CN115728288A - 一种复合型探测器的检测系统和检测方法 - Google Patents

一种复合型探测器的检测系统和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合型探测器的检测系统，包括复合型探测器、恒温箱、烟雾发生器、标准气体储气罐、气体收集装置和激光拉曼光谱分析仪，所述恒温箱密封，所述复合型探测器和所述气体收集装置均设置在所述恒温箱内，所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐和所述激光拉曼光谱分析仪均设置在所述恒温箱外，利用所述恒温箱、所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐模拟电池热失控的环境，所述激光拉曼光谱分析仪接收所述气体收集装置的气体进行检测，得出气体的检测数据，所述复合型探测器能够测得检测数据，通过将激光拉曼光谱分析仪的检测数据与复合型探测器的检测数据进行对比分析，对所述复合型探测器进行标定并得出定性定量检验结果。

Description

一种复合型探测器的检测系统和检测方法
技术领域
本发明涉及锂电池箱保护技术领域，特别涉及一种复合型探测器的检测系统和检测方法。
背景技术
传统的火灾复合型探测器多为感温、感烟复合型探测器，都是在火灾和/或烟雾出现后才能探测到信号，存在着因探测信号滞后消防抑制剂喷放延迟而导致重大安全事故的可能。
根据锂电池厂家发布的数据，锂电池热失控喷阀时产生的可燃气体主要包括氢气、一氧化碳、VOC、二氧化碳、氮气、甲烷、丁烷、乙烯等，VOC是挥发性有机化合物。目前，市面上出现了监测可燃气及温度、烟雾的复合型探测器，作为储能消防系统重要的零部件，一般安装在电池包、电柜、集装箱内，主要用于探测锂电池的热失控，通过监测区域内一氧化碳、VOC、氢气、温度、烟雾的变化值，在锂电池出现热失控的初期即能准确探测并发出警报，工作人员能够在火灾之前进行处理，避免发生安全事故。
复合型探测器在投入使用前需要进行检测，以确保复合型探测器功能正常和精度准确。然而，对于复合型探测器的检测，目前没有一种标准的检验方法，普遍采用一种简易的定性检测方法，没有定量的标定检验方法，会存在检验结果不精准，导致精度误差较大的复合型探测器流入市场，给储能系统带来安全隐患。
现有技术存在的问题主要有：(1)如CN113223284A提出了一种点式感烟、感温火灾探测器现场检验标定方法及系统，但无法对复合型探测器进行检测；CN105355008B提出了一种用于测试火灾报警探测器的测试仪，用于烟雾、温度或火光相关的报警探测器进行测试，但无法对复合型探测器进行检测。(2)现有技术的检测方法过于粗略、检测仪器比较简易，仅能进行简单的定性分析，初步判断复合型探测器的功能是否正常，但无法对探测器定量检测，有很大的局限性。(3)目前感烟火灾探测器检测方式主要采用传统的棒香加烟形式，棒香燃烧产生烟灰、多环芳香烃、挥发性有机化合物等，香烟点燃后能释放大量焦油、一氧化碳、尼古丁、烟灰、刺激性烟雾，烟灰和焦油会吸附在探测器内元器件、PCB板、线束插接孔，可能造成探测器的老化、污染、接触不良，导致复合型探测器出现误报和漏报现象。(4)热风枪功率大小、档位强弱、风口方向都会影响密封箱体内监测点的温度，变量因素太多，所测温度数据不准确。
现有技术中普遍对复合型探测器进行定性检测。例如图1所示，粗略模拟电池热失控的环境，在一个密闭的箱体内，将点燃的香棒或香烟插入加烟枪内，利用风机将烟及一氧化碳吹入密闭的箱体内，使用酒精模拟VOC组分，开启热风枪使密封箱内温度升高，在模拟热失控环境尝试的过程中，若探测指标(一氧化碳、烟雾、VOC、温度)正好达到报警阈值时，复合型探测器发出相应的报警信号，达到测试目的。
复合型探测器、中继模块、上位机之间通过CAN通讯，在密闭箱体内模拟锂电池热失控环境时，在上位机上显示探测到的气体浓度、烟雾浓度、温度等指标，该方式只适合对探测器的定性检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合型探测器的检测系统和检测方法，能够科学的判断复合型探测器的灵敏度、检验精度、功能性是否满足技术要求。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合型探测器的检测系统，包括复合型探测器、恒温箱、烟雾发生器、标准气体储气罐、气体收集装置和激光拉曼光谱分析仪，所述恒温箱密封，所述复合型探测器和所述气体收集装置均设置在所述恒温箱内，所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐和所述激光拉曼光谱分析仪均设置在所述恒温箱外，利用所述恒温箱、所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐模拟电池热失控的环境，所述激光拉曼光谱分析仪接收所述气体收集装置的气体进行检测，得出气体的检测数据，所述复合型探测器能够测得检测数据，通过将激光拉曼光谱分析仪的检测数据与复合型探测器的检测数据进行对比分析，对所述复合型探测器进行标定并得出定性定量检验结果。