鋁燃料電源發(fā)電系統(tǒng)技術規(guī)范

1鋁燃料電源發(fā)電系統(tǒng)技術規(guī)范本文件規(guī)定了鋁燃料電源發(fā)電系統(tǒng)的術語和定義、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝和儲存要求。本文件適用于人民防空工程、消防應急、通信應急、應急救援、工業(yè)備用領域用鋁燃料電源發(fā)電系統(tǒng)的設計、制造、試驗、檢測、運行、維護、檢修和第三方認證。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標志GB/T2423.1電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫GB/T2423.2電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:高溫GB/T2423.7環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ec:粗率操作造成的沖擊GB/T2423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc和導則：振動GB/T2423.17電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Ka:鹽霧試驗方法GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃GB/T4208外殼防護等級(IP代碼)GB15603常用化學危險品貯存通則GB17915腐蝕性商品儲存養(yǎng)護技術條件GB20592化學品分類、警示標簽和警示性說明安全規(guī)范急性毒性GB/T20626.1特殊環(huán)境條件高原電工電子產(chǎn)品第1部分：通用技術要求GB/T31241便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全技術規(guī)范GB/T36276電力儲能用鋰離子電池YD/T799—2010通信用閥控式密封鉛酸蓄電池YD/T2344.1—2011通信用磷酸鐵鋰電池組第1部分：集成式3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。鋁燃料電源aluminumfuelpowersupply以空氣中的氧為正極活性物質(zhì)，金屬鋁或者鋁合金為負極活性物質(zhì)，堿性溶液或鹽性溶液為電解液，將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。由1個及以上單體電池組成發(fā)電單元、結(jié)合啟動儲能單元、監(jiān)控單元和通風冷卻部分等組成的獨立發(fā)電系統(tǒng)。單體電池singlecellbattery由正極材料、負極材料和電解質(zhì)組成的，將負極鋁的氧化而失去的電子通過電解液與正極氧進行氧化還原反應的基本單元。2液流單元liquidflowunit指由電解液、管道、泵組與控制部分組成的，對電解液進行輸送和控制的單元。其中電解液是與單體電池進行電化學反應的配比溶液，一般為鹽溶液或強堿性溶液。系統(tǒng)啟動時，用以輔助鋁燃料電源啟動的外部儲能裝置。待機功耗standbypower系統(tǒng)正常工作，無輸出電壓、電流時的外部輸入功率。4系統(tǒng)要求4.1系統(tǒng)組成及分類4.1.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)原理示意圖如圖1所示。 圖1系統(tǒng)原理示意圖4.1.2系統(tǒng)輸出功率額定值4.2技術要求4.2.1使用條件系統(tǒng)應能在下列環(huán)境條件下正常運行：3a)海拔不超過1000m,若超過1000m時制造商應按照GB/T20626.1的規(guī)定設計和生產(chǎn)。