CN115445120B - 储能站自动定位灭火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种储能站自动定位灭火系统，属于消防系统技术领域。储能站自动定位灭火系统包括消防主控机和若干储能电池簇；储能电池簇包括电池架，每层电池架用于放置若干电池紧密排列形成的电池模组，每层电池架上在电池模组的上方设有储能站自动定位灭火罩；储能站自动定位灭火罩包括防护罩、灭火剂喷射管路、感温开关、灭火剂分控阀、感温及驱动控制盒，感温及驱动控制盒采集感温开关探测的温度信号，感温及驱动控制盒连接灭火剂分控阀，感温及驱动控制盒驱动灭火剂分控阀启动；感温及驱动控制盒连接消防主控机；各储能站自动定位灭火罩的灭火剂分控阀通过灭火剂输送管路连接，灭火剂输送管路上设有灭火剂主控阀，消防主控机连接灭火剂主控阀。
Description
技术领域
本发明属于电池的火灾抑制和扑灭设备技术领域，尤其是涉及储能站自动定位灭火系统。
背景技术
储能站，是一种由电池和并联电压型变流器构成的能量存储系统，具备快速调节与交流系统间交换（输出或吸收）功率（有功或无功）的能力。
电池在充电时，电流和温度均升高且互相促进，将造成热失控，触发电池系统短路问题，进而引发火灾。多个电池形成模组时，大量电池紧密排列，热失控传播迅速；使用过程中，电池包密封，外界灭火剂难以作用到达着火点；热失控导致模组内部热量累积，温度持续升高；热失控传播导致更多的有毒气体和可燃气体被释放，火灾事故危害性进一步扩大。故需要设计一种针对储能站电池模组的灭火系统。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供一种储能站自动定位灭火系统。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
储能站自动定位灭火系统，包括消防主控机和若干储能电池簇；储能电池簇包括电池架，每层电池架用于放置若干电池紧密排列形成的电池模组，每层电池架上在电池模组的上方设有储能站自动定位灭火罩；储能站自动定位灭火罩包括防护罩、灭火剂喷射管路、感温开关、灭火剂分控阀、感温及驱动控制盒，防护罩为金属防护罩，灭火剂喷射管路固定设置在所述防火罩的底部，灭火剂喷射管路围设在电池模组的周向，灭火剂喷射管路的底部沿管路方向设有若干灭火剂喷射孔，灭火剂分控阀与灭火剂喷射管路连接，感温开关固定设置在所述防火罩底部，感温开关连接感温及驱动控制盒，感温及驱动控制盒采集感温开关探测的温度信号，感温及驱动控制盒连接灭火剂分控阀，感温及驱动控制盒驱动灭火剂分控阀启动；感温及驱动控制盒连接消防主控机；各储能站自动定位灭火罩的灭火剂分控阀通过灭火剂输送管路连接，灭火剂输送管路上设有灭火剂主控阀，消防主控机连接所述灭火剂主控阀。
作为一种优选的技术方案，消防主控机还包括启动键、停止键，按下启动键手动启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀，按下停止键手动停止启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀，灭火剂主控阀、灭火剂分控阀启动前都设置30秒延时，30 秒内无人按停止键则启动喷洒。
作为一种优选的技术方案，每层电池架设置10-20度倾角，使得放置在上面的电池模组也呈同样倾角设置，储能站自动定位灭火罩的倾斜角度与电池模组的倾斜角度相同。
作为一种优选的技术方案，选用全氟己酮作为灭火剂。
作为一种优选的技术方案，防护罩包括不锈钢网和不锈钢夹板，不锈钢网为300-600目，不锈钢夹板呈环形并设置在不锈钢网的外周。
作为一种优选的技术方案，所述消防主控机包括主控电源模块、主控通信模块、主控芯片、主控输出驱动模块、主控输入采集模块；所述主控电源模块用于为消防主控机供电，所述主控输出驱动模块连接被驱动装置，被驱动装置包括灭火器、排风机、电动格栅、声光报警器中的一种或多种，所述主控输入采集模块通过主控通信模块与所述感温及驱动控制盒连接。
