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01标准简介
ECE R134标准适用于:氢燃料车辆压缩氢气储存系统和氢燃料车辆压缩氢气储存系统专用部件的安全性能。本文节选其中压缩氢储存系统特定组件的测试程序进行解析。
02TPRD(压力泄放阀)资格性能测试
使用符合ISO 14687-2/SAE J2719标准的氢气进行测试。除非另有规定,所有测试均在环境温度20(±5)℃下进行。TPRD资格性能测试规定如下:
2.1. 压力循环测试。
使用五个TPRD在符合ISO 14687-2/SAE J2719标准的氢气条件下进行11000次内部压力循环。前五个压力循环在2(±1)MPa和150% NWP(公称工作压力)(±1 MPa)之间进行;剩余循环在2(±1)MPa和125% NWP(±1 MPa)之间进行。
前1500个压力循环在TPRD温度85℃或更高条件下进行。剩余循环在TPRD温度55(±5)℃条件下进行。
最大压力循环速率为每分钟十个循环。
此测试后,TPRD应符合漏气测试(第2.8节)、流量测试(第2.10节)和台架激活测试(第2.9节)的要求。
2.2. 加速寿命测试。
使用八个TPRD样品进行测试;三个在制造商指定的激活温度Tact下测试,五个在加速寿命温度Tlife = 9.1 x Tact^0.503下测试。
TPRD放置在能够恒定控制(±1℃)温度的烘箱或液体浴中。TPRD入口处氢气压力在保持在125% NWP(±1 MPa)。压力供应可以位于烘箱或液体浴之外。
每个阀单独加压或通过汇流系统加压。如果使用汇流系统,每个压力连接包括一个止回阀,以防止单个样品失效时系统的压力耗尽。
在Tact条件下测试的三个TPRD应在十小时内激活。在Tlife条件下测试的五个TPRD在不少于500小时内不得激活。
2.3. 温度循环测试
(a) 将未加压的TPRD放置在-40℃或更低温度的液体浴中至少两小时,然后在五分钟内转移到+85℃或更高温度的液体浴中,并在该温度下保持至少两小时,最后在五分钟内转移到-40℃或更低温度的液体浴中;
(b) 重复步骤(a),直到完成15个循环;
(c) TPRD在-40℃或更低温度的液体浴中至少保持两小时,通入氢气在2 MPa(+1/-0 MPa)和80% NWP(+2/-0 MPa)之间循环100个周期,试验时液体保持在-40℃或更低温度;
(d) 试验结束后,TPRD应符合第2.8段的漏气测试要求,但漏气测试应在-40℃(+5/-0℃)条件下进行。漏气测试后,TPRD应符合第2.9段的台架激活测试要求,然后进行第2.10段的流量测试。
2.4. 耐盐雾腐蚀测试
测试两个TPRD样品。移除所有非永久性出口盖后,将TPRD按照制造商推荐的程序安装在测试夹具中,以便外部暴露与实际安装一致。每个样品在pH值分别调整为4.0±0.2(通过添加比例为2:1的硫酸和硝酸)和10.0±0.2(通过添加氢氧化钠)的盐溶液喷雾(雾)测试中暴露500小时。喷雾(雾)测试按照ASTM B117《盐雾(雾)试验设备操作的标准实践》进行,雾室内的温度保持在30-35℃。
测试后,每个TPRD应符合第2.8段的漏气测试、第2.10段的流量测试和第2.9段的台架激活测试的要求。
2.5. 车辆环境测试
耐汽车外部流体侵蚀性能的测定通过以下试验进行:
(a) 将TPRD的进出口连接或封闭,按照制造商的安装说明。TPRD的外表面在20(±5)℃下暴露于以下每种液体中24小时:
(i) 硫酸(体积分数为 19%的硫酸水溶液);
(ii) 氢氧化钠(质量分数为 25%的氢氧化钠水溶液);
(iii) 硝酸铵(质量分数为 28%的硝酸铵水溶液);
(iv) 挡风玻璃清洗液(体积分数为 50%的甲醇和水的挡风玻璃清洗液)。
必要时补充液体,以确保整个测试期间完全暴露。每种液体分别进行不同测试。一个组件可用于按顺序暴露于所有液体。
(b) 暴露于每种化学物质后,组件应擦干净并用水冲洗;
(c) 组件不应显示出可能影响功能的物理退化迹象,特别是:裂纹、软化或膨胀。表面变化如凹坑或染色不视为失败。在所有暴露结束后,TPRD应符合常温泄漏测试和液压强度测试要求。
2.6. 应力腐蚀裂纹测试
对于含有铜基合金(例如黄铜)组件的TPRD,使用一个TPRD进行测试。
