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阀控式铅酸式蓄电池的维护工作探讨
 
慧聪网   2005年9月14日9时8分   信息来源:中国机电贸易网    

    对阀控式铅酸式蓄电池的维护工作进行了初步探讨。

  由于阀控式铅酸电池(VRLAB)具有以下优点:

  可卧放、叠放,可与通信设备放置在一起,节省空间;贫液设计省去了在维护中进行比重测量,适合大电流放电;在一般情况下氢氧复合较好,不会产生氢气;充电不会产生酸气而污染环境,等等。因此,在通信领域已被广泛使用。

  在20世纪90年代初刚刚使用阀控式蓄电池时,曾被称为“免维护电池”,这实际上是一种误导,加上早期遥阀控式蓄电池产品的质量不高,在使用中经常会出现这样或那样的一些故障。

  当然,随着计算机技术的发展,大规模集成电路器件的不断涌现,以及开关电源、UPS电源技术等的不断完善,电源系统设备已取得了不小的进步,在供电的安全性和可靠性等方面都有了较大的提高,电源系统设备维护的工作量也减少了许多。但尽管如此,与电源系统设备配套的阀控式蓄电池,却仍然不时地出现一些故障。因此对阀控式蓄电池的维护,不论在直流供电系统还是在交、直流不间断供电系统中,都是至关重要的。

  那么,在目前的条件下怎样才能维护好阀控式蓄电池呢?笔者就这一问题想谈一下个人的看法。

  首先,应分析一下阀控式蓄电池运行的质量问题。阀控式蓄电池运行的质量是由三个方面决定的:一是产品质量,二是安装质量,三是运行维护质量。这三个方面应该说都是十分重要的。特别是产品质量。这是保持阀控式蓄电池有较好运行质量的关键,与蓄电池生产过程中的各个环节,即从制造铅粉到封装入库的每道工序都有关连。因此,要对板栅的厚度、重量,铅膏的配方,隔板的透气性,安全阀的技术设计,电解液的灌装方式及对电解液注入量的控制、合成的方式,壳体材料及壳盖与极桩、壳盖与壳体间的密封等诸方面、诸环节进行严格的把关。

  对于安装质量,也包括储存、安装、容量实验等多个方面。这些方面均会直接影响阀控式蓄电池日后的运行和维护工作,因此在搬运储存的过程中应注意不要发生碰撞,在安装过程中要注意汇接条与电池极桩之间的吻合,小心将不平的极桩整平。在紧固极桩时,所用的力量既不能太大也不能太小。如太大,会使极桩内的套溢扣,力量太小又会造成汇流条与极桩接触不良,因此安装中最好采用厂家提供的有过力脱扣的扳手,或按照厂家提供的参考公斤力,使用相应的公斤的扳手。在安装中还液压注意以下方面:一、要使蓄电池与直流屏之间各组蓄电池正极与正极、负极与负极的长短尽量一致,以在大电流放电时保持电池组间的运行平衡;二、要使电池组的正、负极汇流板与电池汇流条间的连接牢固可靠;三、在安装后,千万不要忘记给电池补充充电。

  对于维护质量,也要确保阀控式蓄电池正常运行的重要方面。如果维护质量较高,就能使阀控式蓄电池发挥最大的效能和延长使用的寿命。因此电力维护人员要在充分理解阀控式蓄电池产品说明书所提出的各项要求的前提下从事维护工作,并在维护工作中弄清以下几方面的关系和问题;

  (1)温度与容量的关系

  以GNB电池(阀控式蓄电池)在互联网上给出的大致标准是:25℃时,蓄电池的容量为100%;在25℃以下时,每升高10℃蓄电池的容量会减少一半;而在25℃以下时,温度与容量的关系如美1所示。

  阀控式蓄电池的容量是随着温度的变化而变化的,维护人员必须认真做到根据实际温度的变化合理地调整蓄电池的放电电流,同时要控制好蓄电池的温度使其保持在22℃~25℃以内。

