CN211121371U - 燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统，包括：氢气浓度传感器，监测实验室氢气浓度；氢气压力传感器，设置在氢气管路上，监测氢气管路中氢气的压力；氢气温度传感器，设置在氢气管路上，监测氢气管路中氢气的温度；氧气浓度传感器，设置在实验室中，监测实验室中的氧气浓度；氮气压力传感器，设置在氮气管路上，监测氮气管路中氮气的压力；氮气温度传感器，设置在氮气管路上，监测氮气管路中氮气的温度；中控系统，与上述传感器通信连接，接收相应数据；报警系统，与中控系统通信连接，设置成根据上述任一传感器的数据激活报警系统。本申请的系统监控范围广、安全措施完善，能够保障测试人员及试验场所及设备的安全。

Description

燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统。

背景技术

现有技术中，虽然各类传感器、电磁阀、风机、报警器在燃料电池发动机及氢系统实验室有运用，但是多数为独立工作，独立报警，独立启动，没有多维度地从氢气压力、氢气浓度、氢气温度、火焰检测、氧气浓度等方面统一集成监测，没有针对各种异常状况采取自动地应对措施。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统，从而保证了燃料电池发动机以及氢系统测试时的安全以及万一在发生氢气、氮气泄漏时，能及时通知现场测试人员，并根据报警等级，自动地进行报警、切断气体管路、实验室换气等应急处理。

为了实现上述目的，本申请提供一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统，所述安全联动系统包括：氢气浓度传感器，用于监测实验室的氢气浓度；氢气压力传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的压力；氢气温度传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的温度；氧气浓度传感器，设置在实验室中，用于监测实验室中的氧气浓度；氮气压力传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的压力；氮气温度传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的温度；中控系统，所述中控系统与所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器通信连接，用于接收相应数据；报警系统，所述报警系统与所述中控系统通信连接，并且所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据激活所述报警系统。

进一步地，所述安全联动系统还包括设置在氢气主管路上的第一电磁阀和设置在氮气主管路上的第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀均与所述中控系统通信连接，所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开所述第一电磁阀，并根据所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开所述第二电磁阀。

进一步地，所述安全联动系统还包括与所述中控系统通信连接的风机系统，所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据启动所述风机系统。

进一步地，所述安全联动系统还包括与所述中控系统通信连接的火焰探测器，并且，在所述火焰探测器探测到火焰时，所述中控系统激活所述报警系统并断开所述第一电磁阀和第二电磁阀。

进一步地，所述中控系统包括参数设定部以及报警等级设定部，所述参数设定部用于接收待监测的参数，所述报警等级设定部用于根据待监测参数的不同数值设定报警级别。

进一步地，所述报警系统包括声光报警器和消防信号发射器。

进一步地，所述风机系统包括送风风机和排风风机，所述送风风机用于向实验室提供空气，所述排风风机用于排出泄露到实验室中的氢气和/或氮气。

进一步地，所述中控系统设置成根据不同的报警级别激活所述声光报警器、所述风机系统、所述消防信号发射器中的至少一个。

进一步地，所述中控系统设置成在第一报警级别激活所述声光报警器，在第二报警级别激活所述声光报警器、所述送风风机和所述排风风机，在第三报警级别激活所述声光报警器、所述送风风机和所述排风风机并断开所述第一电磁阀和/或第二电磁阀。

进一步地，所述参数包括氢气浓度、氮气浓度、氢气管路的温度和压力、氮气管路的温度和压力、送风风机和排风风机的换风时间、频率。

根据本实用新型的安全联动系统监控范围广、安全措施完善、控制系统智能，不但能够保证燃料电池发动机以及氢系统测试时的安全，而且能够保障测试人员及试验场所及设备的安全。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请一优选实施例的燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型提供一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统，所述安全联动系统包括：氢气浓度传感器，用于监测实验室的氢气浓度；氢气压力传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的压力；氢气温度传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的温度；氧气浓度传感器，设置在实验室中，用于监测实验室中的氧气浓度；氮气压力传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的压力；氮气温度传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的温度；中控系统，所述中控系统与所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器通信连接，用于接收相应数据；报警系统，所述报警系统与所述中控系统通信连接，并且所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据激活所述报警系统。

