GB/T31037.1-2014
工业起升车辆用燃料电池发电系统第1部分：安全
Fuelcellpowersystemusedforindustriallifttruckapplications―Part1:Safety
- 中国标准分类号（CCS）K82
- 国际标准分类号（ICS）
- 实施日期2015-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数22页
- 文件大小556.30KB
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工业起升车辆用燃料电池发电系统第1部分：安全
国家标准 GB/T31037.1一2014 工业起升车辆用燃料电池发电系统 第1部分安全 rFueleellpwwersystemusedforimdustrialifttruekapplieations- Part1:Safety 2014-12-05发布 2015-07-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/I31037.1一2014 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 要求 试验方法 标识 产品说明书 附录A规范性附录) 泄漏量计算 8 参考文献
GB/T31037.1一2014 前 言 GB/T31037《工业起升车辆用燃料电池发电系统》计划发布以下部分 -第1部分:安全 第2部分技术条件 本部分为GB/T31037的第1部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分由电器工业协会提出
本部分由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口
本部分起草单位.上海神力科技有限公司,UL美华认证有限公司、宁波拜特测控技术有限公司同 许大学、机械工业北京电工技术经济讲究所,武汉邮电科学研究院,南京大学昆山创新研究院,质量 认证中心
本部分主要起草人;张若谷,周斌,季良俊,黄平,侯永平、孙婷,刘淑芬、齐志刚,胡里清,顾军,王刚、 陈晨
GB/T31037.1一2014 工业起升车辆用燃料电池发电系统 第1部分安全 范围 概述 GB/T31037的本部分规定了工业起升车辆用燃料电池发电系统的构造、标识和性能试验等方面 涉及的安全要求及安全防护措施
为室内或室外使用的电动工业起升车辆提供动力的燃料电池动力系统包括燃料电池发电系统(简 称发电系统)和能量存储模块
能量存储模块是指用来启动发电系统、帮助或补充燃料电池发电系统对 内部或外部负载供电的电能储存装置,由铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、超级电容器或其他具有相应 功能的能量存储模块组成
本部分仅涉及燃料电池发电系统部分安全方面的要求,不包括能量存储 模块
本部分涉及的工业起升车辆包括;平衡重式叉车、前移式叉车,插腿式叉车、托盘堆垛车、平台堆垛 车,操作台可升降的车辆、侧面式叉车,越野叉车,侧面堆垛式叉车(两侧入 、三向堆垛式叉车、堆垛用高起 升跨车、托盘搬运车、平台搬运车、非堆垛低起升跨车,拣选车
本部分适用于以气态氢为燃料,空气为氧化剂的质子交换膜燃料电池发电系统
本部分适用于使用的储氧装置包括 固定的或可更换的; -可再充装或一次性的， 集成或安装于发电系统或工业起升车辆上 本部分仅考虑可能对燃料电池发电系统之外的人身、物体或环境造成伤害的危险情况,提出针对此 类危险情况的安全规定要求,不包括可能对燃料电池发电系统自身造成损害时应采取的安全措施
11.2系统边界 本部分中所指的发电系统边界示意图如图1所示
其中,粗实线框内为燃料电池发电系统的部件， 框边界的进出箭头为针对燃料电池发电系统的输人和输出
燃料 燃料氧O 热管理 燃科C 废热 储存系统 系统 供应系生 内部功率 求 电洲旦 燃料 功率 可用功半 氧化剂k空 化空 电池 能量存 供应系统 系统 颜 块 [储块 水 废水皮 控制 水处理 系统 电磁动 电壁扰 风 温厦辱 噪声振动 燃料电池发电系统边界 燃料电池动力系统边界 图1发电系统的系统边界示意图
