設備名稱：四綜合環境模擬測試裝備

*章 項目概況

一.1. 設備組成

(1) 環境溫度模擬系統

(2) 環境濕度模擬系統

(3) 海拔模擬系統

(4) 冷卻模擬

(5) 雙向直流電子負載

(6) 數據采集系統

(7) 環境氣體組分模擬系統

(8) 可燃氣體安全濃度監測及保護系統

一.2. 設備功能用途

提供所需的模擬環境，包括溫度、濕度、氣壓、氣體組分等等等。

一.3. 標準依據

(1) GB/T 150.1-2024 壓力容器 第 1 部分：通用要求

(2) GB 4962-2008 氫氣使用安全技術規程

(3) GB/T 20801（新標準所有部分） 壓力管道規范 工業管道

(4) GB/T 20936（新標準所有部分） 爆炸性環境用氣體探測器

(5) GB/T 24554-2022 燃料電池發動機性能試驗方法

(6) GB/T 29729-2022 氫系統安全的基本要求

(7) GB/T 33979-2017 質子交換膜燃料電池發電系統低溫特性試驗方法

注：如國家、行業、地方或者其他頒布新標準，按照新標準實施。

一.4. 使用環境

第二章 環境溫度模擬系統

二.1. 工作倉體

1.試驗室內部尺寸：≥5.0m（長）×5.0m（寬）×3.5m（高）；

2.門檻離地高度不超過 50mm，試驗倉大門前方配備升活動斜坡，方便產品進出試驗

倉；

3.試驗倉門：雙開門，門框尺寸≥2200×2500mm（寬×高），倉門的保溫功能等同于

環境倉倉體，所有門均帶有電加熱門框，并配置防爆鏈，滿足防爆安全設計；

4.門密封：采耐高低溫的硅橡膠密封，工作室與連接口密封可靠，不漏氣、不泄溫；

5.倉體密封材料采用進口硅橡膠，安全可靠，抗老化性好，確保溫濕度試驗時不會出現

滲漏；

6.觀察窗：環境倉緊鄰設備監控間的側墻上安裝防爆承壓玻璃窗，矩形窗長寬約 40×60cm，防爆玻璃厚度≥20mm，窗上帶除霜加熱裝置，用以在設備監控間觀察，保證在任何時候可以清晰地觀察試驗倉內試驗樣品的試驗狀況。

7.人員進出通道：環境倉側面設人員進出通道，方便實驗時人員進出倉體且不會大量影響倉內溫度變化；

8.照明燈：箱內設有耐高低溫的照明燈，并在外部配置 UPS 電源，可作為應急燈使用。 防爆等級 ExdⅡ CT4；

9.防爆耐低溫（溫度不低于-50℃）攝像頭：≥2 個；

10.測試孔：試驗倉預留氣體管道、冷卻管道、電氣管道等。所有管道應良好接地，電纜管道應鋪設于網格地板下。所有管路及電纜均通過專用通道進出試驗倉，通道數量留有余量，方便以后擴展。測試孔尺寸、安裝位置及數量可根據采購人要求；