所有暴露于大气中的铜基合金组件应进行脱脂处理,然后连续暴露于维持在玻璃室中的潮湿氨气-空气混合物中十天。玻璃室底部维持至少20 ml/L室容积的氨水,具体比重为0.94。样品位于玻璃室底部的氨水溶液上方35(±5)mm处,并支撑在惰性托盘上。潮湿氨气-空气混合物在35(±5)℃下保持在大气压中。
铜基合金组件不应因该测试而出现裂纹或分层。
2.7. 跌落和振动测试
(a) 六个TPRD样品从2米高度在环境温度(20±5℃)下跌落到平滑的混凝土表面。每个样品在初始冲击后允许在混凝土表面上弹跳。每个样品在六个方向(三个正交轴的对立方向:垂直、横向和纵向)中跌落。如果每个六个跌落样品没有显示出表明该部件不可使用的可见外部损伤,则应进行步骤(b);
(b) 每个在步骤(a)中跌落的六个TPRD样品和一个未经过跌落的额外样品,按照制造商的安装说明安装在测试夹具中,并在三个正交轴(垂直、横向和纵向)上振动30分钟。使用2.5 g的加速度,10分钟内扫描10至500 Hz的正弦频率范围来确定共振点。共振点是通过振动幅度的显著增加来识别的。如果在该范围内未找到共振点,则测试应在40 Hz下进行。此测试后,每个样品不应显示出表明该部件性能受损的可见外部损伤。它随后应符合第2.8段的漏气测试、第2.10段的流量测试和第2.9段的台架激活测试的要求。
2.8. 漏气测试
在常温环境、高温和低温下测试未经过其他设计资格测试的TPRD。在测试前,每个温度条件下的样品在温度控制的流体(或等效方法)中浸泡一分钟。如果没有观察到气泡,则样品通过测试。如果检测到气泡,则通过适当方法测量漏气率。总氢气漏气率应小于10 Nml/hr。
2.9. 台架激活测试
先使用两个新的TPRD在未经过其他设计资格测试的情况下进行测试。然后对预先测试过的样品(预先测试过按照第2.1、2.3、2.4、2.5或2.7节)进行台架激活测试。
(a) 测试装置由能够控制空气温度和流动以在TPRD周围空气中实现600(±10)℃的烘箱组成。TPRD不直接暴露于火焰中。TPRD根据制造商的安装说明安装在夹具中;
(b) 在烘箱中放置一个温度传感器以监测温度。在运行测试前,温度在试验要求范围内保持两分钟;
(c) 将加压的TPRD插入烤箱中,并记录该阀启动所需的时间。在将其插入烤箱之前,先对一个新的(未经测试的)TPRD进行加压,加压压力不超过 25%的NWP(即预先测试的压力);并且对一个新的(未经测试的)TPRD进行加压,加压压力达到 100%的NWP;
(d) 先前接受过其他测试的TPRD,其启动时间应不超过新TPRD在加压至最大工作压力 25%时的基准启动时间两分钟。;
(e) 两个未经过预先测试的TPRD的激活时间差不得超过2分钟。
2.10. 流量测试
(a) 测试八个TPRD样品的流量能力。这八个TPRD样品包括三个新的TPRD和五个完成先前测试的TPRD:第2.1、2.3、2.4、2.5和2.7节;
(b) 每个TPRD根据第2.9段激活后,无需清洁、拆卸部件或重新调整,每个TPRD即经受使用氢气、空气或惰性气体的流量测试;
(c) 流量测试在2(±0.5)MPa的气体入口压力下进行。出口处于环境压力。记录入口温度和压力;
(d) 流量测量精度在±2%以内。八个TPRD中测量的最低值不得低于最高流量值的90%。
上海汽检能够按R134国际标准要求完成全部测试内容,助力TPRD出口至欧盟等氢燃料电池海外市场,同时可以参照GB/T 35544-2017、EC79 、GB/T 12245 开展减压阀、过滤器、单向阀等开发验证测试,并可以完成GB/T 26779-2011中加氢口全部认证测试。
03总结
ECE R134标准通过10类系统性测试,构建了覆盖机械强度、极端环境、化学腐蚀、温度冲击及功能可靠性的全维度验证体系。其核心在于确保TPRD在氢燃料车辆全生命周期中,面对压力波动、温度剧变、振动冲击等严苛工况时,仍能精准触发、稳定泄压,为高压储氢系统提供毫秒级的安全保障。
关于我们
上海机动车检测认证技术研究中心有限公司氢能与燃料电池检测研究实验室配备50间独立试验室单元,纵向覆盖制氢-储化-加氢-用氢全链条环节,横向以测评认证服务为基础,扩展至标准规范、咨询设计、培训实训、装备开发、产业规划等全产业链条服务能力,致力于以泛能源为平台,形成完整的合格评定、标准、计量技术链条,构建氢能质量保证体系。
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