GB/I31037.1一2014 本部分所适用的发电系统由图1中的发电系统边界内的全部或部分部件组成,但总体设计应满足 实现设定的功能,发电系统边界内的组成及功能包括 -燃料电池模块;由以下几个主要部分组成;一个或多个燃料电池堆,输送燃料、氧化剂和废气的 管路系统、电池堆输电的电路连接监测和/或控制手段; 燃料(氢气)储存系统;安装在发电系统内部或在工业起升车辆上,固定或可更换的,用于存储 燃料氢气的部件及其相关配件; 燃料氢气)供应系统;包括但不限于管路、阀门、传感器,燃料加压/减压/稳压装置等,能对输 人发电系统的燃料进行加压或减压或稳压等处理,再将燃料从燃料储存系统输送至燃料电池 模块; 氧化剂(空气)供应系统;包括但不限于过滤器,管路、空压机(鼓风机入传感器件,阀门等,能对 输人发电系统的氧化剂(空气)进行调压以及过滤等处理,再将氧化剂(空气)输送至到燃料电 池模块 热管理系统;包括但不限于散热器和配套风扇,管路,循环流体狐.阔门传感器件.冷却流体做 存与补充箱等,通过加热成冷却或排热保持发电系统在制造商规定的工作温度范围内运行 增湿系统:用以对燃料和氧化剂(空气)进行增湿,提高相对湿度的装置; 水处理系统;包括但不限于管路、,循环水泵、阀门传感器件,水储存与补充箱等,发电系统生成 水回收用于增湿燃料或氧化剂或其他使用用途时,应去除水中对发电系统有害的颗粒与金属 离子 控制系统;由进行调节与监控所必需的传感器件,线路、执行器件、控制器件、软件程序等组成、 使发电系统在无需人工干预时,运行参数能保持在制造商给定的限值范围内,保障发电系统正 常运行 -功率调节系统;包括但不限于Dc/DCc或DC/Ac、,线路等,燃料电池堆输出功率将根据发电系 统内部装置所需功率和对外输出功率的要求,通过其对电流、电压进行调节,提供符合使用要 求的功率输出; 通风系统;通过强制或自然的方式实现发电系统内外空气交换的系统 燃料电池发电系统;指由发电系统的边界示意图中全部或部分部件组成,与能量存储模块组合 成燃料电池动力系统
根据其结构不同分为一体式和整合式两种 体式系统;发电系统的部件全部装人一个外壳内,集成一体，显示器和控制界面或功能 按钮可根据实际情况安装在操作人员方便操作的地方; 整合式系统;发电系统的各个部件根据工业起升车辆的结构空间及重心,分散的安装在工 业起升车辆上,但所有部件通过线路或管路连接在一起,构成一套完整的燃料电池发电 系统 除非另有规定,本部分中的气体压力均指表压
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GB/T31037.1一2014 GB3836.4一2010爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“”保护的设备 GB3836.14一2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分;危险分类 GB4208一2008外壳防护等级(IP代码 GB/T5563橡胶、塑料软管及软管组合件水压试验方法 GB/T6104一2005工业起升车辆名词术语 GB/T7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析(FMEA)程序 GB/T15329.1橡胶软管及软管组合件织物增强液压型第1部分:;油基流体用 GB/T17799.1 999电磁兼容通用标准居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验 GB/T17799.2一2003电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验 GB17799.3一2012电磁兼容通用标准居住、商业和轻工业环境中的发射 GB17799. 2012电磁兼容通用标准工业环境中的发射 GB/Z18333.1一2001电动道路车辆用锂离子蓄电池 GB/T18384.32001电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护 GB/T20042.1一2005质子交换膜燃料电池术语 GB/T20801所有部分压力管道规范工业管道 GB/T20972.1一2007石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第1部分;选择 抗裂纹材料的一般原则 GB/T244992009氢气、氢能与氢能系统术语 GB/T24549一2009燃料电池电动汽车安全要求 GB/T28816一2012燃料电池术语 HB5067镀覆工艺氢脆试验 ISO15916氢系统安全性的基础问题 IS(O17268.22006 压缩氢加氢连接器 术语和定义 GB/T2900所有部分、GB/T6104一2005、GB/T20042.1一2005、GB/T288162012、 GB/T244992009中所界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 低可燃极限 lowerflammabilitylimit;LFI 燃料一空气混合物中的燃料能被火源点燃的最低浓度
注:若火源可引发燃烧则该燃料-空气混合物易燃
主要是燃料一空气混合物比例或构成
混合物浓度低于低可燃 极限(LFL)或高于高可燃极限(UFL)的临界比例不会引发燃烧
3.2 ation 非正常运行 abnormalopera 指发电系统因发生故障或损坏或其他因素,导致其不在制造商设计的参数范围内运行
