设备名称：四综合环境模拟测试装备

*章 项目概况

一.1. 设备组成

(1) 环境温度模拟系统

(2) 环境湿度模拟系统

(3) 海拔模拟系统

(4) 冷却模拟

(5) 双向直流电子负载

(6) 数据采集系统

(7) 环境气体组分模拟系统

(8) 可燃气体安全浓度监测及保护系统

一.2. 设备功能用途

提供所需的模拟环境，包括温度、湿度、气压、气体组分等等等。

一.3. 标准依据

(1) GB/T 150.1-2024 压力容器 第 1 部分：通用要求

(2) GB 4962-2008 氢气使用安全技术规程

(3) GB/T 20801（新标准所有部分） 压力管道规范 工业管道

(4) GB/T 20936（新标准所有部分） 爆炸性环境用气体探测器

(5) GB/T 24554-2022 燃料电池发动机性能试验方法

(6) GB/T 29729-2022 氢系统安全的基本要求

(7) GB/T 33979-2017 质子交换膜燃料电池发电系统低温特性试验方法

注：如国家、行业、地方或者其他颁布新标准，按照新标准实施。

一.4. 使用环境

第二章 环境温度模拟系统

二.1. 工作仓体

1.试验室内部尺寸：≥5.0m（长）×5.0m（宽）×3.5m（高）；

2.门槛离地高度不超过 50mm，试验仓大门前方配备升活动斜坡，方便产品进出试验

仓；

3.试验仓门：双开门，门框尺寸≥2200×2500mm（宽×高），仓门的保温功能等同于

环境仓仓体，所有门均带有电加热门框，并配置防爆链，满足防爆安全设计；

4.门密封：采耐高低温的硅橡胶密封，工作室与连接口密封可靠，不漏气、不泄温；

5.仓体密封材料采用进口硅橡胶，安全可靠，抗老化性好，确保温湿度试验时不会出现

渗漏；

6.观察窗：环境仓紧邻设备监控间的侧墙上安装防爆承压玻璃窗，矩形窗长宽约 40×60cm，防爆玻璃厚度≥20mm，窗上带除霜加热装置，用以在设备监控间观察，保证在任何时候可以清晰地观察试验仓内试验样品的试验状况。

7.人员进出通道：环境仓侧面设人员进出通道，方便实验时人员进出仓体且不会大量影响仓内温度变化；

8.照明灯：箱内设有耐高低温的照明灯，并在外部配置 UPS 电源，可作为应急灯使用。 防爆等级 ExdⅡ CT4；

9.防爆耐低温（温度不低于-50℃）摄像头：≥2 个；

10.测试孔：试验仓预留气体管道、冷却管道、电气管道等。所有管道应良好接地，电缆管道应铺设于网格地板下。所有管路及电缆均通过专用通道进出试验仓，通道数量留有余量，方便以后扩展。测试孔尺寸、安装位置及数量可根据采购人要求；