b)使用溫度(電解液溫度):20℃~60℃;c)使用溫度(環(huán)境溫度):-10℃~55℃;d)儲運溫度：-40℃~50℃。4.3系統(tǒng)要求4.3.1外觀及結(jié)構(gòu)外觀及結(jié)構(gòu)應滿足以下要求：a)產(chǎn)品外觀應平整，色澤均勻，無明顯色差，表面不得有劃痕、變形、裂紋等缺陷；b)標識應清晰、完整、位置準確；c)各部件配合緊密，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，無松動；d)系統(tǒng)的輸出接口、電源接口、干接點接口等應有明確的標識；e)系統(tǒng)的正、負極端子及極性應有明顯標識，便于連接；f)系統(tǒng)正常運行時，不應出現(xiàn)液體泄漏現(xiàn)象。g)產(chǎn)品尺寸符合設計圖紙及相關技術文件要求。4.3.2額定容量在環(huán)境溫度(25±2)℃時，鋁電極和電解液尚未使用的系統(tǒng)，按產(chǎn)品標稱的額定功率放電時，工作時間達到標稱或著系統(tǒng)達到限制電壓，額定功率與工作時間相乘得額定容量。4.3.3啟動/關機方式系統(tǒng)應具備以下啟動/關機方式：——手動啟動/關機——自動啟動/關機4.3.4待機功耗系統(tǒng)待機功耗應不大于測試樣品額定功率的2%。注：不包含電加熱部分功耗和充電功耗。4.3.5過載能力輸出為額定功率的110%時，系統(tǒng)應能正常運行10分鐘以上。4.3.6保護與告警4.3.6.1輸出過載輸出超過用戶設定的過載保護值時，應發(fā)出告警并自動停機保護。4.3.6.2輸出過、欠壓系統(tǒng)輸出電壓超過過壓、欠壓保護設定值時，應發(fā)出告警并延遲5s后自動停機保護。4.3.6.3輸出短路系統(tǒng)輸出短路時，應發(fā)出告警并自動停機保護。系統(tǒng)中的部件工作溫度超過過溫保護設定值時，應發(fā)出告警并自動停機保護。4.3.6.5電解液泄漏當電解液泄漏時，應發(fā)出告警并自動停機保護。4.3.6.6風扇故障當系統(tǒng)的通風單元發(fā)生故障時，應發(fā)出告警。44.3.6.7傳感器故障當系統(tǒng)的傳感器發(fā)生故障時，應發(fā)出告警。4.3.6.8告警信息系統(tǒng)除具備上述告警功能外，還應具備電解液更換告警、電池反應單元故障(輸出中斷等)、液流單元故障(電解液泄漏)和系統(tǒng)故障(回路斷開、負載斷開故障)等。系統(tǒng)應能通過接口將告警信號傳輸?shù)斤@示屏。針對告警信息系統(tǒng)應給出相關處理建議，或應提供告警代碼與處理建議的操作手冊。4.3.7輸出功率可調(diào)在額定輸出功率范圍內(nèi)，系統(tǒng)應能夠根據(jù)負載自適應調(diào)節(jié)輸出功率。4.3.8啟動儲能單元管理功能系統(tǒng)在對啟動儲能單元進行充電時，應具有限流充電功能。系統(tǒng)在正常運行時，系統(tǒng)噪音應不大于65dB(A)。4.3.10防護等級要求系統(tǒng)應符合GB/T4208IP20及以上等級。4.3.11溫度放電性能4.3.11.125℃放電性能在環(huán)境溫度(25±2)℃時，系統(tǒng)按額定功率放電，應至少放出額定容量的95%。4.3.11.240℃放電性能在環(huán)境溫度(40±2)℃時，系統(tǒng)按額定功率放電，應至少放出額定容量的100%。4.3.11.30℃放電性能在環(huán)境溫度(0±2)℃時，系統(tǒng)按額定功率放電，應至少放出額定容量的90%。4.3.12絕緣電阻在環(huán)境溫度為15℃~35℃,相對濕度不大于90%,系統(tǒng)直流輸出端與外殼的絕緣電阻應不低于2MQ。