作为一种优选的技术方案，所述感温及驱动控制盒包括感温驱动电路板，所述感温驱动电路板上集成有感温驱动芯片、感温驱动通信模块、感温驱动电源模块、感温驱动输入采集模块、感温驱动输出驱动模块，所述感温驱动电源模块用于为感温及驱动控制盒供电，所述感温驱动输入采集模块连接所述感温开关，所述感温驱动输出驱动模块连接所述灭火剂分控阀，所述感温及驱动控制盒通过所述感温驱动通信模块与所述消防主控机连接。
作为一种优选的技术方案，所述储能站自动定位灭火系统还包括探测器，所述探测器与所述消防主控机连接，探测电路板上集成有探测控制芯片、探测通信模块、报警驱动模块、探测电源模块、多路传感器，多路传感器连接探测控制芯片，向探测控制芯片传输采集的传感器探测数据，探测控制芯片通过报警驱动模块使得报警装置发出报警信号，探测器通过探测通信模块与所述消防主控机连接。
作为一种优选的技术方案，所述多路传感器包括温度传感器、挥发性有机化合物传感器、烟雾传感器、一氧化炭传感器、氢气传感器的至少一种。
作为一种优选的技术方案，各感温及驱动控制盒通过二总线与消防主控机连接。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
本发明的储能站自动定位灭火系统，系统上电后，消防主控机实时读取感温及驱动控制盒数据信息，在监测到系统电池架感温开关有动作信号后，发出声光报警动作。同时打开系统灭火剂主控阀及对应位置灭火剂分控阀，达到定点灭火效果；消防主控机同时读取探测装置数据信息，也满足整体环境监测、报警、灭火功能。感温开关探测感温点位，感温开关使用传统感温原件，通过物理感温，机械输出等设计，保证其高可靠性输出。
感温开关状态通过感温及驱动控制盒周期10ms高频监测，达到解决即时响应要求，并且将电池架采用15度倾斜设计，引导火焰、热量方向性输出至探测点，极大增强探测装置的响应速度及可靠性，同时满足可使用少量探测装置达到探测功能满足各个点位的效果。通过点位探测同时满足一定量灭火药剂集中定位灭火处理，达到事半功倍效果。
附图说明
图1为储能站自动定位灭火罩的结构示意图；
图2为储能电池簇的结构示意图；
图3为储能电池簇的侧视图；
图4为多个储能站自动定位灭火罩的组装图；
图5为储能站自动定位灭火系统的结构示意图；
图6为储能站自动定位灭火系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，储能站自动定位灭火罩，包括防护罩1、灭火剂喷射管路2、感温开关3、灭火剂分控阀4、感温及驱动控制盒。
若干电池紧密排列形成电池模组。防护罩1设置在电池模组的上方。防护罩1为金属材料制成，具有良好的导热性能。防护罩1包括不锈钢网101和不锈钢夹板102，不锈钢网101为300-600目，不锈钢夹板102呈环形并设置在不锈钢网101的外周。
这里的防护罩1的设置利用了戴维灯的原理：
“（1）金属是热的良导体。
（2）燃烧的条件之一是必须达到一定的温度。也就是说，每一种物质都有一定的燃点，当温度低于燃点时，该种物质是不能燃烧的。
实验现象与解释
（1）用一片金属网（或者一个金属丝编织的筛子）罩在一只蜡烛的上方。手持金属网的边缘，将其向下移动，观察烛光的变化。可以看到，烛光变得暗淡了。金属网离蜡烛顶部越近，烛光就越小；同时火焰被罩在金属网下而不能穿出。造成上述现象的原因在于：网上的金属丝传走了火焰附近的热量，使周围的温度降低，这不但使蜡烛的火焰变小，同时又阻止了它穿透金属网。
（2）将一只煤气灯放在一个三角架下面，架上放置一片金属网。调节网使它与灯头间的距离适当。打开煤气开头，并用火柴分别在金属网下面和上面去点燃煤气。观察金属网上下是否都能形成火焰。