11.試驗倉倉體預置與交流阻抗測試設備對接的電氣接口端子；

12.倉內預置被測件的供氫系統管道接口，配備壓力表、減壓閥、安全閥、截止閥等；

13.倉內預置被測件的冷卻管道接頭 2 個。

二.2. 倉內溫度模擬

1.環境溫度模擬范圍：-50℃~90℃；

2.溫度控制偏差：≤±1℃（不帶載，靜態，常壓），≤±2℃（倉內帶載 150 kW 散熱量以內，動態，常壓）；

3.降溫速率：≤70 min（+40℃～-50℃范圍，全程平均，常壓，不帶載）；

4.升溫速率：≤80 min（-50℃～60℃范圍，全程平均，常壓，不帶載）；

5.被測件散熱器在試驗倉內時，設備制冷能力滿足燃料電池系統在溫度≥-50℃環境下的150kW 倉內散熱負荷，倉內溫度能保持持續穩定（動態工況下）。

二.3. 循環風及加熱系統

二.3.1. 循環風道

1.循環風機采用滿足涉氫使用要求的防爆循環風機；

2.循環風量根據倉內熱量情況進行自主調節，以減小對試驗準確度的影響；

二.3.2. 加熱系統

加熱類型：采用中間介質加熱方式，避免對倉內氣體進行直接加熱，確保涉氫試驗時的倉內安全。

第三章 環境濕度模擬系統

第四章 海拔模擬系統

四.1. 海拔氣壓模擬

1.模擬海拔高度5500 米；

2.被測件進排氣氣壓模擬范圍：50 kPa.A ~100 kPa.A；

3.壓力模擬變化速率：由常壓降低至 50 kPa.A 所需時間≤30 min；

4.氣壓模擬較大進氣流量：≥15000 slpm；

5.進氣溫度控制范圍：-50℃~45℃；

6.進氣氣壓控制精度：≤±1kPa（帶載，穩態時）；≤±2kPa（帶載動態，動態 3 分鐘

后；3 分鐘內較大≤3kPa）；

7.排放氣壓控制精度：≤±3 kPa（帶載，動態 5 分鐘后；5 分鐘內較大≤±5 kPa）。

四.2. 新風系統

1.新風風量：≥1500 m3/h；

2.常壓新風系統：常壓新風系統可根據運行的工況的不同自控控制與調節新風量，試驗循環工況始終保持倉內微正壓（0～100Pa）。

3.海拔模擬新風系統：新風進氣量通過流量控制閥控制，新風露點溫度＜-40℃。

4.新風補償過程中不影響環境倉內溫度精度和波動度要求。

第五章 冷卻系統

采用冷水塔，提供冷卻循環水，為各個機組降溫散熱。

1.被測件冷卻系統由水泵、熱交換器、溫控閥、冷卻塔及配套管路組成，具備在室外環境溫度為-10℃~40℃范圍內均滿足測試散熱需求的能力；

2.被測件冷卻液介質：乙二醇水溶液；

3.被測件額定散熱功率：≥500kW；

4.冷卻液流量：≥1000LPM；

5.燃料電池系統冷卻液的溫度控制范圍為：滿足 50℃~70℃；

6.具備溫度測量以及冷卻液溫度控制功能，穩態運行狀態下溫度控制偏差±0.5℃，變負

荷動態運行過程中冷卻溫度波動不超過 3℃；

7.用于被測件冷卻的熱交換器放置于倉內并預留冷卻管路接口，滿足 GB/T 24554-2022 中低溫浸機的測試條件要求。

第六章 雙向直流電子負載

1.直流側額定功率≥300kW，直流輸出電壓范圍為12-1000V，直流輸出電流范圍為0-1000A；

2.具備恒電流控制模式、恒電壓控制模式、恒功率控制模式等；

3.具備 RS485/CAN/TCP 等通訊功能，可與環境倉上位機軟件進行聯動。

第七章 數據采集系統

七.1. 數據采集設備

1.溫度傳感器采集誤差±0.5℃；

2.壓力傳感器采集誤差±0.1kPa；

3.濕度傳感器誤差±1%RH；

4.數據采集頻率1Hz。

七.2. 上位機控制軟件

1.用戶操作界面友好且簡潔，可以對各子系統的運行狀態實時顯示和監控，支持用戶對各子系統部件進行手動和自動操作；

2.聯合控制：測試臺架控制器與試驗倉控制器通過通訊連接可以聯合控制，可實現溫度、壓力、濕度、氫氣濃度的采集，并可控制試驗倉設定曲線運行，停止等；

3.具備用戶權限管理功能、歷史數據導出功能、實時數據處理與繪制曲線功能；設備的設定值和采樣值及采樣時間支持用戶自定義，儲存時間12 個月；可在 PC 機上顯示或打印或可轉換為可讀取的 Excel 數據文件；

4.支持用戶根據測試需求對運行工況自定義編寫并自動執行，可設置20 條試驗程序，每個程序較大 50 步，可設置999 個循環，程序之間可鏈接；具有斷電記憶功能，可設定選擇繼續完成或從新開始試驗；

5.具備故障報警、故障信息顯示與故障處理功能、支持故障日志記錄及導出功能，需給出故障現象及維修建議；支持與電子負載、倉內可燃氣體濃度檢測與安全聯動系統進行聯動；

6.具備 2 路 CAN 硬件和軟件通訊設備，支持 CANFD 和 CAN2.0，可根據用戶提供的DBC 文件導入并與被測件建立實時通訊，可根據 DBC 內容進行數據發送和接收，支持 CAN原始報文記錄和篩選信號數據；

