CN217521330U - 一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱 - Google Patents

一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱 Download PDF

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CN217521330U CN202221292431.6U CN202221292431U CN217521330U CN 217521330 U CN217521330 U CN 217521330U CN 202221292431 U CN202221292431 U CN 202221292431U CN 217521330 U CN217521330 U CN 217521330U
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陈展
许世林
王雪琴
张军
张颖
徐熹晨
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Abstract

本实用新型是一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,在箱体的内部设有电池放置仓和用电器放置仓;并设有烟雾传感器和压力传感器,烟雾传感器感应到烟雾产生或者压力传感器达到所设阈值等情况下,会自动断开蓄电池充放电状态,防止意外情况发生;设有数据线孔,可以在防爆箱内部对蓄电池进行充电;设有消防沙以及自动开关组件,消防沙装置可以通过自动开关控制,防止蓄电池发生二次爆炸燃烧事故的情况;设防爆摄像头和照明灯,可以24h随时对防爆箱内部进行观察;箱体的顶端设有声发射仪器卡槽,可以实现检测仪器和防爆箱一体化,便于移动托运;箱体的正箱面设有泄爆门,占表面积的一半,与箱体用伸缩弹簧连接,爆炸结束时可以自行闭合。

Description

一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱
技术领域
本实用新型涉及防爆箱技术领域,尤其涉及一种结合声发射技术检测蓄电池故障的防爆箱,能够及时针对故障蓄电池提前采取安全措施,减少损失。
背景技术
现代生活中,电池已经被运用于各种领域。在电池充放电时,由于电池内部故障导致电池过充或是电池内部短路、过热、漏液等情况都可能造成电池热失控,一旦发生热失控,其燃烧爆炸相当于几十公斤单量的TNT能量,对人员财产造成极大的安全隐患。为此,声发射技术检测蓄电池相较于其他检测方式而言不会改变电池的内部结构,间接提高了蓄电池检测的安全性和对电池状态检测的准确性,通过分析蓄电池充放电状态的声信号可以及时发现落后单体电池,分析蓄电池的故障类型和实效趋势,掌握蓄电池的运行状态,确保后备电源系统可靠、在生产生活中保证其无故障运行。
声发射(Acoustic Emission,AE)是材料局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性应力波的现象。其作为一种无损监测手段,广泛应用于工业领域中。声发射源发射弹性波在材料介质中传播,最终传播到材料表面,此时声发射传感器探测的表面感应振动信号,并将机械信号转换为电信号,通过放大器放大,送入采集卡转换为数字信号处理和记录。声发射信号的监测是以振动波形式存在的一系列能量的产生、传播和接收过程,人们根据观察到的声波信号对声发射源进行分析与推断。
实用新型内容
针对现有的技术需求,本实用新型提供一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,以实现无损、便捷、更加安全的检测蓄电池充放电的运行状态,进一步确定蓄电池故障类型。该装置结构紧凑,可有效提高检测蓄电池过程中的安全性,提高实际工业检测的设备可靠性。
为了实现上述目的,本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,包括烟雾传感器4、压力传感器7、消防沙3、排烟扇5、防爆摄像头6、防爆照明灯8、泄爆门14、声发射仪器16、蓄电池放置舱10、用电器放置舱11和声发射传感器18。