只有金属网上面的煤气才能够被点燃，形成火焰。这是由于金属网的导热作用，使得网下面的气体达不到燃烧的温度。
（3）将一只蜡烛安放在一块木头或者塑料板上，并把蜡烛点燃。然后用一个圆柱型的金属网罩在燃烧的蜡烛上面。再用橡胶管引来可燃气体，将气体喷嘴放在金属网的顶部并打开，使气体在圆柱顶部流动。观察气体是否燃烧。
结论：蜡烛的火焰并不能点燃金属网外的气体。这是由于金属网的良好导热作用，使得网外的温度达不到气体的燃点。戴维先生利用上述现象发明了戴维安全灯，可以供煤矿工人在矿下使用。这种安全灯用一个金属网包围在灯火的周围，利用金属网的导热作用，传走了灯火燃烧产生的热量，从而阻止了煤矿中易燃爆气体的燃烧。随着粗铜线或者铝线螺旋圆锥的移近，烛光将逐渐减小并最终熄灭。很显然，烛光熄灭的原因并不是由于缺乏氧气，因为空气很容易从金属线的周围通过。其真正的原因在于：金属线迅速地将火焰周围的热量传走，使它的环境温度低于燃点的温度。这个实验一方面说明，铜和铝都是热的良导体；同时又说明，一定的温度是物质燃烧的必要条件之一。在实验时应该注意：如果火焰过大，它产生的热量足以迅速补充金属线传递走的热量，使环境温度保持在燃点以上，则火焰不会熄灭。另外，如果在实验之前，金属线已经被加热到较高的温度，它传导热量的能力将减弱，火焰也可能不会熄灭。”
综上，储能站自动定位灭火罩通过戴维灯原理，利用金属防护罩的导热作用，传走了电池燃烧产生的热量，从而阻止了火灾事故危害性进一步扩大。
灭火剂喷射管路2固定设置在所述防火罩1的底部。灭火剂喷射管路2围设在电池模组的周向，灭火剂喷射管路2的底部沿管路方向设有若干灭火剂喷射孔201。本实施例中，选用全氟己酮作为灭火剂。锂离子电池发生热失控燃烧时，会释放氧气和可挥发性液体，即便在没有空气的条件下，仍然能够燃烧。传统的隔氧气体和干粉灭火器对于锂离子电池起火没有太大的作用。
灭火剂分控阀4与灭火剂喷射管路2连接，是用于将通过汇流的灭火剂引向灭火剂喷射管路的2控制阀，灭火剂分控阀4在消防领域也称选择阀。
感温开关3固定设置在所述防火罩1底部的中间。火灾发生时，感温开关3探测到火灾信号，灭火剂分控阀4开启，灭火剂喷射管路2从若干灭火剂喷射孔201中喷射灭火剂，控制电池喷燃、轰燃，实现早期发现、早期定位、快速灭火。
感温开关3连接感温及驱动控制盒，感温及驱动控制盒采集感温开关3探测的温度信号；感温及驱动控制盒连接灭火剂分控阀4，感温及驱动控制盒驱动灭火剂分控阀4启动。感温及驱动控制盒具有隔火外壳，且感温及驱动控制盒设置在电池模组的外围。
如图2-4所示，储能电池簇，使用了上述的储能站自动定位灭火罩6。储能电池簇包括电池架7，电池架7包括若干层，每层电池架7用于放置若干电池紧密排列形成的电池模组8。每层电池架7设置15度倾角，使得放置在上面的电池模组8也呈15度倾角设置，能够引导电池着火后的火焰、热量方向性输出至感温开关3处探测点。
每层电池架7上设置一组上述的储能站自动定位灭火罩6，储能站自动定位灭火罩6的倾斜角度与电池模组8的倾斜角度相同。储能站自动定位灭火罩6的防护罩1固定在电池架7上。各储能站自动定位灭火罩6的灭火剂分控阀4通过灭火剂输送管路9连接。灭火剂输送管路9上设有灭火剂主控阀10。各储能站自动定位灭火罩6的感温及驱动控制盒连接消防主控机。
如图5-6所示，储能站自动定位灭火系统，包括消防主控机、若干上述储能电池簇和探测器。
消防主控机包括主控机箱外壳、主控电源模块、主控电路板、显示面板、主控输出接口。主控电源转换模块、主控电路板、显示面板、主控输出接口均安装于主控机箱外壳。主控电源模块用于将市电220Vac转换为储能站自动定位灭火系统用电源24Vdc。主控电路板包括主控通信模块、主控芯片、主控输出驱动模块、主控输入采集模块。显示面板用于人机交互和信息展示，主控通信模块采用485通信，显示面板通过485通信与所述主控电路板连接。主控输出接口为端子排，主控输出接口与主控电路板中主控输出驱动模块的驱动节点连接。主控输出接口连接灭火器、排风机、电动格栅、声光报警器等被驱动装置。主控电路板型号为STM32；主控通信模块型号为SN65HVD230QDR；主控电源模块型号为MPM3515 GQV。
