Phương pháp thử nghiệm UL 9540A để đánh giá sự lan truyền cháy do nhiệt trong pin

Giới thiệu
Áp dụng cho tổng lượng nhiệt giải phóng bởi một pin lithium 21700 trong quá trình đốt cháy; mỗi cell có đường kính 48mm và cao 80mm. 21700-5500mAh 3.6V/4.2V 19.8Wh.

Nguyên tắc

Được thiết kế dựa trên lượng oxy tiêu thụ được tính toán từ nồng độ oxy trong dòng khí của sản phẩm cháy và tốc độ giải phóng nhiệt trong quá trình đốt cháy sản phẩm cháy. Thiết bị có thể đo chính xác tốc độ giải phóng nhiệt trong quá trình đốt cháy của một pin lithium 21700.

Ứng dụng
Sản phẩm điện & điện tử
Linh kiện và phụ kiện của đồ gia dụng

Tiêu chuẩn

1. Tham khảo tiêu chuẩn UL9540A "Phương pháp thử để đánh giá sự lan truyền cháy do nhiệt trong hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin" để đánh giá phương pháp thử về sự lan truyền cháy do nhiệt trong hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin" thiết kế;
2. Tham khảo tiêu chuẩn GB/T16172-2007, ISO5660-1:2002 "Phương pháp thử tốc độ giải phóng nhiệt của vật liệu xây dựng".

Đặc trưng

1. Bộ phận điều khiển sử dụng máy tính công nghiệp nhúng, bộ thu thập và xử lý tín hiệu sử dụng thẻ mạch có độ chính xác cao 16 bit, mức độ chính xác có thể đạt tới một phần trăm, hiệu suất ổn định, khả năng lặp lại tốt.
2. Giao diện điều khiển máy tính: sử dụng phần mềm phát triển chuyên nghiệp về thiết bị và dụng cụ cao cấp (Labview), giao diện chặt chẽ, mức độ tự động hóa cao, tất cả các quy trình và thao tác rườm rà đã được tích hợp vào máy tính, tốc độ phản hồi rất nhanh, dễ vận hành, giao diện thân thiện với người dùng, hoạt động hoàn hảo.
3. Phần mềm điều hành: Giao diện Windows XP, kiểu Labview, cơ chế bảo mật hoàn hảo. Dữ liệu đầu ra máy tính cho tốc độ giải phóng nhiệt đốt cháy, tổng nhiệt giải phóng, nồng độ khói. Hiển thị thời gian thực của đường cong dòng nhiệt - thời gian, tổng nhiệt giải phóng - thời gian, sản xuất khói trong quá trình thử nghiệm.
4. Chúng tôi có nhiều viện nghiên cứu và đơn vị nghiên cứu khoa học để hợp tác, chẳng hạn như: Viện nghiên cứu phòng cháy chữa cháy Tứ Xuyên thuộc Bộ quản lý tình trạng khẩn cấp, Viện nghiên cứu điện lưới quốc gia, v.v.

Các thông số kỹ thuật

1.Cấu trúc hộp:hộp kiểm tra và điều khiển bằng cách kết hợp tủ phân tích, tủ phân tích và tủ thao tác thực nghiệm có thể được thiết kế tích hợp. Phần trên của bệ thử nghiệm được lắp cửa sổ quan sát bằng kính cường lực làm màn chắn bảo vệ, phần dưới của cửa sổ quan sát để trống làm cổng xả áp suất để ngăn ngừa nổ khí.
 

2. Nguồn kích hoạt mẫu:
①Bộ kích hoạt sưởi ấm bên ngoài:
②Thành phần: nguồn áp suất không đổi + thành phần gia nhiệt bằng điện;
③Nguồn áp suất không đổi: công suất 0~5kW có thể điều chỉnh liên tục;
④Tấm gia nhiệt điện: Tấm gia nhiệt điện 5kw;
⑤Thông số kỹ thuật của tấm gia nhiệt điện: dài 150mm, rộng 100mm.
⑥Khung chống cháy nổ thép tấm 10mm, kích thước 200mm*200mm;
⑦Chế độ điều khiển: điều khiển lò sưởi điện thông qua nguồn áp suất không đổi để đạt được nhiệt độ tăng đột biến kích hoạt gia nhiệt bên ngoài mẫu.
⑧Vị trí lắp đặt thiết bị kích hoạt gia nhiệt: bề mặt gia nhiệt của thiết bị gia nhiệt sẽ tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của monome pin.
 