所述防爆箱的箱体1内部为箱室2,箱室2内部设置蓄电池放置舱10与用电器放置舱11,分别用于放置蓄电池13和用电器9。箱体1正前箱面设有封闭箱门,即泄爆门14,大小占据正前箱面表面积的一半,与箱体1通过伸缩弹簧15连接。
进一步的,箱体1四个边角的下方设置滚轮12。所述的滚轮12位螺纹固定滚轮,通过推动滚轮12达到移动装置的目的。
进一步的,箱体1内层材料采用高铝耐火砖,具有隔热轻质功能;外衬为不锈钢材料制成,材料具有较高的硬度,能在蓄电池13起火爆炸时起到良好的隔绝保护作用。箱室2四周衬有隔热棉,隔热棉由玻璃纤维为材质加工生产而成,起火时起到良好的隔热阻燃效果。
排烟扇5用于蓄电池日常检测过程中充放电时的散热处理和燃烧爆炸后的浓烟排出。
箱室2顶部设有烟雾传感器4与消防沙3,蓄电池放置舱10上端也设有压力传感器7。
若蓄电池13检测过程中发生失控导致爆炸,烟雾传感器4感应到烟雾产生或者达到压力传感器7所设阈值,则自动断开蓄电池13充放电状态,同时泄爆门14弹开,释放箱室2内压力,以及自动开关打开,释放消防沙3,以确保安全,压力释放完毕,由伸缩弹簧15将泄爆门14重新归位,在压力正常后,由伸缩弹簧4将泄爆门14重新关闭,以达到密封效果,避免二次伤害。
箱室2侧面设有防爆摄像头6和防爆照明灯8,防爆摄像头6可以实时观察蓄电池13充放电状态,还用于采集箱体1内蓄电池13发生热失控时以及爆破等状态下的视频。防爆照明灯8能够为防爆摄像头6的拍摄提供照明,使拍摄视频更加清晰。防爆摄像头6、压力传感器7与烟雾传感器4同时用于采集蓄电池13热失控发生爆炸时的数据信息,包括视频、压力阈值与烟雾浓度大小,为后续研究提供数据支持。
箱体1上端内嵌声发射仪器16,以实现检测仪器和防爆箱一体化的目的,可以实现随时随地检测蓄电池13在充放电过程中的实时趋势与运行状态。声发射仪器16数据线通过箱体1后的数据线孔17连接至声发射传感器18,数据线孔17还为蓄电池13在检测充电过程中连接电源提供了便利。
声发射传感器18设置于蓄电池13上端,用于采集蓄电池13的声发射信号。
所述的消防沙开关、烟雾传感器4、排烟扇5、防爆摄像头6、压力传感器7、防爆照明灯8、泄爆门14、声发射仪器16、声发射传感器18均与控制器相连。
一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱的使用方法,包括以下步骤:
第一步,检查所有装备的完整连接,以及各个相关内构件是否损坏情况,确保检测能正常进行。
第二步,在蓄电池13的声发射传感器18处先做标定断铅实验,确保每个声发射传感器18能正常采集声发射信号,保证试验能正常进行。
第三步,检测充电过程中蓄电池13性能,将蓄电池13连接电源,观察充电过程中的声发射仪器16所反馈的信息,以此对蓄电池13充电状态进行实时检测。
第四步,同第三步,检测放电过程中的蓄电池13性能,将蓄电池13与用电器9相接,以达到放电的目的,与此同时观察放电过程中声发射仪器16的反馈信息,以此对蓄电池13放电过程状态实时检测。
本实用新型具有以下效果:针对市面上的防爆箱多以密封性与坚硬的外壳来降低蓄电池发生异常时的损失以及缺少对蓄电池预防故障的检测监控,该装置运用的声发射技术检测蓄电池相较于其他检测方式而言不会改变电池的内部结构,间接提高了电池检测的安全性和对电池状态检测的准确性,可以及时发现落后单体电池,分析电池的实效趋势,掌握电池的运行状态,确保后备电源系统可靠、在生产生活中保证其无故障运行,用于解决实际工业工况中不能有效检测蓄电池故障的复杂问题,为实际工业运行过程中的蓄电池突发故障的检测与预处理奠定了理论基础。此外,本实用新型还具有结构简单、操作灵活、便于移动等特点,做到检测仪器和防爆箱一体化,可广泛用于实时检测蓄电池故障等情况,为减少蓄电池损失提供理论依据。
附图说明
图1为一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱整体结构正视图;
图2为一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱整体结构侧视图;
图3为一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱整体结构俯视图;