其中，感温及驱动控制盒包括隔火外壳和感温驱动电路板，感温驱动电路板安装在隔火外壳内。所述感温驱动电路板上集成有感温驱动芯片、感温驱动通信模块、感温驱动电源模块、感温驱动输入采集模块、感温驱动输出驱动模块。感温驱动输入采集模块连接感温驱动芯片，输入信号采集后，输送给感温驱动芯片，作分析处理，对感温驱动输出驱动模块作出相应输出动作指令，感温驱动输出驱动模块连接灭火剂分控阀，控制灭火剂分控阀动作；同时感温驱动芯片通过感温驱动通信模块将信号输出至外部消防主控机通信接口。感温驱动电源模块为感温驱动装置供电。感温驱动芯片型号为STM32；感温驱动通信模块型号为SN65HVD230QDR；感温驱动电源模块型号为MPM3515 GQV。
探测器包括探测器外壳和探测电路板。探测电路板安装在探测器外壳内。探测电路板上集成有探测控制芯片、探测通信模块、报警驱动模块、探测电源模块、多路传感器。多路传感器连接探测控制芯片，向探测控制芯片传输采集的传感器探测数据。探测控制芯片通过报警驱动模块，使得与报警驱动接口连接的报警装置发出报警信号。探测控制芯片通过探测通信模块，使得与探测通信接口连接的监控装置输出监控信息。探测器通过探测电源模块，从与电源接口连接的外部电源获取电能。多路传感器包括温度传感器、挥发性有机化合物传感器、烟雾传感器、一氧化炭传感器、氢气传感器。探测控制芯片型号为STM32；探测通信模块型号为SN65HVD230QDR；报警驱动模块型号为MJE253G；探测电源模块型号为MPM3515 GQV；氢气传感器型号为MIX8060；一氧化碳传感器型号为MIX8015；烟感传感器型号为MQ-2；温度传感器型号为LMT01-Q1。
主控通信模块、感温驱动通信模块、探测通信模块分别用于消防主控机、感温及驱动控制盒、探测器和其他设备的数据通信。各感温及驱动控制盒通过二总线与消防主控机连接。感温及驱动控制盒可实时监测感温开关状态，并将该状态信息通过二总线上报消防主控机。消防主控机依据接收到感温状态控制灭火剂主控阀开关，同时通过指令至感温及驱动控制盒控制灭火剂分控阀；完成灭火剂主控阀、灭火剂分控阀协同动作。感温及驱动控制盒可通过二总线进行编码。
本实施例中，储能站自动定位灭火系统包括400个感温及驱动控制盒，无论哪个感温及驱动控制盒启动，则灭火剂主控阀启动。灭火剂主控阀、灭火剂分控阀启动前都设置30秒延时，30 秒内无人按停止键则启动喷洒。消防主控机还包括启动键、停止键。按下启动键手动启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀；按下停止键手动停止启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀。启动键为编码型，按下后延时30秒，启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀，因电流同时启动过大，可以分批启动。时间相差不超过5秒，灭火剂主控阀持续供电，灭火剂分控阀发脉冲瞬时电流即可。火灾探测器报警、手动启停启动键、停止键动作，均联动与消防主控机连接的声光警报器报警。
工作原理：
系统上电后，消防主控机实时读取感温及驱动控制盒数据信息，在监测到系统pack箱位感温开关有动作信号后，发出声光报警动作。同时打开系统灭火剂主控阀及对应位置灭火剂分控阀，达到定点灭火效果；
消防主控机同时读取探测装置数据信息，也满足整体环境监测、报警、灭火功能。
感温开关探测感温点位，感温开关使用传统感温原件，通过物理感温，机械输出等设计，保证其高可靠性输出。
