Méthode d'essai UL 9540A pour évaluer la propagation d'un incendie par emballement thermique dans une batterie

Présentations
S'applique à la quantité totale de chaleur libérée par une seule batterie au lithium 21700 pendant la combustion ; les cellules individuelles mesurent 48 mm de diamètre et 80 mm de hauteur. 21700-5500mAh 3,6V/4,2V 19,8Wh.

Principe

Il est conçu sur la base de la consommation d'oxygène calculée à partir de la concentration d'oxygène dans le flux gazeux des produits de combustion et du taux de dégagement de chaleur pendant la combustion des produits. L'appareil peut mesurer avec précision le taux de dégagement de chaleur pendant la combustion d'une seule batterie au lithium 21700.

Application
Produit électrique et électronique
Composants et accessoires d'appareils électroménagers

Normes

1. Se référer à la norme UL9540A « Méthode d'essai pour l'évaluation de la propagation d'un incendie par emballement thermique dans les systèmes de stockage d'énergie par batterie » pour évaluer la méthode d'essai de la propagation d'un incendie par emballement thermique dans les systèmes de stockage d'énergie par batterie ;
2. Reportez-vous à la norme GB/T16172-2007, ISO5660-1:2002 « Méthode d'essai pour le taux de dégagement de chaleur des matériaux de construction ».

Caractéristiques

1. La partie de contrôle adopte un contrôle informatique industriel intégré, la collecte et le traitement du signal adoptent une carte de circuit imprimé haute précision 16 bits, le niveau de précision peut atteindre un pour cent, des performances stables, une bonne répétabilité.
2. Interface de contrôle informatique : l'utilisation d'équipements de haute qualité et d'un logiciel de développement professionnel d'instrumentation (Labview), une interface rigoureuse, un degré élevé d'automatisation, toutes les procédures et opérations lourdes ont été intégrées dans l'ordinateur, la vitesse de réponse est très rapide, facile à utiliser, interface conviviale, fonctionnement à toute épreuve.
3. Logiciel d'exploitation : interface Windows XP, style Labview, mécanismes de sécurité parfaits. Données de sortie de l'ordinateur pour le taux de dégagement de chaleur de combustion, le dégagement de chaleur total, la concentration de fumée. Affichage en temps réel de la courbe flux de chaleur-temps, de la courbe taux de dégagement de chaleur total-temps, de la production de fumée pendant l'essai.
4. Nous avons de nombreux instituts de recherche et unités de recherche scientifique avec lesquels nous coopérons, tels que : l'Institut de recherche sur les incendies du Sichuan du ministère de la gestion des urgences, l'Institut de recherche sur l'énergie électrique du réseau national, etc.

paramètres techniques

1.Structure de la boîte :La boîte de test et de contrôle peut être conçue de manière intégrée en combinant des armoires d'analyse, des armoires d'analyse et des armoires d'opérations expérimentales. La partie supérieure de la plate-forme d'essai est équipée d'une fenêtre d'observation en verre trempé servant d'écran de protection, et le bas de la fenêtre d'observation est vide comme orifice de décharge de pression pour éviter l'explosion de gaz.
 

2. Exemple de source de déclenchement :
①Déclencheur de chauffage externe :
②Composition : source de pression constante + composition de chauffage électrique ;
③source de pression constante : puissance 0~5kW réglable en continu ;
④plaque chauffante électrique : plaque chauffante électrique 5kw ;
⑤Spécification de la plaque chauffante électrique : longueur 150 mm, largeur 100 mm.
⑥Cadre antidéflagrant en plaque d'acier de 10 mm, spécification 200 mm x 200 mm ;
⑦Mode de contrôle : contrôlez le radiateur électrique via une source de pression constante pour obtenir l'emballement thermique déclenché par le chauffage externe de l'échantillon.
⑧Position d'installation du dispositif de déclenchement de chauffage : la surface chauffante du dispositif de chauffage sera en contact direct avec la surface du monomère de la batterie.
 