3.Nguyên nhân gây ra tình trạng quá tải pin Lithium:
①Điện áp quá tải: Có thể điều chỉnh 0~10V;
②Điện áp quá tải: 30A;.
③Công suất sạc quá mức: 300VA.
④Khung chống cháy nổ: Tấm thép 10mm, quy cách 200mm*200mm;
 

4. Hệ thống thu thập, đo lường và kiểm soát:
①Cấu tạo: gồm có nắp thu gom, ống khói, quạt hút khói, tấm tiết lưu và thiết bị đo vận tốc không khí áp suất vi sai, thiết bị đo nhiệt độ khí thải bằng cặp nhiệt điện, tín hiệu nhiệt độ khói đến chương trình điều khiển chính để tham gia vào kết quả thực nghiệm của tính toán dữ liệu, thiết bị hút khói nằm ở phía trên cùng của tủ.
②Quạt hướng trục: tốc độ gió có thể điều chỉnh, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hệ thống xả có thể tạo ra thể tích xả (g/s): 0 ~ 50, độ chính xác (g/s): nhỏ hơn 0,1.
③Mái hút khói: thân hình nón, miệng thu khói 450mm × 450mm, trên hình vuông 150mm × 150mm, tổng chiều cao 350mm, đáy của mái hút khói và khoảng cách từ bề mặt mẫu là (210 ± 50) mm
④Lưu lượng kế tấm lỗ: sử dụng đầu ra kỹ thuật số có độ chính xác cao, đầu ra tín hiệu điện áp 0-10v thông qua mô-đun tốc độ tấm I/0, trực tiếp từ máy tính để kiểm soát lưu lượng của nó.
⑤Tấm tiết lưu: trong máy hút khói và đường ống đầu vào được trang bị tấm tiết lưu có đường kính trong là (57 ± 3) mm, nhằm đồng nhất các thành phần của dòng khí;
⑥Khí được thu thập bằng một vòng lấy mẫu, lắp trong chụp thu thập (685±15) mm bên trong ống dẫn khí vào quạt. Vòng lấy mẫu có 12 lỗ nhỏ có đường kính (2,2±0,1) mm; để đồng nhất các thành phần của dòng khí, các lỗ được đặt theo hướng ngược lại với dòng khí để tránh lắng đọng muội than.
⑦Đo nhiệt độ luồng khí; đo bằng rò rỉ nhiệt điện bọc thép có đường kính ngoài 1,5mm. Lắp đặt ở phía thượng lưu của lưu lượng kế tấm lỗ (100 ± 5) mm, vị trí trục ống xả.
⑧Ống xả: làm bằng thép không gỉ, đường kính ống 114mm, chiều dài khoảng: 1500mm, được trang bị quạt, lưu lượng kế, cảm biến, v.v. Đảm bảo thiết bị có hệ thống thông gió tốt, sau khi hoàn thành thử nghiệm, sản phẩm cháy có thể được thải ra khỏi buồng đốt vào khí quyển. Hiệu suất thông gió được điều chỉnh theo yêu cầu thử nghiệm và tốc độ luồng khí phải được giới hạn trong một phạm vi nhất định để đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm.