根据本申请的安全联动系统监控范围广、安全措施完善、控制系统智能，不但能够保证燃料电池发动机以及氢系统测试时的安全，而且能够保障测试人员及试验场所及设备的安全。

如图1所示，燃料电池发动机及氢系统实验室安全联动系统包括监测系统、与监测系统通信连接的中控系统以及与中控系统通信连接的报警系统。

根据本申请的一优选实施例，监测系统包括氢气浓度传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器、氧气浓度传感器、氮气压力传感器以及氮气温度传感器，其中，氢气浓度传感器用于监测实验室的氢气浓度；氢气压力传感器设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的压力值；氢气温度传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的温度；氧气浓度传感器，设置在实验室中，用于监测实验室中的氧气浓度，从而防止空气中氮气的浓度过高而导致实验室中的人员窒息；氮气压力传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的压力；氮气温度传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的温度。

中控系统与氢气浓度传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器、氧气浓度传感器、氮气压力传感器以及氮气温度传感器通信连接，用于接收相应数据。

并且，中控系统包括参数设定部以及报警等级设定部，参数设定部用于接收待检测的参数，报警等级设定部用于根据待监测参数的不同数值设定报警级别，从而，中控系统可以根据不同的报警级别控制报警系统的动作。上述参数包括氢气浓度、氮气浓度、氢气管路的温度和压力、氮气管路的温度和压力、送风风机和排风风机的换风时间、频率等。用户可以从参数设定部输入待监测的参数，并通过报警等级设定部对待监测的参数的报警等级值进行设定，例如，一级报警值，二级报警值等。

优选地，中控系统可以通过控制软件来实现，通过设置各个传感器各段报警的区间、风机自动换风时间、频率；能实时显示各个传感器的数值。并且该安全联动系统还能手动关闭各个电磁阀，手动开关风机、解除报警；并能根据设置的传感器各段报警的区间，设置联动报警方式，亦可根据系统默认设定值运行。

报警系统与中控系统通信连接，并且中控系统设置成根据氢气浓度传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器、氧气浓度传感器、氮气压力传感器以及氮气温度传感器中任一传感器的数据激活报警系统。

根据本申请，安全联动系统还包括多个电磁阀，用于控制氢气和氮气的供应。电磁阀包括设置在氢气主管路上的第一电磁阀和设置在氮气主管路上的第二电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀均与中控系统通信连接，中控系统设置成根据氢气浓度传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开第一电磁阀，并根据氧气浓度传感器、氮气压力传感器以及氮气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开第二电磁阀。因此，本申请中，中控系统能在判定氢气发生泄漏并到达预警值时，及时控制第一电磁阀切断主管路的氢气供应，以免发生爆炸危险；能在判定氮气发生泄漏并到达预警值时，及时控制第二电磁阀切断主管路氮气供应，以免发生操作人员窒息危险；并能在判定气体管路温度或压力过高时，及时切断主管路氮气供应，以免发生危险。当然，根据需要，也可以手动开启和关闭第一电磁阀和第二电磁阀。

如图所示，安全联动系统还包括与中控系统通信连接的风机系统，中控系统设置成根据氢气浓度传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器、氧气浓度传感器、氮气压力传感器以及氮气温度传感器中任一传感器的数据启动风机系统。其中，风机系统包括送风风机和排风风机，送风风机用于向实验室提供空气，排风风机用于排出泄露到实验室中的氢气和/或氮气，以保证实验室人员安全。本申请中，中控系统能在判定氢气发生泄漏并到达预警值时，自动打开送风风机及排风风机，迅速将实验室内泄露的氢气排送至大气进行稀释，以免发生爆炸危险；能在判定氮气发生泄漏并到达预警值时，自动打开送风风机及排风风机，迅速将实验室内高浓度氮气排放至室外，以免发生操作人员窒息危险。

根据本申请一优选实施例，上述风机系统可以设置换风系统自动模式，诸如，8：00-20：00换气次数3次/时，其余时间1次/时，每次换气时间持续3分钟。当然，也可以根据需要来手动控制风机系统。

