一种船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统及其控制方法与流程

本发明涉及消防安全领域，尤其是涉及一种船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着国际海事组织(imo)不断通过船舶能效规则要求强制减排推进和新技术日新月异发展，使得船舶全电推进技术的发展已进入快车道。目前，采用标准集装箱作为电池安装平台的蓄电池电源系统(集装箱式移动电源)，已逐步用作纯电池动力船、混合动力船的动力源。集装箱换电式的船用电池动力系统具有零排放、低噪声、高能效、高舒适性的有点。

2、但是，集装箱式移动电源内部安全系统的配置如防火结构箱体、电池管理系统、温控系统、消防系统等防护措施暂无统一标准，安全设备配置不一。在电池消防方面，虽有安全防护系统，但由于运营场景具有多样性，同时，电池缺陷、过充、过放、短路、高温、碰撞、进水、雷击等诸多因素导致锂电池热失控风险依然存在，一旦电池发生热失控，会释放大量可燃气体，危害极大。

3、专利cn202121609219.3公开了一种储能集装箱电池热管理及消防装置，当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温；当温度超过设定阈值时进行火灾声光预警。当热失控造成火灾事故时，可通过消防装置及时灭火，但没有给出气体和水灭火装置及消防管道及喷头等的具体布置方案，另一方面，该发明的消防方法是先气体后水消防，水消防是否必要，表述不是很清晰。专利cn202111172815.4公开了一种边缘侧主动消防监测装置及系统，通过在火灾发生时引爆消防灭火剂的方式进行灭火，该方案只是一次性的灭火方法，若火灾没能被灭火剂扑灭则无法进行二次灭火，存在着较大不足。专利cn202221681999.7公开了一种储能集装箱电池簇消防系统、专利cn202110800348.9公开了一种储能集装箱电池热管理及消防系统，能够有效应对集装箱电池组件的热失控现象，但是对于集装箱电池的消防仅提及了采用七氟丙烷和水，具体详细的措施方案与布置均未提及。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统，并提供了其控制方法。

2、技术方案：一种船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统，包括集装箱电池组件、安装于集装箱电池组件上的报警组件以及分别通入集装箱电池组件的电池舱内的七氟丙烷消防模块和水消防模块，七氟丙烷消防模块、水消防模块分别与报警组件信号连接，七氟丙烷消防模块包括七氟丙烷钢瓶、遥控释放站以及相应的控制管路，七氟丙烷钢瓶与遥控释放站通过控制管路连接且控制管路延伸至电池舱的电池架处，水消防模块包括外部水箱、单向水阀、释放管，外部水箱通过单向水阀与释放管连接，释放管延伸至电池舱内部的电池架处，集装箱电池组件还包括控制室，报警组件、七氟丙烷消防模块和水消防模块分别连接控制室。

3、进一步的，遥控释放站包括氮气储气瓶，氮气储气瓶与七氟丙烷钢瓶连接，七氟丙烷钢瓶通过七氟丙烷容器阀外接金属软管，金属软管通过液流单向阀连通集流管，集流管的一端连通大气，另一端通过控制管路连接气控释放阀，控制管路通过气控释放阀延伸至电池舱内部，气控释放阀通过气控单向阀与氮气储气瓶连接，气控释放阀与报警组件信号连接。

4、进一步的，氮气储气瓶和七氟丙烷钢瓶的瓶口分别设置有用于监测瓶内压力的压力监测装置，且分别与报警组件信号连接，七氟丙烷钢瓶瓶口还设置有用于控制七氟丙烷容器阀的先导阀。

5、进一步的，集流管与大气连通的一端上设置有用于集流管安全泄放的安全泄放装置，集流管与气控释放阀之间的控制管路上还设置有第一信号反馈装置，第一信号反馈装置与报警组件信号连接。

6、进一步的，控制管路通过气控释放阀延伸至电池舱内部后，控制管路形成分支并分别延伸至电池舱的每个电池架上部，且每个分支的控制管路上均安装有至少一个喷嘴。

7、最佳的，从单向水阀延伸至电池舱的释放管上设置有第二信号反馈装置，第二信号反馈装置与报警组件信号连接，释放管延伸至电池舱内部后形成分支，且每个电池架上的每层电池包一侧均配置有一根横向设置的可喷水的释放管的分支。

8、最佳的，控制室内设有控制系统，电池舱内放置电池系统，控制系统和电池系统之间设置防火门隔开，使得控制系统与电池系统之间形成独立的空间，控制系统包括控制硬件、监控显示屏以及开关按钮。