感温开关状态通过感温及驱动控制盒周期10ms高频监测，达到解决即时响应要求，并且将电池架采用15度倾斜设计，引导火焰、热量方向性输出至探测点，极大增强探测装置的响应速度及可靠性，同时满足可使用少量探测装置达到探测功能满足各个点位的效果。通过点位探测同时满足一定量灭火药剂集中定位灭火处理，达到事半功倍效果。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (6)
1.储能站自动定位灭火系统，其特征在于，包括消防主控机和若干储能电池簇；储能电池簇包括电池架，每层电池架用于放置若干电池紧密排列形成的电池模组，每层电池架上在电池模组的上方设有储能站自动定位灭火罩；储能站自动定位灭火罩包括防护罩、灭火剂喷射管路、感温开关、灭火剂分控阀、感温及驱动控制盒，防护罩为金属防护罩，灭火剂喷射管路固定设置在所述防护罩的底部，灭火剂喷射管路围设在电池模组的周向，灭火剂喷射管路的底部沿管路方向设有若干灭火剂喷射孔，灭火剂分控阀与灭火剂喷射管路连接，感温开关固定设置在所述防护罩底部，感温开关连接感温及驱动控制盒，感温及驱动控制盒采集感温开关探测的温度信号，感温及驱动控制盒连接灭火剂分控阀，感温及驱动控制盒驱动灭火剂分控阀启动；感温及驱动控制盒连接消防主控机；各储能站自动定位灭火罩的灭火剂分控阀通过灭火剂输送管路连接，灭火剂输送管路上设有灭火剂主控阀，消防主控机连接所述灭火剂主控阀；
每层电池架设置10-20度倾角，使得放置在上面的电池模组也呈同样倾角设置，储能站自动定位灭火罩的倾斜角度与电池模组的倾斜角度相同；
防护罩包括不锈钢网和不锈钢夹板，不锈钢网为300-600目，不锈钢夹板呈环形并设置在不锈钢网的外周；
所述消防主控机包括主控电源模块、主控通信模块、主控芯片、主控输出驱动模块、主控输入采集模块；所述主控电源模块用于为消防主控机供电，所述主控输出驱动模块连接被驱动装置，被驱动装置包括灭火器、排风机、电动格栅、声光报警器中的一种或多种，所述主控输入采集模块通过主控通信模块与所述感温及驱动控制盒连接；
所述储能站自动定位灭火系统还包括探测器，所述探测器与所述消防主控机连接，探测电路板上集成有探测控制芯片、探测通信模块、报警驱动模块、探测电源模块、多路传感器，多路传感器连接探测控制芯片，向探测控制芯片传输采集的传感器探测数据，探测控制芯片通过报警驱动模块使得报警装置发出报警信号，探测器通过探测通信模块与所述消防主控机连接。
2.根据权利要求1所述的储能站自动定位灭火系统，其特征在于，消防主控机还包括启动键、停止键，按下启动键手动启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀，按下停止键手动停止启动灭火剂主控阀、灭火剂分控阀，灭火剂主控阀、灭火剂分控阀启动前都设置30秒延时，30秒内无人按停止键则启动喷洒。
3.根据权利要求1所述的储能站自动定位灭火系统，其特征在于，选用全氟己酮作为灭火剂。
4.根据权利要求1所述的储能站自动定位灭火系统，其特征在于，所述感温及驱动控制盒包括感温驱动电路板，所述感温驱动电路板上集成有感温驱动芯片、感温驱动通信模块、感温驱动电源模块、感温驱动输入采集模块、感温驱动输出驱动模块，所述感温驱动电源模块用于为感温及驱动控制盒供电，所述感温驱动输入采集模块连接所述感温开关，所述感温驱动输出驱动模块连接所述灭火剂分控阀，所述感温及驱动控制盒通过所述感温驱动通信模块与所述消防主控机连接。
5.根据权利要求1所述的储能站自动定位灭火系统，其特征在于，所述多路传感器包括温度传感器、挥发性有机化合物传感器、烟雾传感器、一氧化炭传感器、氢气传感器的至少一种。
6.根据权利要求1所述的储能站自动定位灭火系统，其特征在于，各感温及驱动控制盒通过二总线与消防主控机连接。
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