                                               Hệ thống thu thập, đo lường

5. Thiết bị thu thập khí mẫu và xử lý sơ bộ:
①Thiết bị thu thập và xử lý khí mẫu bao gồm máy lấy mẫu vòng, hệ thống lọc, bơm hút, bình ngưng tụ và các thành phần khác;
②Thiết bị lấy mẫu vòng thiết bị lấy mẫu vòng được lắp đặt trong ống xả và đồng tâm với ống, có thiết bị luồng khí đồng nhất;
③Lọc ba cấp, có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn và oxy hóa bởi axit và kiềm, độ chính xác của bộ lọc không nhỏ hơn 0,45 ~ 50um;
④Lắp đặt hộp lọc sử dụng cấu trúc dễ lắp đặt và tháo dỡ; thiết bị lọc thứ cấp có chức năng thoát nước của bộ lọc bảo vệ không khí, phân tách đáng tin cậy các chất rắn có trong khí, độ chính xác lọc không nhỏ hơn 0,2um-20um; thiết bị lọc thứ cấp để lọc nước trong khí mẫu sau khi làm mát. Xi lanh lọc dễ tháo rời và thay thế môi trường lọc;
⑤Sử dụng bơm chân không để trích xuất khí mẫu, bơm chân không có tiếng ồn thấp và độ rung nhỏ, lưu lượng bơm là 36L/phút và áp suất đầu ra tối đa là 7KG;
⑥Được trang bị máy ngưng tụ làm lạnh nén: nhiệt độ điểm sương từ 0 ~ 5℃;
⑦Được trang bị bơm màng KNF nhập khẩu từ Đức, lưu lượng 33 L/phút, chân không: 700 mmHg, áp suất: 2,5 bar;
⑧Đường ống dẫn khí mẫu được trang bị hệ thống tự làm sạch, sau khi hoàn thành thí nghiệm có thể thiết lập chế độ thổi ngược để làm sạch đường ống dẫn khí mẫu.
 

6. Hiệu chuẩn đầu đốt và hệ thống cung cấp khí:
①Được trang bị ống đồng thau, v.v. làm đầu đốt hiệu chuẩn, đầu đốt sử dụng thiết bị lọc và nạp sợi để mở rộng khí dễ cháy và đốt cháy đều.
②Hệ thống cung cấp khí đốt hiệu chuẩn cho bộ điều chỉnh, đồng hồ đo áp suất, MFC, v.v., để xác định có thể cung cấp nguồn khí ổn định cho quá trình đốt cháy. Phạm vi MFC là 10L/phút, độ chính xác ± 1% FS, tuyến tính ± 0,5% FS, thời gian phản hồi ≤ 2 giây.
③Đầu đốt hiệu chuẩn có thể được treo và lắp dưới nón bức xạ bằng thiết bị cố định kiểu kẹp, đòi hỏi thao tác dễ dàng và định vị chính xác.
④Để hiệu chuẩn phản ứng của toàn bộ hệ thống thử nghiệm, sử dụng ống đồng có lỗ vuông và mặt cắt ngang vuông làm đầu đốt hiệu chuẩn. Đầu đốt: khoét một lỗ có diện tích (500±100)mm² vào kim loại theo hình dạng của một khu vườn, lỗ được phủ lưới thép để khuếch tán khí và ống được lấp đầy bằng sợi gốm để tăng tính đồng nhất của dòng khí.

①Máy phân tích oxy (O2): Đức (Siemens) SIEMENS, loại thuận từ.

a.Phạm vi đo: (0-25)%.

b. Tín hiệu đầu ra: 4-20mA;

c.Độ phân giải 100×10-6

d.Độ ẩm tương đối: <90% (không ngưng tụ)

e.Độ lệch tuyến tính: <±0,1% O2;

f.Độ trôi bằng 0: ≤0,5%/tháng;

g. Độ trôi phạm vi: ≤0,5%/tháng

h.Thời gian xử lý tín hiệu bên trong nhỏ hơn 1S;

j.Thời gian phản hồi: T90 <5 giây

k. Độ lặp lại: <±0,02% O2;

l.Màn hình cục bộ: Màn hình tinh thể lỏng LCD (có đèn nền)

m.Đầu ra tương tự: 4～20mA 750Ω

n.Nhiệt độ môi trường: 5℃ ~ +45℃; nguồn điện: 220VAC ± 10%, 50 ~ 60Hz.

o.Độ trôi tiếng ồn của máy phân tích trong vòng 30 phút không quá 0,01%; độ phân giải của dữ liệu đầu ra thu thập được tốt hơn 0,01%6;

7. Máy phân tích carbon dioxide (CO2): xuất xứ từ Đức Mô-đun cảm biến hồng ngoại không phân biệt (NDIR) của AGM Sensors:

1) Nguyên lý đo: hồng ngoại không phân biệt NDIR, bước sóng kép, chùm tia đơn.

2)Phạm vi đo: 0-10%;

3) Thời gian phản hồi: ≤6s.