3.3 正常运行 loperationm n0rmalG 指发电系统在制造商设计的参数范围内的运行状态
危险区域 haZardoISarea 出现或预期可能出现的易燃气体数量达到应该对电气设备的结构、安装和使用采取专门预防措施 的区域
GB/I31037.1一2014 根据易燃气体出现的频率和持续时间,危险区域可分为: 0区:易燃气体连续出现或长时间存在的区域,发电系统中储氢装置为0区
1区;正常运行时,可能出现易燃气体的区域,发电系统中电堆、燃料供应系统、废气(氢气)排放口 为1区
2区:正常运行时,不可能出现易燃气体,如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的区域
注:发电系统中除上述提到的区域外,其他为非危险区域
3.5 非危险区域non-hazardousarea 爆炸性环境预期不会出现,不要求对电气设备的结构,安装和使用采用专门的措施的区域
[GB/T2900.352008,定义426-03-02] 3.6 燃料稀释空间fueldlwtionboundary 发电系统或工业起升车辆上因燃料泄漏或尾气排放时形成的燃料浓度在其可燃性体积比范围内的 空间区域
注:氢气的可燃性体积比范围;4%~75%
限流电路limitedcurrentcireuit 发电系统在正常运行条件和单一故障条件下,采取设计与保护性措施保证电路中产生的电流不会 造成危害的电路
[GB/T18384.32001,定义3.11 3.8 I类设备eassIequipment 依靠基本绝缘对带电部件进行防触电保护,仅把这个设备中外露可导电部件与保护导体相连的 设备
[GB/T18384.3一2001,定义3.12] 3.9 类设备elassequipmemt 使用双重绝缘或加强绝缘进行防触电保护的设备
3.10 联锁imterlek 监测规定条件满足与否并保证相关控制设备执行安全动作的控制装置
注:改写GB/T27748.1一201l,定义3,25
3.11 配重balaneeweight 为保障工业起升车辆平衡、稳定运行,在发电系统内或外添加的辅助质量
要求 4.1通用安全要求 发电系统的尺寸重量设计应充分考虑工业起升车辆的使用环境,确保工业起升车辆静止及运行时 的平衡及稳定性
在设计,安装整合式发电系统时,还需考虑安装在工业起升车辆上后,车辆的整体重 心
制造商应根据发电系统在工业起升车辆上的安装位置或各个部件分布情况,设计发电系统的操作 界面,散热界面、充氢接口及废气排放口氢气、空气、水蒸气等),确保运行发电系统时的安全性及便
GB/T31037.1一2014 利性 在符合发电系统使用要求的前提下,发电系统的可接触部件不得具有可能造成人身伤害的尖利的 边,角和粗糙表面,若无法避免,制造商应采取有效的方式在相关位置进行警示
发电系统的各个部件及其连接件在正常使用过程中应能避免可能导致危害其安全性能的失稳,变 形、断裂或磨损
针对发电系统内部或外部可能存在的高温和带电部分应有防护装置或警示,靠近或本身具有高温 或带电的操作部件和设备外壳,制造商应采取措施消除或指导消除因此可能造成危害的风险
应根据风险评估设计发电系统
风险评估可依据GB/T7826
发电系统的所有部件应 适合于预期使用时的温度、压力、流速、电压及电流范围; 在预期使用中,能耐受燃料电池堆所处环境的各种作用,各种运行过程和其他条件的不良 影响
发电系统在按制造商说明书中规定的所有正常运行条件运行时,不应产生任何损坏;在可预知的非 正常运行条件下运行时,不应产生危险,如燃烧、爆炸、电击等
4.2材料的选择 发电系统中使用的所有材料应符合以下要求 当已知发电系统所使用的材料在某些条件下会发生危险时,制造商应采取防范措施,并向用户 提供必要的信息,以最大程度地减小危及人身安全与健康的风险 在选择发电系统内部或外部部件的材料时,应考虑在其预期使用寿命内这些材料的抗腐蚀性 能、耐磨性能、导电性能、冲击强度、抗老化性能,温度变化的影响、材料放置在一起时产生的其 他影响(例如电蚀),紫外线照射的影响、以及氢气对材料机械性能的侵蚀和材料之间相互作用 的影响等;此外,应尽量选择具有阻燃性的材料; 非金属管道和相关配件应符合GB/T5563,GB/T15329.1,GB/T20801中的规定 硫化橡胶和热塑性橡胶部件应符合GB/T3512一2001的规定; 金属管路和金属连接件应符合GB/T20972.12007中的规定; 材料和元器件以及结构设计应根据其在发电系统或工业起升车辆中所处位置的危险区域等 级,应符合GB3836.1一2010的相关要求
4.3管路系统及燃料储存系统 4.3.1概述 管路系统、燃料储存装置及其相关配件的材料应符合4.2的规定,此外 -与氧气相关的金属部件,其抗氧脆性应符合HB5067中的规定 -与氢气相关的橡胶部件应符合ISO15916中的规定 -易被腐蚀的部件应采取有效措施进行防腐蚀保护,如涂耐腐蚀保护层， -管路系统应能承受制造商规定的最大允许工作压力1.5倍的压力作用,通过5.2规定的气密性 试验 4.3.2管路系统及其配件 4.3.2.1概述 管路系统及其连接件等配件应满足以下规定: -发电系统设计的最大工作压力和最高运行温度的安全要求,并应具有足够的强度防止在正常 工作及运输和安装过程中发生气体或液体的泄漏;