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测系统中，还包括数据信息汇集传输装置和上位机，所述激光拉曼光谱分析仪与所述上位机连接，所述复合型探测器通过所述数据信息汇集传输装置与所述上位机连接，所述上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测系统中，所述标准气体储气罐包括氢气储气罐、一氧化碳储气罐和VOC储存罐。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测系统中，所述激光拉曼光谱分析仪的检测精度为1％FS。
另一方面，提供了一种复合型探测器的检测方法，利用上述的复合型探测器的检测系统，检测方法包括如下步骤：
S1开启复合型探测器，开启激光拉曼光谱分析仪预热，S2开启恒温箱，设定恒温，温度保持在超过复合探测器的温感阈值2℃；S3开启烟雾发生器，在预定时间内控制烟雾浓度达到标定值，当烟雾浓度达到标定值时，关闭烟雾发生器，S4开启标准气体储气罐，依次开启VOC储存罐、氢气储气罐、一氧化碳储气罐，在预定时间内控制VOC、氢气和一氧化碳的浓度达到标定值，当VOC、氢气和一氧化碳的浓度达到标定值时，关闭对应的VOC储存罐、氢气储气罐和一氧化碳储气罐，S5规定的检测时间内，激光拉曼光谱分析仪的检测数据和复合型探测器的检测数据通过数据信息汇集传输装置传输至上位机，S6上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析，S7对复合型探测器的检测精度进行定性定量分析。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测方法中，步骤S3中，预定时间为1min～2min。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测方法中，步骤S4中，预定时间为2min～3min。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测方法中，步骤S5中，规定的检测时间为6min～8min。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测方法中，步骤S5中，激光拉曼光谱分析仪的检测数据包括烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值，复合型探测器的检测数据包括恒温箱内的温度，烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值。
进一步地，在上述的复合型探测器的检测方法中，步骤S1中，预热激光拉曼光谱分析仪20min，步骤S2中，恒温保持30min。
分析可知，本发明公开一种复合型探测器的检测系统和检测方法，提供一种复合型探测器(一氧化碳、氢气、VOC、温度、烟雾)的定性定量检验方法及检测系统，使用标准气体发生器或标准气体储气罐模拟电池热失控的环境，通过专业设备(激光拉曼光谱分析仪)的检测数据与复合型探测器的检测数据同步比较，科学的判断复合型探测器的灵敏度、检验精度、功能性是否满足技术要求；检验方法合规，更适合标准化推广使用，检测仪器精度满足定量检测标定的需求；除待测气体成分、温度、烟雾外，能够排除其他杂质(烟灰、多环芳香烃、焦油、尼古丁)的干扰，减小因变量，对复合型探测器不会造成污染和老化影响，检测方法更科学；使密封箱体内温度值保持恒定，与设定温度值统一，科学合理控制待检环境温度，检测结果更有参考性；根据锂电池热失控时产生的多种特征气体，这套检测系统可以选择待测的气体组分选择不同的标准气体，如一氧化碳标准气体、氢气标准气体、VOC、二氧化碳标准气体、烷烃类标准气体，可以满足对多种气体成分复合型探测器的标定需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为现有技术中对复合型探测器进行定性检测的示意框图。
图2为复合型探测器的检测系统连接示意图。