4) Độ chính xác: toàn thang đo ±2% FS

5) Độ ổn định: toàn thang đo ±2% FS (hơn 12 tháng)

6) Độ lặp lại: ±0,2% (tại điểm không), 1% (tại mẫu khí)

7) Giá trị phát hiện tối thiểu: <1% FS của toàn thang đo

8) Lỗi tuyến tính: <2%FS của toàn thang đo

9) Kiểm soát trạng thái/lỗi: màn hình LED hai màu

10) Trạng thái/lỗi đầu ra: +5V HCMOS trên đầu nối 34 chân

11) Đầu ra tương tự: 4～20mA 750Ω

12) Nhiệt độ môi trường: 5℃～＋45℃

(13) Nguồn điện: 220VAC ± 10%, 50 ~ 60Hz 5000W

(14) Độ trôi tiếng ồn của máy phân tích 30 phút không lớn hơn 100 × 10-6

8. Máy phân tích CO arbon monoxide: xuất xứ từ Đức Mô-đun cảm biến hồng ngoại không phân biệt (NDIR) của AGM Sensors: (tùy chọn)

1) Phạm vi đo: 0～1%;

2) Thời gian phản hồi: ﹤6s

3) Độ lặp lại: 0,1 ppm

4) Không trôi: ≤2%/tuần

5) Độ trôi phạm vi: ≤2%/tuần

6) Độ lệch tuyến tính: ＜±1%

9. Máy phân tích vào lưu lượng khí 3,5L/phút, mạch khí được trang bị lưu lượng kế để tránh quá tải làm hỏng máy phân tích; phạm vi lưu lượng kế 0,5 ~ 5L/phút; được trang bị thiết bị phân tán để xả hết khí dư.

10. Giao diện hiệu chuẩn được dành riêng để hiệu chuẩn các cảm biến khí của máy phân tích khí.

11. Hệ thống đo mật độ khói:

Hệ thống đo mật độ khói được đặt tại ống xả gần cuối quạt hút, thông qua thiết bị phóng nguồn sáng, cơ cấu hiệu chỉnh, thiết bị đo nhiệt độ, v.v., quá trình đo do bụi khói tích tụ nên độ truyền sáng không được giảm quá 5%.

13. Nguồn sáng:

Thiết bị phát nguồn sáng là laser heli-neon, có thể tạo ra nguồn sáng đỏ có bước sóng quang phổ 632,8 nm và phân cực ngẫu nhiên để kiểm tra nồng độ khói; độ tuyến tính của bộ điều khiển ở đầu thu của nguồn sáng là ≥99,8% và độ không ổn định là <0,1%;

Kênh nguồn sáng được thiết kế với cơ chế hiệu chuẩn, có thể hiệu chỉnh 100% và 0% khả năng thu sáng của nguồn sáng; một cặp nhiệt điện được lắp ở một bên của bộ phận phát sáng để đo nhiệt độ của khói và cung cấp tín hiệu cho chương trình điều khiển chính để tham gia tính toán dữ liệu kết quả thực nghiệm.

14. Ống kính:

Thấu kính lồi đường kính 50mm, tiêu cự 60mm, sao cho chùm tia song song qua ống xả khói có đường kính 30mm.

15. Phần tử thu quang điện:

Sử dụng phần tử quang điện silicon đơn tinh thể Hamamatsu của Nhật Bản để xác định mật độ khói thông qua sự thay đổi cường độ chùm sáng nhận được và độ chính xác của phép đo cường độ ánh sáng không được nhỏ hơn ±5%.

16. Độ chính xác của chức năng chuẩn sắc độ của bộ dò hệ thống quang học không được nhỏ hơn ±5% và độ tuyến tính đầu ra nằm trong phạm vi 5%;

17. Máy đo mật độ khói quang học được lắp đặt ở vị trí khói phân bố đều trong ống xả, chùm sáng có thể đi qua ống xả theo chiều thẳng đứng, việc lắp đặt máy đo mật độ khói quang học không ảnh hưởng đến tốc độ đo và lấy mẫu, cửa sổ kính của máy đo mật độ khói quang học được làm bằng quart