4.4電池反應單元4.4.1耐腐蝕性直接接觸電解液、反應物、潮氣等物質(zhì)的構(gòu)件、連接構(gòu)件的緊固零件、無其他保護的載流零部件，均應耐腐蝕。4.4.2監(jiān)測信息(帶控制系統(tǒng))應能監(jiān)測以下信息：輸出電壓、輸出電流和溫度等。4.4.3鋁電極利用率鋁電極從初始狀態(tài)放電至放電終止狀態(tài)后的利用率不應小于80%。4.4.4鋁電極比能量系統(tǒng)在(25±2)℃環(huán)境溫度下，輸出為額定功率時，鋁電極從放電起始到放電終止完成后的比能54.4.5鋁電極電解液消耗量系統(tǒng)輸出為額定功率時，堿體系下每度電消耗電解液量應不超過3L。4.4.6啟動時間環(huán)境溫度大于25℃±2°℃時，電堆輸出功率從0到80%額定功率的啟動時間應不大于5分鐘，電堆輸出功率從0到100%額定功率的啟動時間應不大于10分鐘。環(huán)境溫度在0℃±2℃時，電堆輸出功率從0到80%額定功率的啟動時間應不大于25分鐘，電堆輸出功率從0到100%額定功率的啟動時間應不大于35分鐘。4.4.7額定功率測試系統(tǒng)的額定功率，應能達到該系統(tǒng)的標定額定功率。4.5液流單元4.5.1耐腐蝕性液流經(jīng)過的所有液箱、管道、接頭、閥門、泵等零部件均應選取耐強堿腐蝕性材料。4.5.2密封性在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，應沒有液體泄漏。4.5.3啟動儲能單元磷酸鐵鋰電池應符合YD/T2344.1中4.6環(huán)境試驗4.6.1低溫工作按GB/T2423.1中試驗A:低溫試驗方法進行試驗。系統(tǒng)試驗溫度為(0±2)℃,被測試系統(tǒng)應能在此環(huán)境溫度下降額工作。4.6.2高溫工作按GB/T2423.2中試驗B:高溫試驗方法進行試驗。系統(tǒng)試驗溫度為(40±3)℃,被測試系統(tǒng)應能在此環(huán)境溫度下正常工作。測試系統(tǒng)的額定功率，應能達到該系統(tǒng)的標定額定功率。模擬系統(tǒng)在運輸?shù)葪l件下的振動試驗，試驗后被測試設備應能正常工作。4.8防爆性能允許被測試樣品出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，但不應出現(xiàn)爆炸、起火。按照GB/T31241中相關電池安全性能：短路測試要求，試驗后被測試設備不起火、不爆炸。按照GB/T2423.7中試驗要求，試驗后被測試設備不起火、不爆炸。按照GB31241中7.4加速度沖擊試驗要求，試驗后被測試設備不起火、不爆炸。65試驗方法a)使用溫度(環(huán)境溫度):-10℃~55℃;b)使用溫度(電解液溫度):20℃~60℃;土土+V圖2試驗電路圖——電壓表：不低于0.5級；——電流表：不低于0.5級；—溫度計：具有適當?shù)牧砍?，其分度值不大?℃,標定準確度不低于0.5℃;——計時器：按時、分、秒分度，準確度為士0.1%;——尺寸測量裝置：分度值不大于1mm;準確度為±0.1%;a)按照圖2連接試驗電路；c)記錄其放電時間，當達到測試樣品標定的的截止電壓或系統(tǒng)的低電壓保護值時，停止放電；7d)計算其放電容量，結(jié)果應符合4.3.2。