图3为复合型探测器的检测方法的步骤示意框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图2至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种复合型探测器的检测系统，包括复合型探测器、恒温箱、烟雾发生器、标准气体储气罐、气体收集装置和激光拉曼光谱分析仪，所述恒温箱密封，所述复合型探测器和所述气体收集装置均设置在所述恒温箱内，所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐和所述激光拉曼光谱分析仪均设置在所述恒温箱外，利用所述恒温箱、所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐模拟电池热失控的环境。气体收集装置把采集到的气体输送给激光拉曼光谱分析仪进行成分分析。激光拉曼光谱分析仪接收所述气体收集装置的气体进行检测，得出气体的检测数据，所述复合型探测器能够测得检测数据，通过将激光拉曼光谱分析仪的检测数据与复合型探测器的检测数据进行对比分析，对所述复合型探测器进行标定并得出定性定量检验结果。
优选地，还包括数据信息汇集传输装置和上位机，所述激光拉曼光谱分析仪与所述上位机连接，所述复合型探测器通过所述数据信息汇集传输装置与所述上位机连接，所述上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析。
优选地，所述标准气体储气罐包括氢气储气罐、一氧化碳储气罐和VOC储存罐。
优选地，所述激光拉曼光谱分析仪的检测精度为1％FS。
本发明提供了一种复合型探测器的检测系统，能够对复合型探测器进行定性定量检测，所用的检测系统包含激光拉曼光谱分析仪、氢气储气罐、一氧化碳储气罐、VOC储存罐、烟雾发生器、恒温箱、复合型探测器、数据信息汇集传输装置、上位机电脑等，连接示意图如图2所示。
激光拉曼光谱分析仪能够对固态、液态、气态物质的分子组成、结构及相对含量等进行定性定量分析。激光拉曼光谱分析仪主要在天然气分析、生物质燃气分析、变压器油故障气体分析、乙烯裂解炉等应用场景使用。激光拉曼光谱分析仪的优点是：可以在线实时监测气体浓度，检测速度快，15s技能完成所有气体的分析测量；能够测量多组分，特别是进行不同碳氢化合物的种类测量；检测精度高达1％FS(FS是指满量程)。
本发明还公开了一种复合型探测器的检测方法，利用上述的复合型探测器的检测系统，检测方法包括如下步骤：
S1开启复合型探测器，开启激光拉曼光谱分析仪预热20min，使激光拉曼光谱分析仪进入最佳工作状态，
S2开启恒温箱，设定恒温，温度保持在超过复合探测器的温感阈值2℃；
步骤S2中，恒温保持30min，目的使测试前箱内温度已经达到设定温度并且保持稳定不变，恒温30min足够使设定的温度值稳定下来。
S3开启烟雾发生器，在预定时间内控制烟雾浓度达到标定值，当烟雾浓度达到标定值时，关闭烟雾发生器，
步骤S3中，预定时间是即烟雾发生器制造的烟雾浓度达到标定值的时间范围，约1min～2min，保证效率和数据的准确性。标定值指烟雾浓度达到复合探测器的报警阈值。比如：当烟雾达到0.5db/m时复合探测器发出一级报警，当烟雾值达到1.2db/m时复合探测器发出二级报警。不同型号的复合探测器的报警阈值会有差异，并非定值，所以检验时的标定值应根据复合探测器的规格书来取值。
S4开启标准气体储气罐，依次开启VOC储存罐、氢气储气罐、一氧化碳储气罐，在预定时间内控制VOC、氢气和一氧化碳的浓度达到标定值，当VOC、氢气和一氧化碳浓度达到标定值时，关闭对应的VOC储存罐、氢气储气罐和一氧化碳储气罐，
步骤S4中，预定时间是指标准气体储气罐制造的VOC、氢气、一氧化碳的浓度分别达到各自标定值的时间范围，整个过程约2min～3min，保证效率和数据的准确性。标定值指VCO、氢气、一氧化碳的浓度达到复合探测器的报警阈值，比如：当VOC浓度达到200ppm或氢气浓度达到125ppm或一氧化碳浓度达到50ppm时复合探测器发出一级报警，当VOC浓度达到300ppm、氢气浓度达到300ppm、一氧化碳浓度达到190ppm时复合探测器发出二级报警。不同型号的复合探测器的报警阈值会有差异，并非定值，所以检验时的标定值应根据复合探测器的规格书来取值警。
S5规定的检测时间内，激光拉曼光谱分析仪的检测数据和复合型探测器的检测数据通过数据信息汇集传输装置传输至上位机。
步骤S5中，规定的检测时间是指激光拉曼光谱分析仪和复合探测器对烟雾、VOC、氢气、一氧化碳进行成分分析和数据处理的时间，整个过程约6min～8min，保证效率和数据的准确性。
步骤S5中，激光拉曼光谱分析仪的检测数据包括烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值，对气体和VOC的成分定性定量分析。复合型探测器的检测数据包括恒温箱内的温度，烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值。
S6上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析，
S7对复合型探测器的检测精度进行定性定量分析。
步骤示意框图如图3所示，使用恒温箱、烟雾发生器、标准气体储气罐等模拟电池热失控的环境，通过专业检测设备的检测数据与复合型探测器的检测数据进行对比分析，科学的判断复合型探测器的灵敏度、检验精度、功能性是否满足技术要求。