安全联动系统还包括与中控系统通信连接的火焰探测器，并且，在火焰探测器探测到火焰时，中控系统激活报警系统。本申请中，火焰探测器设置有两种探测器，一种是安装在涉氢环境中，用于防爆的火焰探测器，另一种是安装在普通环境中的火焰探测器。中控系统能在火焰探测器探测到实验室内有明火时，及时切断主管路氢气供应，以免发生爆炸危险。

报警系统包括声光报警器和消防信号发射器。声光报警器能在判定氢气发生泄漏并到达预警值时、实验室内有明火时、氮气发生泄漏、氢气/氮气管道压力或温度过高并到达预警值时及时通知现场测试人员对设备及被测件进行应急处理并及时离开现场。

本申请中，中控系统可以设置成根据不同的报警级别激活声光报警器、消防信号发射器和/或风机系统。诸如，中控系统设置成在第一报警级别激活声光报警器，在第二报警级别激活声光报警器、送风风机和排风风机，在第三报警级别激活声光报警器、送风风机和排风风机并断开第一电磁阀和/或第二电磁阀。可以根据需要针对不同的参数，诸如，氢气或氮气的浓度、氢气或氮气管路中的压力或温度、送风风机和排风风机的换风时间、频率等来设定报警等级值。

本申请中，安全联动系统还包括收发信号模块，该模块能接收各传感器、探测器的信号并反馈至电脑(软件)，接收电脑(软件)的信号并将其反馈至声光报警器、送风风机、排风风机。

本申请中，在实验室各个位置安装氢气浓度传感器和氧气浓度传感器，从而能实时监测到实验室各个区域的氢气浓度、氧气浓度，通过监测氧气浓度来检测氮气浓度，氮气一旦泄露大气中氧气含量降低，内部工作人员会有窒息风险。在氢气管路上安装氢气压力传感器和氢气温度传感器，在氮气管路上安装氮气压力传感器和氮气温度传感器以监测气体管路压力以及温度是否正常。

中控系统可以设置成实时显示氢气/氧气浓度、管路压力和温度、风机运行状态以及火焰探测器数据，亦可安装显示器同时显示相应界面数据。

根据本申请的一优选实施例，氢气/氮气压力传感器检测到管道内气体压力高于设定值时，可以设置成三段式报警：进行声光报警；进行声光报警并且风机进行送排风；进行声光报警且风机进行送排风，并且切断气体管路相应电磁阀。

根据本申请的另一优选实施例，氢气/氮气温度传感器检测到管道内气体温度高于设定值时，可以设成三段式报警：进行声光报警；进行声光报警并且风机进行送排风；进行声光报警且风机进行送排风，并且切断气体管路相应电磁阀。

根据本申请的又一优选实施例，氢气浓度传感器可设定不同级别的报警值，超过一级报警值时，启动声光报警；超过二级报警值时，启动声光报警并且送风风机和排风风机工作；超过三级报警值时，声光报警、风机系统同时启动并切断氢气主管路的电磁阀。

根据本申请的再一优选实施例，氧气浓度传感器可设定不同级别的报警值，低于一级报警值时，启动声光报警；低于二级报警值时，启动声光报警并且送风风机和排风风机工作；低于三级报警值时，声光报警、风机系统同时启动并切断氮气主管路的电磁阀。

根据本申请的又一优选实施例，如果检测到火焰，进行声光报警，且切断气体管路电磁阀，并通过消防信号发射器向厂区消防发送警报。

本申请中，根据传感器的覆盖范围及各区域气体使用的实际情况合理布局氢气浓度传感器、氧气浓度传感器、火焰探测器，并在各个区域氢气、氮气主管路安装温度、压力传感器，根据实验区域容积，合理布置送风风机、排风风机，并将以上部件的信号接至中控系统，从而根据反馈数据控制电磁阀开闭、风机运转及报警系统报警，从而，保证了燃料电池发动机以及氢系统测试时的安全，并且，在发生氢气、氮气泄露时，能及时通知现场测试人员，并根据报警等级，自动地进行报警、切断气体管路、进行实验室换气等应急处理。

因此，本发明的安全联动系统具有以下优点：

(1)监控范围广，其能够监控包括氢气管道的温度、压力、氢气浓度、氧气浓度、氮气管道的温度和压力、以及火焰探测，涵盖了燃料电池发动机及氢系统在测试过程中所有有安全隐患的点。