GB/I31037.1一2014 -流体泄漏不致产生危险的部位可采用螺纹连接,如空气供应回路、冷却回路
其他接缝都应焊 接,或按制造商要求与指定的密封部件装配连接
为防止流体的泄露,流体管路中使用的接头 应是磨口接头、法兰接头或压力接头 -应彻底清理管路的内表面以除去颗粒物,应仔细清除管路端口的障碍物和毛刺 -除氢气外,当管路中其他气体压力可能超过103.4kPa,或液体液压可能超过1103kPa,或温 度可能超过120C时,管路及其接头等配件应符合GB/T20801(所有部分)的规定 4.3.2.2金属管路及其配件 金属管路系统应能承受最高运行温度和最高运行压力的共同作用,并能与使用、维修和保养时所可 能接触的其他材料、化学品相容
金属管路系统应保持完好,并应具有足够的机械强度,满足4.10规定 的耐振动性要求
金属成型弯管在弯曲时不应产生影响使用的缺陷
4.3.2.3非金属管路及其配件 使用塑料和橡胶等的非金属管路及配件满足以下要求 非金属管路及配件应能承受最高运行温度和最高运行压力的共同作用,不允许释放出对人身 环境有害的物质,并能与发电系统使用、维修和保养时可能接触的其他材料、化学品相容,应具 有足够的机械强度,满足4.10规定的耐振动性要求; -应防止非金属管路受到机械损伤,必要时,应加防护套管或外罩; -输送易燃气体的塑料或橡胶管件应预防可能的过热,所用材料的最低热变形温度应高于发电 系统允许的最高温度或设定温度; 用于危险区域内的塑料或橡胶材料应具有防止静电电荷累积的有效措施,如具有导电性
非 金属管路每1m的电阻最大不能超过1MQ
4.3.2.4氢气管路及其配件 使用的氢气管路及其配件应满足以下要求 -发电系统外壳内的氢气管路应被有效固定或采用其他有效措施避免磨损,氢气管路及其配件 的设计和结构应符合GB/T20801(所有部分)的规定; -氢气管路的排放口与带电部件之间应保持一定的间隙，一般情况下不小于50mm;当氢气管 路与带电部件被很好的固定从而不会因发生移位导致间隙小于12.7nmm时,间隙可小于 50mm;或者,带电部件位于限流电路上,不会产生导致危险发生的电能,间隙可小于50mm
4.3.3燃料储存系统 4.3.3.1充氢接口 充氢接口应符合Is017268.2一2006的规定,应具有能够防止尘土、液体和污染物等进人的防尘 盖,或具备类似功能的其他装置
充氢接口的安装应满足以下要求 安装在可能存在可燃性气体的燃料稀释空间之外,且与带电部件保持至少50 mmm的距离 在安装位置边注明最大加注压力， 能承受来自任意方向的670N的载荷,且不影响到燃料储存系统的气密性 4.3.3.2储氢容器 储氢容器应符合国家相关标准的规定,在无国家标准之前,可参照相关的国际标准
GB/T31037.1一2014 储氢容器若非安置于发电系统外壳内,独立安装的储氢容器应具有防意外操作和碰撞的安全保护 外壳
燃料储存容器若为可更换式,燃料储存容器与发电系统的联接应与发电系统的控制系统有安全连 锁,确保发电系统运行燃料储存容器不发生松动或脱落
4.3.3.3过压(高/低)保护 燃料储存系统应设置过压保护装置,并满足以下要求 发电系统处于运行状态,当压力超过储复容器能的正常工作压力时,应能通过显示屏或声音或 光等方式告知操作者,或提示紧急关机,当压力达到储氢容器能的最大工作压力时应能自动关 机并切断氢气供应 发电系统处于静止状态,当压力达到储氢容器能承受的最大压力时,应通过泄压阀或类似功能 的装置自动向外界放气防止压力过高引起危险,放气口位置应符合4.3.2.4的规定; -当压力低于要求的压力时,应能通过显示屏或声音或光等方式告知操作者,根据危险程度能自 动关机,或提示紧急关机,或自动关机并切断氢气供应
4.3.3.4关闭功能 燃料存储系统应具有手动和自动两种方式关闭燃料供应的方式.当发生氢气泄漏、过压(高/低)时， 应能及时关闭以切断燃料供应,并符合4.8的规定
4.4废气和废水的排放 制造商应根据4.1的规定设计,制造发电系统的废气、废水排放部件
发电系统废气,废水排放应 考虑以下事项 废气、废水的排放应不会引起危险 -在排放燃料废气时,不应导致发电系统周围的氢气浓度超过25%LFL,测试方法见 GB/T24549一2009中4.2.4.1的规定; -可能排出或泄漏出燃料废气的出口应远离可能产生火花或高热的部件,应在可能存在可燃性 气体的燃料稀释空间之外,且与带电部件之间的距离应符合4.3.2.4的规定; -燃料废气排放口禁止堵塞,当排放口因堵塞导致压力过高达到制造商设定的值时,发电系统应 能自动关机并切断氢气供应源
4.5外壳 4.5.1发电系统的外壳应具有足够的强度、刚性、耐用性、耐腐蚀性,起到支撑保护作用,并应满足存 储、运输、安装及最终工作环境条件的要求