11.试验仓仓体预置与交流阻抗测试设备对接的电气接口端子；

12.仓内预置被测件的供氢系统管道接口，配备压力表、减压阀、安全阀、截止阀等；

13.仓内预置被测件的冷却管道接头 2 个。

二.2. 仓内温度模拟

1.环境温度模拟范围：-50℃~90℃；

2.温度控制偏差：≤±1℃（不带载，静态，常压），≤±2℃（仓内带载 150 kW 散热量以内，动态，常压）；

3.降温速率：≤70 min（+40℃～-50℃范围，全程平均，常压，不带载）；

4.升温速率：≤80 min（-50℃～60℃范围，全程平均，常压，不带载）；

5.被测件散热器在试验仓内时，设备制冷能力满足燃料电池系统在温度≥-50℃环境下的150kW 仓内散热负荷，仓内温度能保持持续稳定（动态工况下）。

二.3. 循环风及加热系统

二.3.1. 循环风道

1.循环风机采用满足涉氢使用要求的防爆循环风机；

2.循环风量根据仓内热量情况进行自主调节，以减小对试验准确度的影响；

二.3.2. 加热系统

加热类型：采用中间介质加热方式，避免对仓内气体进行直接加热，确保涉氢试验时的仓内安全。

第三章 环境湿度模拟系统

第四章 海拔模拟系统

四.1. 海拔气压模拟

1.模拟海拔高度5500 米；

2.被测件进排气气压模拟范围：50 kPa.A ~100 kPa.A；

3.压力模拟变化速率：由常压降低至 50 kPa.A 所需时间≤30 min；

4.气压模拟较大进气流量：≥15000 slpm；

5.进气温度控制范围：-50℃~45℃；

6.进气气压控制精度：≤±1kPa（带载，稳态时）；≤±2kPa（带载动态，动态 3 分钟

后；3 分钟内较大≤3kPa）；

7.排放气压控制精度：≤±3 kPa（带载，动态 5 分钟后；5 分钟内较大≤±5 kPa）。

四.2. 新风系统

1.新风风量：≥1500 m³/h；

2.常压新风系统：常压新风系统可根据运行的工况的不同自控控制与调节新风量，试验循环工况始终保持仓内微正压（0～100Pa）。

3.海拔模拟新风系统：新风进气量通过流量控制阀控制，新风露点温度＜-40℃。

4.新风补偿过程中不影响环境仓内温度精度和波动度要求。

第五章 冷却系统

采用冷水塔，提供冷却循环水，为各个机组降温散热。

1.被测件冷却系统由水泵、热交换器、温控阀、冷却塔及配套管路组成，具备在室外环境温度为-10℃~40℃范围内均满足测试散热需求的能力；

2.被测件冷却液介质：乙二醇水溶液；

3.被测件额定散热功率：≥500kW；

4.冷却液流量：≥1000LPM；

5.燃料电池系统冷却液的温度控制范围为：满足 50℃~70℃；

6.具备温度测量以及冷却液温度控制功能，稳态运行状态下温度控制偏差±0.5℃，变负

荷动态运行过程中冷却温度波动不超过 3℃；

7.用于被测件冷却的热交换器放置于仓内并预留冷却管路接口，满足 GB/T 24554-2022 中低温浸机的测试条件要求。

第六章 双向直流电子负载

1.直流侧额定功率≥300kW，直流输出电压范围为12-1000V，直流输出电流范围为0-1000A；

2.具备恒电流控制模式、恒电压控制模式、恒功率控制模式等；

3.具备 RS485/CAN/TCP 等通讯功能，可与环境仓上位机软件进行联动。

第七章 数据采集系统

七.1. 数据采集设备

1.温度传感器采集误差±0.5℃；

2.压力传感器采集误差±0.1kPa；

3.湿度传感器误差±1%RH；

4.数据采集频率1Hz。

七.2. 上位机控制软件

1.用户操作界面友好且简洁，可以对各子系统的运行状态实时显示和监控，支持用户对各子系统部件进行手动和自动操作；

2.联合控制：测试台架控制器与试验仓控制器通过通讯连接可以联合控制，可实现温度、压力、湿度、氢气浓度的采集，并可控制试验仓设定曲线运行，停止等；

3.具备用户权限管理功能、历史数据导出功能、实时数据处理与绘制曲线功能；设备的设定值和采样值及采样时间支持用户自定义，储存时间12 个月；可在 PC 机上显示或打印或可转换为可读取的 Excel 数据文件；

4.支持用户根据测试需求对运行工况自定义编写并自动执行，可设置20 条试验程序，每个程序较大 50 步，可设置999 个循环，程序之间可链接；具有断电记忆功能，可设定选择继续完成或从新开始试验；