(2)安全措施完善，包括通过电脑软件界面和声光报警器实时通知测试及监控人员，通过安装在气体管道上的电磁阀及时切断气体供应，通过送风及排风风机迅速将室内泄漏的氢气、氮气抽至室外，以此来保障测试人员及试验场所及设备的安全。

(3)中控系统智能，系统预设在工作时间段内每小时定时通风三次，每次持续5分钟；根据检测到的区域内泄漏气体的浓度，系统预设三段式报警：声光报警；声光报警并且风机进行送排风；声光报警且风机进行送排风，并且切断气体管路相应电磁阀；根据检测到的气体管道中压力和温度，系统预设三段式报警：声光报警；声光报警并且风机进行送风及排风；声光报警且风机进行送风及排风，并且切断气体管路相应电磁阀；根据检测到火焰，进行声光报警，且切断气体管路电磁阀，并通过消防信号发射器向厂区消防发送警报。

(4)客户自主设置权限高，客户可以根据实际情况自行调节所有传感器、探测器各级联动的区间，避免在一些可控范围内的泄漏影响实验的延续性。另外，所有电磁阀、风机亦可手动控制开关，从而提高整套系统的可控性。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池发动机及氢系统实验室的安全联动系统，其特征在于，所述安全联动系统包括：

氢气浓度传感器，用于监测实验室的氢气浓度；

氢气压力传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的压力；

氢气温度传感器，设置在氢气管路上，用于监测氢气管路中氢气的温度；

氧气浓度传感器，设置在实验室中，用于监测实验室中的氧气浓度；

氮气压力传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的压力；

氮气温度传感器，设置在氮气管路上，用于监测氮气管路中氮气的温度；

中控系统，所述中控系统与所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器通信连接，用于接收相应数据；

报警系统，所述报警系统与所述中控系统通信连接，并且所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据激活所述报警系统。

2.根据权利要求1所述的安全联动系统，其特征在于，所述安全联动系统还包括设置在氢气主管路上的第一电磁阀和设置在氮气主管路上的第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀均与所述中控系统通信连接，所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开所述第一电磁阀，并根据所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据打开/断开所述第二电磁阀。

3.根据权利要求2所述的安全联动系统，其特征在于，所述安全联动系统还包括与所述中控系统通信连接的风机系统，所述中控系统设置成根据所述氢气浓度传感器、所述氢气压力传感器、所述氢气温度传感器、所述氧气浓度传感器、所述氮气压力传感器以及所述氮气温度传感器中任一传感器的数据启动所述风机系统。

4.根据权利要求2所述的安全联动系统，其特征在于，所述安全联动系统还包括与所述中控系统通信连接的火焰探测器，并且，在所述火焰探测器探测到火焰时，所述中控系统激活所述报警系统并断开所述第一电磁阀和第二电磁阀。

5.根据权利要求3所述的安全联动系统，其特征在于，所述中控系统包括参数设定部以及报警等级设定部，所述参数设定部用于接收待监测的参数，所述报警等级设定部用于根据待监测参数的不同数值设定报警级别。

6.根据权利要求5所述的安全联动系统，其特征在于，所述报警系统包括声光报警器和消防信号发射器。

7.根据权利要求6所述的安全联动系统，其特征在于，所述风机系统包括送风风机和排风风机，所述送风风机用于向实验室提供空气，所述排风风机用于排出泄露到实验室中的氢气和/或氮气。

8.根据权利要求7所述的安全联动系统，其特征在于，所述中控系统设置成根据不同的报警级别激活所述声光报警器、所述风机系统、所述消防信号发射器中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的安全联动系统，其特征在于，所述中控系统设置成在第一报警级别激活所述声光报警器，在第二报警级别激活所述声光报警器、所述送风风机和所述排风风机，在第三报警级别激活所述声光报警器、所述送风风机和所述排风风机并断开所述第一电磁阀和/或第二电磁阀。

10.根据权利要求7所述的安全联动系统，其特征在于，所述参数包括氢气浓度、氮气浓度、氢气管路的温度和压力、氮气管路的温度和压力、送风风机和排风风机的换风时间、频率。

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