权利要求1所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的电池箱体(3)的外壳由两层镀锌钢板和一层防火保温层组成，防火保温层设于两层镀锌钢板之间。
3.如权利要求1所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的蓄电池舱的顶板上设有多个与排风通道接通的通风口(10)，每个蓄电池单元(8)顶部均有通风口(10)，每个通风口(10)上均设有独立的调风门(7)，可根据实时温度调整开度。
4.如权利要求1所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的排风通道内设有用于抽走浓度超标的危险气体的风机(11)；每个蓄电池单元(8)的底部均设有一个支柱(9)，所有的支柱(9)均设于送风通道内，每个支柱(9)内均设有加热装置。
5.如权利要求1或4所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的蓄电池舱内还设有实时监测蓄电池舱内危险气体浓度的危险气体探头(12)，排风口(4)与蓄电池舱之间设有风机(11)，危险气体探头(12)连接数据采集系统(5)，风机(11)与控制器(6)连接；危险气体探头(12)检测电池舱内危险气体浓度，并将数据通过数据采集系统(5)反馈到控制器(6)，当蓄电池组处于休眠状态时，风机(11)不间断地低速转动，防止自然风倒灌；当电池舱内危险气体浓度超标时，控制器(6)控制风机(11)提高转速，及时将电池舱内的混合气体抽走。
6.如权利要求1所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的电池箱体(3)内设有至少一个蓄电池舱，每个蓄电池舱的顶部分别设有一个排风通道，每个排风通道分别连接一个排风口(4)，所有蓄电池舱的底部只有一个送风通道；每个蓄电池舱均为可打开结构，用于更换放置蓄电池单元(8)。
7.如权利要求6所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，每个所述的蓄电池舱内均设有用于检测蓄电池组电压的电压传感器，电压传感器连接数据采集系统(5)，通过数据采集系统(5)将得到的电压数据给控制器(6)，使得控制器(6)对每个蓄电池舱内的蓄电池组轮流进行充电放电。
8.如权利要求1所述的一种船用露天蓄电池通风系统，其特征在于，所述的进风口(1)处设有除雾防水滴装置和电控风阀(17)，进风口(1)、除雾防水滴装置和电控风阀(17)均设于送风装置内，送风装置固定在电池箱体(3)上，送风装置内设有两个通道，两个通道的一端均与进风口(1)连通，两个通道的另一端通过送风装置上的同一个出口与电池箱体(3)内的蓄电池舱连通，两个通道中的一个通道内设有冷却装置，另一个通道内设有用于开闭该通道的电控风阀(17)；进风口(1)上设有风雨密闭百叶窗。
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