9、最佳的，报警组件包括相互信号连接的报警箱、声光报警器、传感系统，报警箱外部还连接中控室，中控室内设置复示器，声光报警器设置于驾驶室并与报警箱信号连接，传感系统安装于电池舱内并与控制室信号连接。

10、最佳的，传感系统包括感温探测器、感烟探测器、可燃气体探测器，分别与控制室信号连接，可燃气体探测器外部连接气体报警控制器。

11、一种上述的船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统的控制方法，包括以下步骤：

12、步骤1：报警组件启动，对集装箱电池组件进行运行参数监测；

13、步骤2：控制室在对步骤1中获得的相关参数进行处理，集装箱电池组件安全状态判断；

14、s2-1：若此时电池舱中某个独立区域内的任何一种可燃气体浓度xi大于该气体的标准爆炸下限浓度xi，则转至步骤3，其中i表示各种类型的可燃气体或可燃液体蒸汽或可燃粉尘；

15、s2-2：若电池舱中某个独立区域内的任意锂电池组的温度t>锂电池组热失控温度t，同时报警组件检测到电池舱区域内有烟雾向控制室发送烟雾报警信号s，则转至步骤4；

16、步骤3：电池舱内自带的排风系统进行散热作业；

17、步骤4：七氟丙烷消防模块进行气体药剂灭火作业；

18、步骤5：七氟丙烷消防模块在进行药剂灭火未达到控制目标时，启动水消防模块进行喷水灭火作业。

19、有益效果：本发明提供一种船舶集装箱电池组用七氟丙烷与水联合消防系统，具有集装箱电池组内部多个独立的分隔功能区，通过设置七氟丙烷与水联合消防策略，易于对热失控起火的控制，有利于消除局部火势蔓延的隐患；此外，采用七氟丙烷与水联合消防，设置了使用控制条件，更加有利于保障消防安全。具体的：

20、1、研发基于船用集装箱电池组内部分隔的多个独立功能区，设置七氟丙烷与水联合消防策略，且水消防作为针对每个功能区采用七氟丙烷消防达不到理想效果的备用方案，这样，不仅确保对某个电池组因热失控起火时的控制，而且也减少火势蔓延，特别地当火灾严重且七氟丙烷灭火气体作用无效后，利用水消防对火灾进行最终控制。

21、2、七氟丙烷钢瓶和氮气储气瓶瓶口设置有用于监测瓶内压力的压力监测装置，压力监测装置在七氟丙烷钢瓶压力低于2mpa或遥控释放站氮气储气瓶压力低于5.6mpa时，发出信号，在驾驶室的声光报警器3动作预警；由于七氟丙烷较为危险，因此实际应用中不希望七氟丙烷轻易释放，因此氮气储气瓶用于通过控制管路释放n2给七氟丙烷钢瓶加压从而达到释放七氟丙烷的目的，稳定安全，可靠性高，最大程度的保证安全性。

22、3、为确保七氟丙烷在本系统中喷射时的压力与浓度能够满足集装箱锂电池组灭火的需求，防止火势蔓延，设置了七氟丙烷在集装箱电池组中的用量；严格设置了水消防模块的使用条件，必须在七氟丙烷灭火气体作用无效后才可使用；水消防模块与七氟丙烷消防系统也可以手动控制，作为集装箱电池组消防管理的最终保险方案，不可以轻易使用，以防止导致锂电池组的报废，同时水消防模块可以完全脱离控制系统手动进行强制灭火作业，防止了因系统故障导致的火灾蔓延情况，最大程度的保证安全性。

23、4、七氟丙烷消防模块有三种启动方式，一般情况下，七氟丙烷消防模块为气动开启或者电动开启，气动开启为氮气储气瓶通过控制管路释放n2给七氟丙烷钢瓶加压从而释放七氟丙烷进行灭火，电动开启为通过控制室中的控制系统启动七氟丙烷消防模块进行灭火，所述先导阀用于紧急情况下(气动开启和电动开启无法实现七氟丙烷消防模块的启动)手动应急启动七氟丙烷消防模块进行灭火。

24、5、报警箱外部连接中控室，中控室内设置复示器，实现了在报警状态下，将报警信息显示在所安装的区域，便于故障和危险的快速识别，同时通过声音提示所安装区域人员注意，此外，便于工作人员维修检查，另外，中控室内还设有电池故障检测系统，用于检测电池使用性能,规避消防误判。