4.5.2当发电系统标定为可以在户外使用,并且没有防护装置的时候,需要进行5.6中所规定的淋雨试 验,试验时和试验后,发电系统应可正常运行,同时不应因损坏或部件功能故障引起危险
4.5.3为消除因发电系统外壳、操作杆,把手,旋钮外表面等在正常运行过程中可能与操作人员或环境 接触的部件的温度过高带来的对操作人员或环境的损害风险，上述部件的表面温度应符合表1的规定， 否则应安装防护罩或其他防护装置直到符合表1的规定
GB/I31037.1一2014 表1允许表面温度 部件 最高表面温升值/ 外壳(正常使用中的操作杆除外 60 在正常使用过程中仅短时间握持的操作杆,把手、旋钮 和类似部件的外表面 金属材质 35 陶瓷材质 45 铸模材料(塑料),橡胶或木质材料 60 4.5.4发电系统的外壳应具有保护操作人员不受带电部件、过热部件(温度超过4.5.3规定的温度)等 存在危险性部件的伤害,在带电或过热部位应具有警示标识,警示标识应符合GB/T2894的规定
4.5.5发电系统外壳及外置燃料电池模块的外壳应符合GB3836.4一2010中6.1规定的外壳防护 要求
4.5.6燃料电池模块不论是否装在发电系统封装外壳中,一般要求配有独立的保护罩或外壳或具有类 似功能的装置将其与其他部件隔开,保护罩或外壳或具有类似功能的装置应具有隔热,绝缘的功能,或 采取了防止静电积聚的措施
当无法对燃料电池模块采用保护罩或外壳或具有类似功能的装置时,它 们与周围其他部件之间的距离应在50mm以上
4.6电气安全 4.6.1通用要求 发电系统中的带电部件应符合该部件相关国家标准规定的安全要求
在正常使用过程中,其安全 性不受振动,环境温度以及其他外界因素的影响,发电系统中危险区域中0区和1区内的带电部件应采 取相应的防护措施
4.6.2发电系统内部的导线和元器件 发电系统内部的导线以及元器件应满足以下要求 发电系统使用过程中,内部的导线和元器件能够承受最大电流的使用要求,同时能承受发电系 统正常运行状态下可能产生的任何温度 在制造商规定的允许温度下,发电系统内部的导线和元器件的机械强度不会降低,不会因热膨 胀而超过材料的允许承受的应力,不会损坏邻近的绝缘部件; 内部导线的选用应符合GB3836.4一2010中5.6的规定 -内部导线以及元器件的连接装置应符合G;B3836.4一2010中7.2的规定 -与金属部件接触的内部导线,应有机械保护或加以适当固定以防损坏
4.6.3发电系统外部电路 发电系统外部电路的连接装置应符合GB3836.4一2010中6.2的规定
发电系统电输出的导线应足够长,方便与工业起升车辆上的电插头连接,还应采用基本绝缘方式
并且应有机械保护等相应措施,防止在安装发电系统以及其他情况下导线绝缘的损坏 4.6.4间距 发电系统中导电部件间的间距应符合GB3836.4一2010中6.3的规定
GB/T31037.1一2014 4.6.5绝缘强度 4.6.5.1电压分级 根据发电系统及其内部电路的工作电压(U),将电路分为以下等级,如表2所示， 表2电路的电压分级 工作电压U 电压级别 直流系统 交流系统(15Hz150Hz) 0VU60V 0V
GB/T31037.1一2014 发电系统不会发生意外重启
4.8.5非正常运行 当监控系统监测到发电系统出现过压(高/低,过热、单电池电压过低等非正常运行情况时,应通过 -定方式提醒操作者,如通过显示屏或声音或灯光等方式警示操作者,并根据危险程度能自动关机,或 提示紧急关机,或自动关机并切断氢气供应源和电输出
4.8.6氢气泄漏或积聚安全防护 发电系统中易发生氢气泄漏或氢气积聚的部位(危险区域.0区和1区的稀释范围内),如储氢瓶 口,燃料电池堆上方等,应当安装氢气浓度传感器,并应有相应的安全联锁装置
当发电系统中有氢气 泄漏,氢气积聚浓度达到25%LFL时,控制系统应能通过显示屏或声音或灯光等方式警示操作者;当 氢气积聚浓度达到50%LFL时,应自动切断氢气供应源并自动关机
4.8.7短路或漏电保护装置 发电系统中应有电路短路或漏电保护装置,控制系统应能通过显示屏或声音或灯光等方式警示操 作者,同时可自动切断发电总输出或自动关机或提示紧急关机 4.8.8遥控系统 遥控系统应满足,仅当遥控不会导致不安全条件,并且不会超越安装在本机上的安全保护控制装置 时,方能在发电系统上使用遥控装置
可遥控操作的发电系统在本机上应具有标识明显的操作开关或其他方法可将发电系统与遥控装置 断开,以便于现场操作人员对系统进行检查或维护
该断开装置应在本机上复位后,遥控装置才能 工作
4.8.9系统重新启动的要求 发电系统故障排除后,仅当所有安全保护装置均已被有意复位且开始工作时,发电系统才能开始重 新启动和运行