3. Déclencheur de surcharge de batterie au lithium :
①Tension de surcharge : 0~10V réglable ;
②Tension de surcharge : 30 A ;.
③Puissance de surcharge : 300 VA.
④Cadre antidéflagrant : plaque d'acier de 10 mm, spécification 200 mm x 200 mm ;
 

4.Système de collecte, de mesure et de contrôle :
①Composition : par le couvercle de collecte, le tuyau de fumée, le ventilateur d'évacuation des fumées, la plaque à orifice d'étranglement et le dispositif de mesure de la vitesse de l'air à pression différentielle, le dispositif de mesure de la température des gaz de combustion à thermocouple, le signal de température des fumées au programme de contrôle principal pour participer aux résultats expérimentaux du calcul des données, le dispositif d'évacuation des fumées est situé en haut de l'armoire.
②Ventilateur axial : vitesse du vent réglable, dans les conditions de température et de pression standard, le système d'échappement peut rendre le volume d'échappement (g/s) : 0 ~ 50, précision (g/s) : inférieure à 0,1.
③Hotte de collecte : un corps conique, une bouche de collecte de fumée de 450 mm × 450 mm, sur un carré de 150 mm × 150 mm, une hauteur totale de 350 mm, le bas de la hotte de collecte de fumée et la distance de la surface de l'échantillon pour (210 ± 50) mm
④Débitmètre à plaque à orifice : l'utilisation d'une sortie numérique de haute précision, la sortie du signal de tension 0-10 V via la transformation du module de vitesse de la plaque E/S, directement depuis l'ordinateur pour contrôler son débit.
⑤Plaque à orifice d'étranglement : dans la hotte de collecte des fumées et le tuyau d'admission est équipé d'une plaque à orifice d'étranglement d'un diamètre intérieur de (57 ± 3) mm, afin d'homogénéiser les composants du flux de gaz ;
⑥Le gaz est collecté à l'aide d'un échantillonneur annulaire, installé dans la hotte de collecte (685±15) mm à l'intérieur du conduit d'admission du ventilateur. L'échantillonneur annulaire comporte 12 petits trous d'un diamètre de (2,2±0,1) mm ; pour homogénéiser les composants du flux de gaz, les trous sont dans la direction opposée au flux de gaz pour éviter le dépôt de suie.
⑦Mesure de la température du flux d'air ; mesurée par une fuite thermoélectrique blindée d'un diamètre extérieur de 1,5 mm. Installé en amont du débitmètre à plaque à orifice (100 ± 5) mm, la position de l'axe du tuyau d'échappement.
⑧Tuyau d'échappement : fabriqué en acier inoxydable, diamètre du tuyau de 114 mm, longueur d'environ 1 500 mm, équipé de ventilateurs, de débitmètres, de capteurs, etc. Assurez-vous que l'équipement dispose d'un bon système de ventilation, une fois le test terminé, les produits de combustion peuvent être évacués de la chambre de combustion vers l'atmosphère. Les performances de ventilation sont ajustées en fonction des exigences du test et le débit d'air doit être limité à une certaine plage pour garantir l'exactitude des résultats du test.