18.Hệ thống điều khiển:
①Chế độ giao diện điều khiển máy tính: sử dụng máy tính + phần mềm điều khiển chuyên nghiệp, vận hành có hướng dẫn, dễ vận hành an toàn và đáng tin cậy, tất cả các quy trình và thao tác rườm rà đã được tích hợp vào máy tính, tốc độ phản hồi rất nhanh, dễ vận hành, giao diện thân thiện với người dùng, hoạt động hoàn hảo.
②Phần mềm sử dụng LabeView, một phần mềm phát triển chuyên dụng cho các thiết bị và dụng cụ, và thẻ điều khiển thu thập dữ liệu; phần mềm này có thể xem dữ liệu thử nghiệm theo thời gian thực trong quá trình thử nghiệm kiểm soát và thực hiện tính toán dữ liệu tự động, thu thập và xử lý, lưu dữ liệu và xuất báo cáo thử nghiệm và kết quả đo lường; phần mềm này có các tính năng thông minh cao, thao tác menu có hướng dẫn, thao tác đơn giản và trực quan, giúp kết quả thử nghiệm chính xác hơn.
③Tích hợp quy trình hiệu chuẩn trước và hiệu chuẩn công việc của thiết bị, có thể thuận tiện cho việc cân độ chính xác của thiết bị, hình nón bức xạ dưới nhiệt độ hình nón chiếu sáng bức xạ khác nhau, hiệu chỉnh bằng không của mạch quang, máy phân tích hiệu chuẩn độ chính xác của từng cảm biến;
④Có thể thiết lập các chế độ hiệu chuẩn cảm biến riêng lẻ, bao gồm hiệu chuẩn một hoặc hai điểm của máy phân tích oxy, máy phân tích carbon dioxide, máy phân tích carbon monoxide, bộ chuyển đổi áp suất vi sai, hệ thống đo mật độ khói, thiết bị cân, kiểm soát lưu lượng khối lượng, để có được độ tuyến tính tốt nhất;
⑤Hiệu chuẩn tham số C: Độ lệch hệ số C của hai lần hiệu chuẩn không quá 5% và thiết bị hoạt động ổn định sau khi hiệu chuẩn, đảm bảo kết quả đo thực tế và đáng tin cậy.
⑥Giao diện kiểm tra trạng thái, có thể thu được trạng thái hoạt động của từng thành phần cảm biến của thiết bị chỉ trong nháy mắt; có thể ghi lại các giá trị hoạt động của từng cảm biến, bao gồm cảm biến vi áp suất, nhiệt độ ống khói, máy phân tích oxy, máy phân tích carbon dioxide và máy phân tích carbon monoxide; mẫu báo cáo ở định dạng EXCELL, có thể hiển thị chế độ giá trị đồ họa và số.
⑦Có thể đo trực tiếp các đặc tính vật liệu bao gồm tốc độ giải phóng nhiệt, thời gian đánh lửa, nhiệt đánh lửa, tốc độ mất khối lượng, tốc độ giải phóng khói, nhiệt đốt cháy hiệu quả, CO2, lượng CO sinh ra, v.v.; dữ liệu thử nghiệm đầu ra, có thể được lưu và in; với các tính năng mạnh mẽ, đặc biệt có thể so sánh với nhiều đường cong, bạn có thể so sánh trực quan sự khác biệt giữa các đặc tính đốt cháy của vật liệu.
⑧Hệ thống thu thập có thể thu thập và ghi lại nồng độ oxy, nhiệt độ, tốc độ giải phóng nhiệt, lưu lượng kế tấm lỗ, cặp nhiệt điện, tốc độ dòng khí thải nóng, thời gian đánh lửa mẫu và thời gian dập tắt, tổng lượng oxy tiêu thụ, tỷ lệ mất khối lượng, tổng nhiệt giải phóng, đường cong tạo ra carbon dioxide và carbon monoxide, tất cả các quá trình của đường cong định lượng và dữ liệu thời gian thực. Có thể lưu và in.
⑨Hệ thống đánh lửa: máy phát tia lửa điện áp cao có thiết bị ngắt an toàn, đánh lửa tự động điện áp cao, định vị tự động, mẫu trong bệ đốt được đánh lửa bằng bộ đánh lửa, tốc độ đánh lửa nhanh, có thể đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm.

Phần mềm vận hành trang