4.9通风措施 发电系统的通风措施满足如下要求: 制造商应在说明书中明示发电系统使用场所应具备的通风情况 -2000评定的发电系统或工业起升车辆中的危险区域等级,在危险区域0区 根据GB3836.14一 和1区及其燃料稀释空间的范围内应具有强制通风措施或其他方式,稀释、控制可燃性气体的 排放浓度;危险区域中2区可视情况采取监控、强制通风措施或通过控制系统的自动切断氢源 的安全防护功能或其他有效方式预防和解除危险; -当发电系统内部氢气积聚浓度达到25%LFL时,发电系统的通风装置应能自动启动进行稀 释,保证氢气浓度不超过规定浓度
4.10耐振动性 发电系统应具备一定的抗冲击振动的能力,保证正常使用,运输或储存过程中所产生的冲击振动不 会对发电系统各个部件产生损害;不会造成氢气管路系统,储氢部件的损坏和氢气泄漏;不会造成电气 部件电线脱落或碰线,避免因振动导致的短路等现象
发电系统耐振动性应符合5.3的要求
1l
GB/I31037.1一2014 4.11 装卸,运输和存储 发电系统的设计应能够承受或采取适当的预防措施后能承受一25C一55C的运输和贮存温度
制造商也可另行规定替代的温度范围,但应在说明书中进行详细的说明
此外,发电系统及其部件应满足以下要求 能够被安全装卸和运输,在必要情况下应提供用起重机或类似设备进行装卸的适当方法; -设计和包装时应使其能够安全存储而不受损坏(例如具有足够的稳定性和特别加固等)
燃料存储系统在运输时应不含燃料 如有必要,制造商应说明燃料电池系统装卸、运输和贮存的专门方法
如制造商要求在装卸,运输和存储发电系统前后应要对其进行吹扫,发电系统应具有吹扫功能
吹 扫可使用制造商规定的介质,包括但不限于氮气、复气或空气等 4.12燃料加注 在加注氢气时,发电系统应具备能够保证切断燃料储存系统向发电系统其他子系统供应燃料的 功能
4.13使用场所 发电系统使用场所包括运行场所和存储场所,确保上述场所不会因氢气泄漏引起安全事故,应满足 以下要求
-使用场所不能是密闭空间,必须应与外界有空气交换,当自然通风无法满足发电系统制造商说 明书中的安全要求时,应采取强制通风措施达到要求 使用场所应安装氢气探测器以及安全联锁装置,当氢气浓度达到25%LFI时,应发出声/光 报警,并启动通风装置进行稀释 使用和存储的场所应避免可能出现明火/电火花的电源、火源
试验方法 5.1一般要求 用于测试的发电系统应该是制造商生产的代表性产品
试验参考条件如下;温度:15C一35C;大气压力:86kPa106kPa
5.2气密性试验 5.2.1燃料(氢气)和氧化剂(空气)的管路,连接件和承压部件气密性试验 发电系统按照制造商规定程序启动运行,达到制造商规定的正常工作状态之后,停止运行,吹扫发 电系统,并关闭所有气体出口,只留一路气体进口,如图2所示;发电系统的温度降至环境温度;将氮气 或氮气通过配置了减压阀,压力传感器、截止阀和气体流量计等器件的气体试压装置进人发电系统的气 腔人口,在大约1min内逐渐加压至制造商规定的最大允许工作压力(110士5)%,保持此压力30min
记录流量计测量的气体泄漏速率 泄漏率总和,应不会导致燃料电池系统外壳内的氢气浓度超过25%LFL
采用流量计测量气体泄漏速率,流量计精度<1%,所测泄漏率的值应超过使用流量计满量程的 33%
泄漏速率计算见附录A
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GB/T31037.1一2014 气体(叙气或复 B B 说明 -过滤器; -减压阀 -流量计; -压力传感器 截止阀 燃料电池模块的燃料气腔出人口 -燃料电池模块的氧化剂气腔出人口. B 图2燃料电池发电系统燃料(氢气)和氧化剂空气)的管路、 连接件和承受压力部件气密性检查方法示意图 5.2.2冷却剂管路,连接件和承压部件气密性试验 将液体(水或冷却液)通过配置了减压阀、压力传感器,截止阀等器件的通路进人发电系统的冷却剂 腔,该腔出口处于密闭状态,使管路中压力达到制造商规定的最大允许工作压力(110士5)%
试验过程中冷却剂的所有管路连接接头和各个部件连接部位都应无液体泄漏现象
液体(水或冷却液) R1 说明: 过滤器 -诚压阀 压力传感器; 截止阀 截止阀 燃料电池模块的冷却剂流体腔人口
图3燃料电池发电系统冷却剂管路、连接件和承受压力部件气密性检查方法示意图 5.3耐振动性试验 发电系统耐振动性试验应符合GB/Z18333.1一2001的规定
试验后,发电系统应能正常启动和 运行
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GB/I31037.1一2014 5.4尾气氢气浓度检测 5.4.1试验过程 试验过程包括 将氢气浓度探查器安放在排气管中心线的延长线上,距离排气管出口100mm处; a b)开始记录氢气浓度,数据取样间隔不大于10s; 按照制造商规定的程序启动运行发电系统,直至在制造商规定温度下到热稳定状态; 保持该状态10min 按照制造商规定程序关机; 等待10nmin后,按照制造商规定的程序再次启动运行发电系统 保持怠速状态15min; g 完成一次完整的排气吹扫过程; 按照制造商规定程序关机; 停止记录氢气浓度