                                               Collecte, systèmes de mesure

5.Dispositif de collecte et de prétraitement des échantillons de gaz :
①Le dispositif de collecte et de prétraitement des échantillons de gaz se compose d'un échantillonneur annulaire, d'un système de filtration, d'une pompe d'aspiration, d'un condenseur et d'autres composants ;
②Échantillonneur annulaire Échantillonneur annulaire installé dans le tuyau d'échappement et concentrique au tuyau, avec un dispositif d'homogénéisation du flux d'air ;
③Filtration en trois étapes, avec résistance aux hautes températures, résistance à la corrosion et à l'oxydation acides et alcalines, une précision de filtre d'au moins 0,45 ~ 50 um ;
④Installation de la cartouche filtrante utilisant une structure facile à installer et à démonter ; dispositif de filtration secondaire avec fonction de drainage du filtre de protection de l'air, séparation fiable des solides contenus dans le gaz, précision de filtration d'au moins 0,2 um-20 um ; dispositif de filtration tertiaire pour filtrer l'eau dans le gaz d'échantillon après refroidissement. Le cylindre filtrant est facile à démonter et à remplacer le support filtrant ;
⑤Adoptant une pompe à vide pour extraire l'échantillon de gaz, la pompe à vide a un faible bruit et de faibles vibrations, le débit de pompage est de 36 L/min et la pression de sortie maximale est de 7 kg ;
⑥Équipé d'un condenseur de réfrigération à compression : température du point de rosée de 0 ~ 5 ℃ ;
⑦Équipé d'une pompe à membrane KNF allemande importée, débit de 33 L/min, vide : 700 mmHg, pression : 2,5 bar ;
⑧La conduite de gaz d'échantillon est équipée d'un système d'autonettoyage, une fois l'expérience terminée, elle peut être réglée pour nettoyer la conduite de gaz d'échantillon par soufflage inverse.
 

6. Étalonnage du brûleur et de son système d'alimentation en gaz :
①Équipé de tubes en laiton, etc. comme brûleur d'étalonnage, le brûleur adopte le dispositif de remplissage et de filtrage des fibres pour dilater le gaz combustible et brûler uniformément.
②Système d'alimentation en gaz de brûleur d'étalonnage pour régulateurs, manomètres, MFC, etc., pour déterminer s'il peut fournir une source stable de gaz pour la combustion. Plage MFC de 10 L/min, précision de ± 1 % FS, linéaire ± 0,5 % FS, temps de réponse ≤ 2 s.
③Le brûleur d'étalonnage peut être suspendu et monté sous le cône de rayonnement au moyen d'un dispositif de fixation de type clip, ce qui nécessite une utilisation facile et un positionnement précis.
④Afin d'étalonner la réponse de l'ensemble du système de test, un tube en laiton à ouverture carrée et à section carrée est utilisé comme brûleur d'étalonnage. Le brûleur : un trou d'une surface de (500±100)mm² est découpé dans le métal en forme de jardin, l'ouverture est recouverte d'un treillis métallique afin de diffuser le gaz, et le tube est rempli de fibres céramiques afin d'augmenter l'homogénéité du flux de gaz.

①Analyseur d'oxygène (O2) : Allemagne (Siemens) SIEMENS, type paramagnétique.

a.Plage de mesure : (0-25)%.

b.Sortie de signal : 4-20 mA ;

c.Résolution 100×10-6

d.Humidité relative : < 90 % (sans condensation)

e.Écart de linéarité : <±0,1 % O2 ;

f. Dérive du zéro : ≤ 0,5 %/mois ;

g. Dérive de gamme : ≤ 0,5 %/mois

h. Temps de traitement du signal interne inférieur à 1 s ;

j.Temps de réponse : T90 < 5 secondes

k.Répétabilité : <±0,02 % O2 ;

l.Affichage local : écran LCD à cristaux liquides (avec rétroéclairage)

m.Sortie analogique : 4～20mA 750Ω

n.Température ambiante : 5 ℃ ~ +45 ℃ ; alimentation : 220VAC ± 10%, 50 ~ 60Hz.

o.La dérive du bruit de l'analyseur dans les 30 minutes n'est pas supérieure à 0,01 % ; la résolution de la sortie d'acquisition de données est meilleure que 0,01 %6 ;

7. Analyseur de dioxyde de carbone (CO2) : l'origine est l'Allemagne Module de capteur infrarouge non discriminant (NDIR) AGM Sensors :

1) Principe de mesure : infrarouge non discriminant NDIR, double longueur d'onde, faisceau unique.

2) Plage de mesure : 0-10 % ;

3) Temps de réponse : ≤ 6 s.