图中:1箱体;2箱室;3消防沙;4烟雾传感器;5排烟扇;6防爆摄像头;7压力传感器;8防爆照明灯;9用电器;10蓄电池放置舱;11用电器放置舱;12滚轮;13蓄电池;14泄爆门;15伸缩弹簧;16声发射仪器;17数据线孔;18声发射传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱进行详细说明。为了进一步解释本实用新型的技术方案,下面结合附图来对本实用新型进行详细阐述。
如图1、图2、图3所示,一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱主要包括烟雾传感器4、压力传感器7、消防沙3、排烟扇5、防爆摄像头6、防爆照明灯8、泄爆门14、伸缩弹簧15、声发射仪器16以及蓄电池放置舱10和用电器放置舱11。
所述的箱体1上有箱室2,箱室2内部放置蓄电池放置舱10与电器放置舱11,固定在箱底,以争取最大空间。箱体1正前箱面设有封闭箱门即泄爆门14,大小占据正前箱面表面积的一半,与箱体1用伸缩弹簧15连接。同时,在箱体1四个边角的下方通过焊接技术安装螺纹固定滚轮12,可以实现推动滚轮12达到移动整个装置的目的,便于转移、安置。
箱体1内层材料采用高铝耐火砖,隔热轻质,外衬不锈钢材料制成,材料具有较高的硬度,当用电器9以及蓄电池13在起火爆炸或其他意外情况时可以起到良好的隔绝保护作用。箱室2四周衬有隔热棉,隔热棉由玻璃纤维为材质加工生产而成,起火时起到良好的隔热阻燃效果。排烟扇5用于蓄电池13日常检测过程中充放电时的散热处理,若所测蓄电池为故障电池,在充放电过程中难免会产生有害气体,排烟扇5的作用则是专门排放此类有害气体,同时,也可以将蓄电池13突然发生热失控时导致的燃烧爆炸后的浓烟排出。
所述的消防沙开关、烟雾传感器4、排烟扇5、防爆摄像头6、压力传感器7、防爆照明灯8、声发射仪器16、声发射传感器18均与控制器相连。
箱室2顶部设有烟雾传感器4与消防沙3,蓄电池放置舱10上端也设有压力传感器7。若蓄电池13检测过程中突然发生失控导致爆炸,烟雾传感器4可以立即感应到烟雾产生或者蓄电池放置舱10表面压力超过压力传感器7所设阈值,则将危险信号传输给控制器,控制器则在第一时间自动断开蓄电池13充放电状态,同时控制器将命令传到泄爆门14,使其弹开,达到快速释放箱室2内压力的目的,以及控制器控制自动开关打开释放消防沙3,彻底消除事故,避免蓄电池的二次事故伤害,以确保安全,压力释放完毕,由伸缩弹簧15将泄爆门14重新归位,在压力正常后,由伸缩弹簧15将泄爆门14重新关闭,以达到密封效果,避免二次伤害。箱室2侧面设有防爆摄像头6,可以实时观察蓄电池充放电状态,还用于采集箱体1内蓄电池13发生热失控时以及爆破等状态下的视频,并将这些采集数据(视频)发送到监控系统,以对箱体内的电池热失控状态进行远程监控。防爆照明灯8能够为防爆摄像头6的拍摄提供照明,一是使拍摄视频更加清晰,二是在户外黑夜环境下也可以正常对蓄电池进行检测。防爆摄像头6、压力传感器7与烟雾传感器4同时用于采集蓄电池热失控发生爆炸时的数据信息,包括视频、压力阈值与烟雾浓度大小,为后续研究提供数据支持。
箱体1上端内嵌声发射仪器16,以实现检测仪器和防爆箱一体化的目的,可以实现随时随地检测蓄电池13在充放电过程中的实时趋势与运行状态。声发射仪器16数据线通过箱体1后的数据线孔17连接至蓄电池13,数据线孔17还为蓄电池13在检测充电过程中连接电源提供了便利。
本实施例所用的声发射仪器是Micro-SHM,Micro-SHM是一个独立的声发射(AE)系统,旨在为结构健康监测(SHM)和过程监测提供经济高效,可靠的室内和室外解决方案。Micro-SHM也是一个适应性强的系统,具有各种配置选项,可满足特定的监控需求。它使用片上系统技术(SoC),以及以太网供电(PoE)或无线配置。与它所取代的多芯片系统相比,SoC具有更低的功耗、更低的成本和更高的可靠性。其远程系统是一个强大的监控工具,具有数据管理和智能分析功能,并具有多个AE和参数化数据记录。
传感器是PK15I-150KHZ自动曝光传感器,带低功耗集成式前置放大器,PK15I传感器是一款中频、谐振、声发射传感器,具有集成的超低噪声、低功耗、滤波、26dB前置放大器,可驱动长达200米的电缆。这款新型传感器在噪声和低功耗性能方面都有所改善,噪声水平低于3μV,功耗为25mW。PK15I采用坚固的不锈钢一体式机身结构。