5.具备故障报警、故障信息显示与故障处理功能、支持故障日志记录及导出功能，需给出故障现象及维修建议；支持与电子负载、仓内可燃气体浓度检测与安全联动系统进行联动；

6.具备 2 路 CAN 硬件和软件通讯设备，支持 CANFD 和 CAN2.0，可根据用户提供的DBC 文件导入并与被测件建立实时通讯，可根据 DBC 内容进行数据发送和接收，支持 CAN原始报文记录和筛选信号数据；

7.预留 TCP/WIFI 通信接口，支持远程数据访问和实时数据传输交互。

作用：用于试验室设备控制。本地+远程。

组成：包括硬件系统和软件系统两部分。收集储存数据，发布命令，集成控制系统。

第八章 环境气体组分模拟系统

1.支持被测件进气侧的环境气体组分模拟（如 O2 浓度、N2浓度）；

2.气体组分模拟控制精度≤10%。

第九章 可燃气体安全浓度监测及保护系统

九.1. 尾气回收及处理系统

1.具备对混合尾气中液态水进行分离及后续氢/空混合气的安全回收；

2.支持 NH3/H2/N2O 浓度同步检测，NH3 监测范围满足 0-5000ppm，H2 监测范围为满足0~3000ppm，N2O 监测范围满足 0-300ppm，测量精度≤±1% FS；

3.支持高温、高湿等复杂工况下的动态连续监测，采样频率1Hz；

4.支持浓度阈值声光报警及安全联动功能。

九.2. 仓内安全保护与处理系统

1.气体探测器：测量范围：满足 0~40000ppm；分辨率：≤10ppm，使用温度范围：满足-50~200℃；可测气体：氢气（H2）；

2.气体泄漏检测报警：设备配有2 支氢气浓度传感器，当仓内氢气泄漏，并达到一定浓度时，发出报警，并自动开启排风，将仓内的氢气排出。可与灭火装置联动；

3.气体泄漏检测报警及处理：配备紧急排风处理装置，包含防爆风机、流量计及相关的管道。并在防爆风机前的管道内设置氢气浓度传感器；

4.七氟丙烷自动灭火装置：设备具有自动灭火装置，可设置与可燃性气体检测探头或温度传感器联动，在测试样品着火时释放七氟丙烷进行灭火。灭火剂重量≥75 kg,灭火喷头数量≥4 个，喷头需合理布置于环境仓内部，可与气体探测器联动。

5.急停开关：在控制室内和环境模拟测试装备外部安装2 套紧急停止按钮。

6.氢气防爆安全策略具有独立安全控制和多级报警，氢电安全联动及互锁。执行联动，提供详细技术方案。

7.仓外氢气浓度传感器：试验仓外也配置 2 支氢气浓度传感器，当仓外的氢气浓度超高时，设备自动停止，并发出报警提示，并发送给测试台架及房间防爆控制系统，台架停止工作，房间防爆控制系统开启排风系统，将氢气排出室外。

九.3. 氢气供应系统

1.氢气供应单元具备接入外部长管拖车供氢的功能以及高压供氢管路故障检测功能；

2.氢气供应单元由一级减压模块和二级减压模块共同组成，满足连接气瓶集装格或者长管拖车的使用要求，满足氢气供应流量≥4000slpm；

3.氢气一级减压模块由手阀、源端压力监测装置、过滤器、减压阀、止回阀、阻火器、排空管等组成，源端压力装置测量范围为 0~35MPa（精度≤±0.5%FS），源端压力控制范围为0~3MPa；

4.氢气二级减压模块由手阀、供气端压力监测装置、流量计、过滤器、减压阀、止回阀、阻火器、排空管等组成，供气端压力装置测量范围为0~4MPa（精度≤0.5%FS），供气端压力控制范围为0~2.5MPa；

5.氢气一级减压模块和二级减压模块的供应管道采用 316 不锈钢材质，管径满足≥4000slpm流量的供应要求；

6.具备氢浓度检测装置，当检测到氢浓度超标时，联动环境仓及相关辅助装置停机并关闭氢气供应阀门，并使用氮气对氢气管道进行吹扫，吹扫气体通过排空管进行排空。