通过本检测系统和检测方法可以对复合型探测器进行标定，给出定性定量检验结果，对复合型探测器进行标定，给出定量数据，判断复合型探测器的探测精度及误差。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
提供一种复合型探测器(一氧化碳、氢气、VOC、温度、烟雾)的定性定量检验方法及检测系统，使用标准气体发生器或标准气体储气罐模拟电池热失控的环境，通过专业设备(激光拉曼光谱分析仪)的检测数据与复合型探测器的检测数据同步比较，科学的判断复合型探测器的灵敏度、检验精度、功能性是否满足技术要求；
检验方法合规，更适合标准化推广使用，检测仪器精度满足定量检测标定的需求；
除待测气体成分、温度、烟雾外，能够排除其他杂质(烟灰、多环芳香烃、焦油、尼古丁)的干扰，减小因变量，对复合型探测器不会造成污染和老化影响，检测方法更科学；
使密封箱体内温度值保持恒定，与设定温度值统一，科学合理控制待检环境温度，检测结果更有参考性；
根据锂电池热失控时产生的多种特征气体，这套检测系统可以选择待测的气体组分选择不同的标准气体，如一氧化碳标准气体、氢气标准气体、VOC、二氧化碳标准气体、烷烃类标准气体，可以满足对多种气体成分复合型探测器的标定需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型探测器的检测系统，其特征在于，包括复合型探测器、恒温箱、烟雾发生器、标准气体储气罐、气体收集装置和激光拉曼光谱分析仪，
所述恒温箱密封，所述复合型探测器和所述气体收集装置均设置在所述恒温箱内，
所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐和所述激光拉曼光谱分析仪均设置在所述恒温箱外，
利用所述恒温箱、所述烟雾发生器、所述标准气体储气罐模拟电池热失控的环境，
所述激光拉曼光谱分析仪接收所述气体收集装置的气体进行检测，得出气体的检测数据，所述复合型探测器能够测得检测数据，
通过将激光拉曼光谱分析仪的检测数据与复合型探测器的检测数据进行对比分析，对所述复合型探测器进行标定并得出定性定量检验结果。
2.根据权利要求1所述的复合型探测器的检测系统，其特征在于，
还包括数据信息汇集传输装置和上位机，所述激光拉曼光谱分析仪与所述上位机连接，所述复合型探测器通过所述数据信息汇集传输装置与所述上位机连接，所述上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析。
3.根据权利要求1所述的复合型探测器的检测系统，其特征在于，
所述标准气体储气罐包括氢气储气罐、一氧化碳储气罐和VOC储存罐。
4.根据权利要求1所述的复合型探测器的检测系统，其特征在于，
所述激光拉曼光谱分析仪的检测精度为1％FS。
5.一种复合型探测器的检测方法，其特征在于，利用权利要求1～4任一项所述的复合型探测器的检测系统，检测方法包括如下步骤：
S1开启复合型探测器，开启激光拉曼光谱分析仪预热，
S2开启恒温箱，设定恒温，温度保持在超过复合探测器的温感阈值2℃；
S3开启烟雾发生器，在预定时间内控制烟雾浓度达到标定值，当烟雾浓度达到标定值时，关闭烟雾发生器，
S4开启标准气体储气罐，依次开启VOC储存罐、氢气储气罐、一氧化碳储气罐，在预定时间内控制VOC、氢气和一氧化碳的浓度达到标定值，当VOC、氢气和一氧化碳的浓度达到标定值时，关闭对应的VOC储存罐、氢气储气罐和一氧化碳储气罐，
S5规定的检测时间内，激光拉曼光谱分析仪的检测数据和复合型探测器的检测数据通过数据信息汇集传输装置传输至上位机，
S6上位机将所述激光拉曼光谱分析仪的检测数据与所述复合型探测器的检测数据进行对比分析，
S7对复合型探测器的检测精度进行定性定量分析。
6.根据权利要求5所述的复合型探测器的检测方法，其特征在于，
步骤S3中，预定时间为1min～2min。
7.根据权利要求5所述的复合型探测器的检测方法，其特征在于，
步骤S4中，预定时间为2min～3min。
8.根据权利要求5所述的复合型探测器的检测方法，其特征在于，
步骤S5中，规定的检测时间为6min～8min。
9.根据权利要求5所述的复合型探测器的检测方法，其特征在于，
步骤S5中，激光拉曼光谱分析仪的检测数据包括烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值，
复合型探测器的检测数据包括恒温箱内的温度，烟雾、氢气、VOC和一氧化碳的气体成分和浓度变化值。
10.根据权利要求5所述的复合型探测器的检测方法，其特征在于，
步骤S1中，预热激光拉曼光谱分析仪20min，步骤S2中，恒温保持30min。
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