5.4.2试验结果要求 试验过程中,任何瞬时氢气相对浓度值不得超过25%LFL 5.5绝缘强度试验 发电系统按照制造商规定程序启动运行,达到制造商规定的正常工作状态,然后关机
在不连接负载系统、支架或外壳不连接实验室地线、已加注冷却液和加湿用水、水泵运转的条件下， 按照GB/T18384.32001中的规定,分别测试发电系统正、负输出端相对于支架或外壳的绝缘电阻 检查结果应符合4.6.5.3的规定
5.6淋雨试验 当发电系统标定为可以在户外使用,并且没有防护装置的时候,应根据GB4208一2008进行淋雨 试验
试验时和试验后,发电系统应符合4.5.2的规定
电磁兼容性试验 55 .7 5.7.1发射试验 在居住、商业和轻工业环境中,按照标准GB17799.3一2012中的试验方法进行检测,检测结果应符 合GB17799.3一2012中11的发射限值规定
在工业环境中,按照标准GB17799.4一2012中试验方法 进行检测,检测结果应符合GB17799.4一2012中11的发射限值规定 5.7.2抗扰度试验 在居住、商业和轻工业环境中,按照标准GB/T17799.1一1999中试验方法进行检测,检测结果应 符合GB/T17799.1一1999中3的规定
在工业环境中,按照标准GB/T17799.2一2003中试验方法进 行检测,检测结果应符合GB/T17799.2一2003中3的规定
5.8报警与关机试验 5.8.1氢气泄漏或氢气积聚情况下发电系统的报警与关机试验 本试验应对安装在发电系统内的每个氢气浓度传感器分别进行
按照制造商规定程序启动发电系 14
GB/T31037.1一2014 统后,发电系统应处于正常工作状态
氢气探测器的测试条件为25%LFL和50%LFL,可以选用下列方法达到 a)将氢气浓度传感器放置在一个容器中,该容器内的氢气浓度可以调节和控制 b根据氢气浓度传感器的信号输出特性,用一个信号发生器取代氧气浓度传感器,向系统输人与 测试条件相对应的信号
当测试条件为氢气浓度达到25%LFL时,发电系统应可以正常工作,但是控制系统应在10s内通 过显示屏或声音或灯光等方式警示操作者
维持该测试条件10nmin,警示信号应持续工作
当测试条件为氢气浓度达到50%LFL时,发电系统的控制系统应在10s内自动切断氢气供应源 并自动关机
自动关机以后,将氢气浓度降到25%LFL以下,在没有人工复位的情况下,发电系统应 不能正常启动
5.8.2紧急关机与重新启动试验 按照制造商规定程序启动发电系统,发电系统应处于正常工作状态
触发本机上的紧急关机按钮
发电系统应满足4.8.3规定的要求
完成紧急关机后,在没有人工复位的情况下,发电系统应不能正常肩动,重新启动应满足4.8.9 规定
5.8.3燃料废气排放口堵塞自动关机试验 按照制造商规定程序启动发电系统,发电系统应处于正常工作状态
堵塞发电系统的燃料废气排 放口,当排放口因堵塞导致压力过高,达到制造商设定的值时,发电系统应能满足4.8.5的要求,自动关 机,并切断氢气供应源
故障排除后,发电系统应能正常启动
5.8.4电路过流的报警与关机试验 提供超过额定输出电流100%的过流信号至发电系统,电路短路保护装置应启动,同时控制系统应 立即通过显示屏或声音或灯光等方式警示操作者,并且应可自动切断发电总输出或自动关机或提示紧 急关机
被切断发电总输出或自动关机的发电系统应满足4.8.7规定的要求
5.9燃料储存容器安全联接的连锁试验 如发电系统采用可更换燃料储存容器,燃料储存容器与发电系统的联接应与发电系统的控制系统 有安全连锁,若燃料储存容器与发电系统未能正确联接,如处于断开状态,发电系统应不能正常启动或 运行,并提供声,光警示;如发电系统处于正常运行状态时,断开燃料储存容器与发电系统的联接,发电 系统应能自动停机,并提供声,光警示
5.10发电系统表面升温试验 5.10.1试验过程 本试验旨在测量发电系统外壳、操作杆,把手,旋钮等外表面在正常运行过程中可能与操作人员或 环境接触的部件的表面温度升温情况
试验环境温度:l5C一35 试验前应利用热电偶胶或高温胶带将热电偶粘贴在事先选定的量测点处,同时应监控测试过程中 的环境温度
试验按如下步骤进行: 启动温度数据采集仪,将采样间隔设定为5s; a 15
GB/I31037.1一2014 b发电系统按照制造商规定程序启动运行,达到制造商规定的额度功率输出状态,并维持此 状态; 监控各量测点温度,当所有量测点的温度都满足如下情况时,则判定发电系统达到温度平衡状 态:任意间隔15min的两个温度的变化不超过3C或绝对工作温度的1%以二者中数值大者 为准); D 待发电系统达到温度平衡状态后,按制造商规定程序关机 停止温度数据采集仪,保存数据; e f 用达到温度平衡状态后各量测点的温度减去试验时的环境温度,即为各量测点的温升值
5.10.2试验结果 温升值应符合表1的规定 标识 -般要求 6.1 应对发电系统上所有需要注意安全的部位进行标识,安全标识应符合GB/T2894的规定