5.3.3啟動/關機方式試驗啟動/關機方式試驗按照如下方式進行：a)當手動啟動/關閉時檢查系統(tǒng)是否運行/關閉正常；b)當遙控啟動/關閉時檢查系統(tǒng)是否運行/關閉正常；c)當市電斷電/恢復時檢查系統(tǒng)是否運行/關閉正常；5.3.4待機功耗試驗當系統(tǒng)輸出空載，未對啟動儲能單元進行充電，也未對電解液進行加熱時，測量系統(tǒng)控制的輸入有5.3.5過載能力試驗過載能力試驗按以下步驟進行：a)按照圖2連接試驗電路；b)啟動系統(tǒng)并調(diào)節(jié)負載，使負載功率為110%的額定值，記錄系統(tǒng)能正常運行的時間；5.3.6保護與告警試驗5.3.6.1輸出過載試驗調(diào)節(jié)線性負載使負載電流大于110%,檢查系統(tǒng)是否自動停機并有聲或光告警，試驗結(jié)果應符合5.3.6.2輸出過、欠壓試驗調(diào)節(jié)輸出電壓超過輸出過壓保護設定值或低于輸出欠壓保護設定值時，檢查系統(tǒng)是否自動停機并有5.3.6.3輸出短路試驗在系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下，使輸出短路，檢查系統(tǒng)是否自動停機并有聲或光告警，試驗結(jié)果應符合5.3.6.4過溫試驗使系統(tǒng)中的某部件溫度達到過溫保護設定值(主要指發(fā)電單元),檢查系統(tǒng)是否發(fā)出聲或光告警并自動停機保護，試驗結(jié)果應符合4.3.6.4。5.3.6.5電解液泄漏試驗使電解液箱體破損發(fā)生滲漏，檢查系統(tǒng)是否發(fā)出聲或光告警并自動停機保護，試驗結(jié)果應符合5.3.6.6風扇故障試驗模擬風扇故障，檢查系統(tǒng)是否發(fā)出聲或光告警，試驗結(jié)果應符合4.3.6.6。5.3.6.7傳感器故障試驗模擬系統(tǒng)中的某傳感器發(fā)生故障時，系統(tǒng)是否發(fā)出聲或光告警，試驗結(jié)果應符合4.3.6.7。5.3.6.8告警信息試驗按4.3.6.8中規(guī)定要求模擬故障發(fā)生，檢查系統(tǒng)的告警信息，并檢查是否通過通信接口或無線網(wǎng)絡、短消息等方式將告警信號傳送到近端和遠程監(jiān)控設備。試驗結(jié)果應符合4.3.6.8。85.3.7輸出功率可調(diào)節(jié)試驗調(diào)節(jié)負載，在不超過額定功率110%條件下，試驗結(jié)果應符合4.3.7。5.3.8啟動儲能單元管理功能試驗對于檢查系統(tǒng)是否具有限流充電功能。對于由磷酸鐵鋰電池當啟動儲能裝置的系統(tǒng)，其管理功能應按照YD/T2344.1中5.4.2進行試驗，試5.3.9噪音測試系統(tǒng)輸出為額定線性負載并處于滿載工作狀態(tài)時，在設備正前方1m,設備高度二分之一處用聲級計測量其值。試驗結(jié)果應符合4.3.9。5.3.10防護等級試驗試驗步驟如下：a)使用直徑為12mm,長80mm的校驗指試驗是否與危險部件有足夠的間隙；b)檢查直徑12.5mm的球形物體試具是否能夠完全進入殼內(nèi)；5.3.11溫度放電性能5.3.11.125℃放電性能測試方法如下：a)系統(tǒng)使用新配的鋁電極和電解液；b)按照圖2連接試驗電路；c)保持系統(tǒng)在高低溫箱內(nèi)(保持必要的空氣循環(huán)),設置溫度25℃,靜止2h,按額定功率進行放電，測量其放電時長計算出放電容量或直接測量放電容量，試驗結(jié)果應符合4.3.11.1。5.3.11.240℃放電性能測試方法如下：a)系統(tǒng)使用新配的鋁電極和電解液b)按照圖2連接試驗電路；c)保持系統(tǒng)在高低溫箱內(nèi)(保持必要的空氣循環(huán)),設置溫度40℃,靜止2h,進行額定容量的放電試驗，測量其放電時長計算出放電容量或直接測量放電容量，試驗結(jié)果應符合4.3.11.2。5.3.11.30℃放電性能測試方法如下：a)系統(tǒng)使用新配的鋁電極和電解液；b)按照圖2連接試驗電路；c)保持系統(tǒng)在高低溫箱內(nèi)(保持必要的空氣循環(huán)),設置溫度0℃,靜止2h,進行額定容量的放電試驗，測量其放電時長計算出放電容量或直接測量放電容量，試驗結(jié)果應符合4.3.11.3。5.3.12絕緣電阻試驗用絕緣電阻測試儀直流500V的測試電壓測試，對被測系統(tǒng)直流輸出回路對地進行測試。