4) Précision : pleine échelle ± 2 % FS

5) Stabilité : pleine échelle ± 2 % FS (plus de 12 mois)

6) Répétabilité : ± 0,2 % (au point zéro), 1 % (au gaz d'échantillon)

7) Valeur de détection minimale : < 1 % FS de la pleine échelle

8) Erreur de linéarité : < 2 % FS de la pleine échelle

9) Contrôle d'état/défaut : affichage LED bicolore

10) Sortie d'état/défaut : +5 V HCMOS sur connecteur 34 broches

11) Sortie analogique : 4～20mA 750Ω

12) Température ambiante : 5℃～＋45℃

(13) Alimentation : 220 VCA ± 10 %, 50 ~ 60 Hz 5 000 W

(14) La dérive du bruit de l'analyseur de 30 minutes ne dépasse pas 100 × 10-6

8. Analyseur de monoxyde de carbone CO : origine Allemagne Capteurs AGM Module de capteur infrarouge non discriminant (NDIR) : (en option)

1) Plage de mesure : 0 à 1 % ;

2) Temps de réponse : ﹤6s

3) Répétabilité : 0,1 ppm

4) Dérive du zéro : ≤ 2 %/semaine

5) Dérive de gamme : ≤ 2 %/semaine

6) Écart linéaire : ＜±1%

9. Analyseur dans le débit de gaz de 3,5 L/min, le circuit de gaz est équipé d'un débitmètre pour éviter toute surcharge sur l'analyseur ; plage de débitmètre de 0,5 ~ 5 L/min ; équipé d'un dispositif de dérivation dispersé pour vider l'excès de gaz.

10. L'interface d'étalonnage est réservée à l'étalonnage des capteurs de gaz de l'analyseur de gaz.

11. Système de mesure de la densité de fumée :

Le système de mesure de la densité de fumée est situé dans le tuyau d'échappement près de l'extrémité du ventilateur d'extraction, par le dispositif de lancement de la source lumineuse, le mécanisme de correction, le dispositif de mesure de la température, etc., processus de mesure en raison de l'accumulation de poussière de fumée, la transmission de la lumière ne doit pas être réduite de plus de 5%.

13.Source lumineuse :

le dispositif émetteur de source lumineuse est un laser hélium-néon, qui peut produire une source de lumière rouge avec une longueur d'onde spectrale de 632,8 nm et une polarisation aléatoire pour les tests de concentration de fumée ; la linéarité du contrôleur à l'extrémité réceptrice de la source lumineuse est ≥ 99,8 % et l'instabilité est < 0,1 % ;

Le canal de la source lumineuse est conçu avec un mécanisme d'étalonnage, qui peut corriger 100 % et 0 % de la réception de la source lumineuse ; un thermocouple est installé sur un côté de l'élément lumineux pour mesurer la température de la fumée et fournir des signaux au programme de contrôle principal pour participer au calcul des données de résultats expérimentaux.

14. Objectif :

Lentille convexe de 50 mm de diamètre et de 60 mm de distance focale, de sorte que le faisceau parallèle à travers le tuyau d'évacuation de fumée ait un diamètre de 30 mm.

15. Élément récepteur photoélectrique :

L'élément photoélectrique en silicium monocristallin du Japon Hamamatsu est utilisé pour déterminer la densité de fumée grâce au changement de l'intensité du faisceau lumineux reçu, et la précision de la mesure de l'intensité lumineuse ne doit pas être inférieure à ± 5 %.