发电系统的标识 6.2 每个发电系统都应配备有数据铭牌及标签的组合,保证易读,便于系统正确安装和使用
标识中应清楚说明使用限制,尤其应说明燃料电池发电系统应在具有足够通风条件的区域使用
铭牌/标签应包括以下内容 a)制造商的名称(带商标)与地址; 型号和产品名称; b) 发电系统的序列号和生产日期; d)燃料电池的类型; 电输出参数(额定功率/电压/电流类型/频率/相); 辅助功率消耗 寸; g h)重量(发电系统重量、配置重量); 发电系统预期工作的环境温度范围(最低和最高),单位为摄氏度(C) i 加热电路若适用);额定热输出,最大流量、压力、温度; k 提醒工作人员潜在人身伤害或设备损坏的警示标志,以及安装操作指示; 执行标准号; m使用注意事项
若燃料电池发电系统根据GB3836.14一2000评定为危险区域类别,则应对其进行相应标识 6.3部件的标识 应对用户需要接触的部件进行标识,以便与技术资料中的燃料电池发电系统图纸进行核对
警示标志应放置在合适的位置,应对电气危险、氢气危险、,高热部件和机械危害进行标识 人机界面中使用的控制装置,视觉指示器以及显示器(尤其是与安全有关的),应将其功能清楚地标 识在表面或相邻的地方
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GB/T31037.1一2014 产品说明书 本部分只涉及产品说明书中涉及安全方面的相关规定
制造商应在说明书中告知用户发电系统的正常运行的相关参数,确保发电系统安全运行,相关参数 至少包括: 发电系统所使用的燃料类型; 燃料储存装置工作压力; 发电系统所用反应气的工作压力范围; 发电系统运行温度,及最高运行温度; 适用的工业起升车辆; 室外或室内使用,及室内使用时的通风要求
制造商应在说明书中注明加氧口的型号,注明储氧装置的型号、最大工作压力、工作温度及其他涉 及安全的参数
制造商应明确指出发电系统维护时的安全注意事项
制造商应在说明书中注明发电系统存储及运输的要求,给出发电系统在运输或存储过程中应采取 的安全措施
制造商应明确指出当发电系统通过显示屏或声音或光等方式告知操作者发生故障或危险时,操作 者应采取的安全措施
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GB/I31037.1一2014 附 录A 规范性附录 泄漏量计算 考虑到不同试验气体在泄漏速率上的不同,当采用氨气或氮气做试验气体,都应校正为氢气的泄漏 速率并记录,泄漏速率应该按照式(A.1)校正 A.1 R=gd/gee 式中: 燃料气体泄漏速率,NmL/、或NmL/min; qndl 试验气体泄漏速率,NmL/s或NmL/min 9tes1t -修正系数,见式A.2)或式(A.3)
R=(d/d)1" A.2 式中: 试验气体的比重; lee 燃料气体的比重
dlel 或者 R (A.3 =Mte/Mhet 式中: 试验气体的绝对黏度; 从est 燃料气体的绝对黏度
从el 应采用式A.2)和式(A.3)计算修正系数R,取较高值
记录气体泄漏速率,试验气体,修正系数(R),气体通过减压阀的流速率
如果因为压力滞后现象 或压力设定而在试验中没有采用泄压装置,总泄漏值应该是测得值与泄压装置在最大燃料供应压力下 的单独测得的泄漏量之和
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GB/T31037.1一2014 参 考 文 献 [1 GB/T2900.35一2008电工术语爆炸性环境用设备 [2] GB/T27748.1一2011固定式燃料电池发电系统第1部分;安全
工业起升车辆用燃料电池发电系统第1部分：安全GB/T31037.1-2014
随着环保意识的不断提高，燃料电池作为一种新型的清洁能源逐渐得到重视。在工业起升车辆中，燃料电池发电系统的应用也日益普及。然而，由于燃料电池存在易燃、有毒等特性，其使用过程中安全问题尤为重要。
为了确保工业起升车辆使用燃料电池发电系统的安全性，国家制定了相关标准GB/T31037.1-2014。该标准规定了燃料电池发电系统的安全要求和试验方法。
在使用燃料电池发电系统时，必须遵循以下安全要求：
- 燃料电池发电系统必须符合国家的安全标准和法规。
- 燃料电池发电系统必须具备完善的保护措施，以应对各种意外情况。
- 工业起升车辆使用燃料电池发电系统的操作人员必须经过专业培训，并持有相应的证书。
- 在燃料电池发电系统运行期间，应定期检查其是否存在故障，并及时维修。
- 燃料电池发电系统必须安装在符合要求的环境中，避免高温、潮湿等条件对其产生不良影响。
此外，GB/T31037.1-2014还规定了多项试验方法，以确保燃料电池发电系统的安全性。其中包括静态压力试验、温度循环试验、振动试验等。
总之，工业起升车辆使用燃料电池发电系统的安全问题需要引起足够的重视。只有严格遵守相关安全标准和法规，并采取必要的保护措施，才能确保其正常运行并提高工作效率。