試驗結(jié)果應符合4.3.12。5.4電池反應單元5.4.1耐腐蝕性試驗檢查直接接觸電解液、反應物、潮氣等物質(zhì)的構(gòu)件、連接構(gòu)件的緊固零件、無其他保護的載流零部件，有無腐蝕現(xiàn)象。95.4.2監(jiān)測信息5.4.3鋁電極利用率試驗a)放電初始前，用電子秤測量系統(tǒng)內(nèi)所有鋁電極的質(zhì)量；b)按照圖2連接試驗電路；d)記錄其放電時間，當達到測試樣品標定的截止電壓或系統(tǒng)的低電壓保護值時，停止放電f)按照公式(1)計算鋁電極利用率，結(jié)果應符合4.4.3。8——鋁電極利用率%;mo——放電初始時的質(zhì)量，單位為克(g);5.4.4鋁電極比能量試驗a)用電子秤測量系統(tǒng)內(nèi)所有鋁電極的起始質(zhì)量；b)按照圖2連接試驗電路；d)當達到測試樣品標定的截止電壓或系統(tǒng)的低電壓保護值時，停止放電，并記錄此次放電過程e)用電子秤測量系統(tǒng)內(nèi)所有殘余鋁電極的質(zhì)量；f)按照公式(2)計算鋁電極比能量。計算值應符合4.4.4。Q——鋁電極放電量，單位為千瓦時(kWh);m——放電截止時的質(zhì)量，單位為克(g)。5.4.5鋁電極消耗電解液量試驗a)放電初始前，用量杯測量系統(tǒng)內(nèi)所有電解液的體積；b)按照圖2連接試驗電路；c)啟動系統(tǒng)，接額定負載，按照額定功率進行放電；d)當達到測試樣品標定的截止電壓或系統(tǒng)的低電壓保護值時，停止放電，記錄此次放電過程的e)按照公式(3)計算鋁電極電解液消耗量。計算值應符合4.4.5。v——鋁電極電解液消耗量L/kWh;Q——鋁電極放電量，單位為千瓦時(kWh);V——放電初始時的電解液體積，單位為升(L)。5.4.6啟動時間試驗分別在0℃和25℃溫度條件下啟動系統(tǒng)，用存儲示波器測量輸出功率從0到穩(wěn)定的80%額定值的時間和0到100%額定值的時間。結(jié)果應符合4.4.6。5.4.7額定功率在環(huán)境溫度為25°℃±5℃條件下，將系統(tǒng)進出液系統(tǒng)連接并啟動運行，置于空載狀態(tài)并靜止放置3min,然后將電子負載設置的工作模式為恒功率，其數(shù)值為系統(tǒng)的額定輸出功率(電解液溫度25℃±1℃時),連續(xù)6小時工作，其中滿載不低于5小時，監(jiān)測檢測輸出電壓大于標定的截止電壓。5.5液流單元試驗5.5.1耐腐蝕性試驗檢查液流經(jīng)過的所有液箱、管道、接頭、閥門、泵等零部件是否有腐蝕現(xiàn)象。5.5.2密封性試驗被檢設備的液流單元注滿電解液(或處于動態(tài)循環(huán)工作狀態(tài)),應符合4.5.2。5.5.3啟動儲能單元試驗按YD/T2344.1-2011中5.4.2充電限制的充電方式對磷酸鐵鋰電池進行試驗，結(jié)果應符合4.5.3。5.6環(huán)境試驗5.6.1低溫工作試驗按GB/T2423.1中相關低溫測試要求進行試驗，5.6.2高溫工作試驗按GB/T2423.1中相關高溫測試要求進行試驗，結(jié)果應符合4.6.2。5.7振動試驗按GB/T2423.10中“試驗Fc”進行試驗。系統(tǒng)無包裝、不通電、不含蓄電池和電解液，試驗后被測試設備應能正常工作。5.8防爆性能按照GB36267針刺試驗相關條款要求試驗，結(jié)果應符合4.8.1。將產(chǎn)品用外電路總電阻80±20mΩ將正負極端子短路。試驗終止條件(滿足其一即可):1.電池溫度下降到比峰值低20%;2.短路維持8小時。結(jié)果應符合4.8.2。按照GB/T2423.7中跌落試驗相關條款要求，結(jié)果應符合4.8.3。按照GB31241中7.4加速度沖擊試驗要求，結(jié)果應符合4.8.4。6檢驗規(guī)則表1檢驗項目及判定出廠檢驗1外觀