7.預留 TCP/WIFI 通信接口，支持遠程數據訪問和實時數據傳輸交互。

作用：用于試驗室設備控制。本地+遠程。

組成：包括硬件系統和軟件系統兩部分。收集儲存數據，發布命令，集成控制系統。

第八章 環境氣體組分模擬系統

1.支持被測件進氣側的環境氣體組分模擬（如 O2 濃度、N2濃度）；

2.氣體組分模擬控制精度≤10%。

第九章 可燃氣體安全濃度監測及保護系統

九.1. 尾氣回收及處理系統

1.具備對混合尾氣中液態水進行分離及后續氫/空混合氣的安全回收；

2.支持 NH3/H2/N2O 濃度同步檢測，NH3 監測范圍滿足 0-5000ppm，H2 監測范圍為滿足0~3000ppm，N2O 監測范圍滿足 0-300ppm，測量精度≤±1% FS；

3.支持高溫、高濕等復雜工況下的動態連續監測，采樣頻率1Hz；

4.支持濃度閾值聲光報警及安全聯動功能。

九.2. 倉內安全保護與處理系統

1.氣體探測器：測量范圍：滿足 0~40000ppm；分辨率：≤10ppm，使用溫度范圍：滿足-50~200℃；可測氣體：氫氣（H2）；

2.氣體泄漏檢測報警：設備配有2 支氫氣濃度傳感器，當倉內氫氣泄漏，并達到一定濃度時，發出報警，并自動開啟排風，將倉內的氫氣排出。可與滅火裝置聯動；

3.氣體泄漏檢測報警及處理：配備緊急排風處理裝置，包含防爆風機、流量計及相關的管道。并在防爆風機前的管道內設置氫氣濃度傳感器；

4.七氟丙烷自動滅火裝置：設備具有自動滅火裝置，可設置與可燃性氣體檢測探頭或溫度傳感器聯動，在測試樣品著火時釋放七氟丙烷進行滅火。滅火劑重量≥75 kg,滅火噴頭數量≥4 個，噴頭需合理布置于環境倉內部，可與氣體探測器聯動。

5.急停開關：在控制室內和環境模擬測試裝備外部安裝2 套緊急停止按鈕。

6.氫氣防爆安全策略具有獨立安全控制和多級報警，氫電安全聯動及互鎖。執行聯動，提供詳細技術方案。

7.倉外氫氣濃度傳感器：試驗倉外也配置 2 支氫氣濃度傳感器，當倉外的氫氣濃度超高時，設備自動停止，并發出報警提示，并發送給測試臺架及房間防爆控制系統，臺架停止工作，房間防爆控制系統開啟排風系統，將氫氣排出室外。

九.3. 氫氣供應系統

1.氫氣供應單元具備接入外部長管拖車供氫的功能以及高壓供氫管路故障檢測功能；

2.氫氣供應單元由一級減壓模塊和二級減壓模塊共同組成，滿足連接氣瓶集裝格或者長管拖車的使用要求，滿足氫氣供應流量≥4000slpm；

3.氫氣一級減壓模塊由手閥、源端壓力監測裝置、過濾器、減壓閥、止回閥、阻火器、排空管等組成，源端壓力裝置測量范圍為 0~35MPa（精度≤±0.5%FS），源端壓力控制范圍為0~3MPa；

4.氫氣二級減壓模塊由手閥、供氣端壓力監測裝置、流量計、過濾器、減壓閥、止回閥、阻火器、排空管等組成，供氣端壓力裝置測量范圍為0~4MPa（精度≤0.5%FS），供氣端壓力控制范圍為0~2.5MPa；

5.氫氣一級減壓模塊和二級減壓模塊的供應管道采用 316 不銹鋼材質，管徑滿足≥4000slpm流量的供應要求；

6.具備氫濃度檢測裝置，當檢測到氫濃度超標時，聯動環境倉及相關輔助裝置停機并關閉氫氣供應閥門，并使用氮氣對氫氣管道進行吹掃，吹掃氣體通過排空管進行排空。