16. La précision de la fonction standard de chromaticité du détecteur du système optique ne doit pas être inférieure à ± 5 % et la linéarité de sortie est inférieure à 5 % ;

17. Le densimètre optique de fumée est installé dans la position de distribution uniforme de la fumée dans le tuyau d'échappement, le faisceau lumineux peut traverser le tuyau d'échappement verticalement, l'installation du densimètre optique de fumée n'affecte pas la mesure de la vitesse et l'échantillonnage, la fenêtre en verre du densimètre optique de fumée est en quart

18.Système de contrôle :
①Mode d'interface de contrôle par ordinateur : utilisation d'un ordinateur + contrôle logiciel professionnel, fonctionnement guidé, facile à utiliser, sûr et fiable, toutes les procédures et opérations lourdes ont été intégrées dans l'ordinateur, la vitesse de réponse est très rapide, facile à utiliser, interface conviviale, fonctionnement à toute épreuve.
②Le logiciel adopte LabeView, un logiciel de développement spécial pour les instruments et équipements, et une carte de contrôle d'acquisition de données ; il peut visualiser les données de test en temps réel pendant le test de contrôle, et réaliser le calcul automatique des données, l'acquisition et le traitement, la sauvegarde des données et la sortie des rapports expérimentaux et des résultats de mesure ; il présente les caractéristiques d'une grande intelligence, d'un fonctionnement par menu guidé, d'une simplicité et d'un fonctionnement intuitif, ce qui rend les résultats des tests plus précis.
③Procédures de pré-étalonnage et d'étalonnage de travail de l'équipement intégré, peuvent être pratiques pour la précision de l'équipement de pesage, le cône de rayonnement sous différentes températures de cône d'éclairage de rayonnement, la correction du zéro du circuit optique, l'analyseur de chaque étalonnage de précision du capteur ;
④Des modes d'étalonnage de capteurs individuels peuvent être configurés, y compris l'étalonnage à un ou deux points de l'analyseur d'oxygène, de l'analyseur de dioxyde de carbone, de l'analyseur de monoxyde de carbone, du transducteur de micro-pression différentielle, du système de mesure de la densité de fumée, du dispositif de pesée, du contrôle du débit massique, pour obtenir la meilleure linéarité ;
⑤ Étalonnage des paramètres C : l'écart du facteur C de deux étalonnages ne dépasse pas 5 %, et l'équipement fonctionne de manière stable après l'étalonnage, ce qui garantit des résultats de mesure réels et fiables.
⑥Interface de vérification de l'état, qui peut obtenir l'état de fonctionnement de chaque composant du capteur de l'instrument en un coup d'œil ; il peut enregistrer les valeurs de fonctionnement de chaque capteur, y compris le capteur de micro-pression différentielle, la température de cheminée, l'analyseur d'oxygène, l'analyseur de dioxyde de carbone et l'analyseur de monoxyde de carbone ; le modèle de rapport est au format EXCELL, qui peut afficher les modes de valeur graphique et numérique.
⑦Peut mesurer directement les propriétés du matériau, y compris le taux de dégagement de chaleur, le temps d'allumage, la chaleur d'allumage, le taux de perte de masse, le taux de dégagement de fumée, la chaleur effective de combustion, le CO2, la génération de CO, etc. ; sortie de données de test, peut être enregistrée et imprimée ; avec des fonctionnalités puissantes, en particulier peut être comparé avec plusieurs courbes, vous pouvez comparer intuitivement la différence entre les caractéristiques de combustion du matériau.
⑧Le système d'acquisition peut collecter et enregistrer la concentration en oxygène, la température, le taux de dégagement de chaleur, le débitmètre à plaque à orifice, les thermocouples, le débit des gaz de combustion chauds, le temps d'allumage et le temps d'extinction de l'échantillon, la consommation totale d'oxygène, le taux de perte de masse, le dégagement de chaleur total, les courbes de génération de dioxyde de carbone et de génération de monoxyde de carbone, tout le processus des courbes quantitatives et des données en temps réel. Il peut être enregistré et imprimé.
⑨Système d'allumage : générateur d'étincelles haute tension avec dispositif de coupure de sécurité, allumage automatique haute tension, positionnement automatique, l'échantillon dans la plate-forme de combustion par l'allumage de l'allumeur, la vitesse d'allumage est rapide, peut assurer l'exactitude des résultats des tests.

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