目前两个产品都属于美国物理声学公司的产品。
本装置一共分为两大部分,分别是检测蓄电池充电过程和蓄电池放电过程。一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱的使用方法,包括以下步骤:
第一步,检查整个防爆箱所有设备的连接情况,以及确保各个相关内构件和仪器的正常使用,使声发射检测能正常进行。
第二步,启动各仪器,开始工作,在蓄电池13的声发射传感器18处先做标定断铅实验,确保声发射传感器18灵敏度合适,能正常采集的声发射信号,保证试验能正常进行。
第三步,开始采集充电过程中蓄电池13的电流声信号,首先让蓄电池13通过数据线孔17连接电源,即为蓄电池的充电状态,将声发射传感器18贴在蓄电池13上,连接声发射仪器16后,打开Micro-SHM开关,开始采集蓄电池13充电过程中内部电流的声信号,观察及分析充电过程中的声发射仪器16所反馈的AE波形,以此对蓄电池13的状态进行实时检测。
第四步,同第三步,采集放电过程中的蓄电池13电流声信号,首先将蓄电池13与用电器9相接,以达到放电的目的,用电器9若可以正常工作即为实验条件符合标准。将声发射传感器18贴在蓄电池13上,连接声发射仪器16后,打开Micro-SHM开关,开始采集蓄电池13放电过程中内部电流的声信号,观察及分析放电过程中的声发射仪器16所反馈的AE波形,以此实现对蓄电池13放电过程状态的实时检测。
第五步,通过分析蓄电池13充放电状态的电流声信号AE波形所对应的各项指标,例如幅值、能量等,可以直观的判断出蓄电池的故障类型,及时发现落后单体电池,分析电池的实效趋势,掌握电池的运行状态,确保后备电源系统可靠、在生产生活中保证其无故障运行,同时也可以减少不必要的电池事故事件。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰,都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,其特征在于,包括烟雾传感器(4)、压力传感器(7)、消防沙(3)、排烟扇(5)、防爆摄像头(6)、防爆照明灯(8)、泄爆门(14)、声发射仪器(16)、蓄电池放置舱(10)、用电器放置舱(11)、声发射传感器(18)和控制器;
所述防爆箱的箱体(1)内部为箱室(2),箱室(2)内部设置蓄电池放置舱(10)与用电器放置舱(11),分别用于放置蓄电池(13)和用电器(9);箱体(1)正前箱面设有封闭箱门,即泄爆门(14),大小占据正前箱面表面积的一半,与箱体(1)通过伸缩弹簧(15)连接;
排烟扇(5)用于蓄电池日常检测过程中充放电时的散热处理和燃烧爆炸后的浓烟排出;箱室(2)顶部设有烟雾传感器(4)与消防沙(3),蓄电池放置舱(10)上端也设有压力传感器(7);箱室(2)侧面设有防爆摄像头(6)和防爆照明灯(8);箱体(1)上端内嵌声发射仪器(16);声发射仪器(16)数据线通过箱体(1)后的数据线孔(17)连接至声发射传感器(18),声发射传感器(18)设置于蓄电池(13)上端,用于采集蓄电池(13)的声发射信号;
所述的消防沙开关、烟雾传感器(4)、排烟扇(5)、防爆摄像头(6)、压力传感器(7)、防爆照明灯(8)、泄爆门(14)、声发射仪器(16)、声发射传感器(18)均与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,其特征在于,箱体(1)四个边角的下方设置滚轮(12)。
3.根据权利要求1所述的一种用于声发射检测蓄电池故障的防爆箱,其特征在于,箱体(1)内层材料采用高铝耐火砖,外衬为不锈钢材料制成,箱室(2)四周衬有隔热棉。
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CN117907855A (zh) * 2024-01-19 2024-04-19 深圳市鸿昊升电子有限公司 一种用于锂电池防爆的监测装置及预警方法

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Record date: 20231212

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