  (2)充电、放电与寿命、容量的关系

  a.充电与寿命的关系

  对阀控式铅酸蓄电池的维护需要建立精确的充电制度并加以实施,才能使该蓄电池达到最优的性能和最长的使用寿命[1],国内外大量研究的结果表明,充电方式决定了蓄电池使用的寿命,有一些蓄电池与其说是使用坏的,不如说是充电方式不妥被损坏的。在这方便,国内有许多蓄电池生产厂家和科研院所或学校都做过类似的实验。例如有一个单位,将蓄电池分成了两组进行实验,一组采用普通恒压限流方式进行全容量寿命的试验,另一组则采用阶段恒流充电方式控制充电的容量,并在充电后期采用短时间中等电流冲击方式进行容量循环寿命的试验。结果,两组蓄电池因采用不同的充电方式而得到相差甚大的循环寿命,其中采用阶段恒流充电方式的蓄电池循环寿命较长。可见,目前被广泛采用的恒压限流充电方式,特别在充电后期是有相当缺憾的。由于目前使用的整流设备,特别是开关电源不具备恒流特性,采用第二种充电的方式还存在一定的困难,因此对这个问题还需要做进一步的探索。

  除此之外,目前有些科研部门都在探索用脉冲充电的方式对阀控式蓄电池充电。主要的过程是将脉冲充电分成一个或几个阶段,每个阶段有数个脉冲周期。如整个过程为充电10min?停充3min?放电3s?停放1.75min,最后阶段为充电15min并静止放置数h,使电解液降温等等。据说这种方法比较理想,可以消除硫酸化[2]。

  b.放电与容量的关系

  大家知道,不同倍率的放电电流会使蓄电池有不同的容量。

  在通信电源直流供电系统中配置的蓄电池容量也不同的,对蓄电池在实际放电电流下运行的容量应有一个准确的计算。  这里值得注意的是,在小电流放电条件下形成的硫酸铅,要氧化还原是十分困难的,这是因为在小电流放电下形成的硫酸铅颗粒的尺寸远比大电流放电条件下的尺寸大,就是说在大电流条件下晶体形成的速度要比小电流条件下慢,晶体来不及生长就很快被氧化还原了,因而颗粒比较小。而在小电流条件下,较大的硫酸铅晶体就不容易被还原。如硫酸铅晶体长期得不到清理,必然会影响蓄电池的容量和使用寿命。

    (3)不均衡性对阀控式蓄电池的影响

  有关的研究结果表明:板栅不同部位合金成分与结构的分布均有所不同,因而会导致板栅电化学性能的不均衡性[3],这种不均衡性又会使在浮充和充、放电状态下的电压产生差异,且会随着充、放电的循环往复,使这种差异不断增大,且会随着充、放电的循环往复,使这种差异不断增大,形成所谓的“落后电池(蓄电池失效)”。目前国内的标准要求,在一组电池中最大浮充电压的差异应≤50mV,而发达国家的标准是≤20mV,所以应重视并减小浮充状态下蓄电池的电压运行的差异。

  (4)热失控现象

  由于阀控式蓄电池采用贫液设计,电池中灌注的电解液都吸附在玻璃纤维板上,当充电电流增大时,就需要通过安全阀来释放气体,因而造成了蓄电池失水、内阻增大、容量衰减和在充、放电过程中产生大量的热量。这些热量如来不及扩散使温度剧增,就会形成热失控。

  热失控产生的原因还有没及时减小浮充电压、安全阀不严或开阀压过低等等,在热失控严惩的情况下如果放电,有可能使蓄电池瞬间电压骤降和蓄电池壳体温度上升至70℃~80℃,因此对热失控的问题必须引起高度的重视。

  通过以上分析,对阀控式蓄电池的维护工作有了一些了解,要做好对阀控式蓄电池的维护就必须做到:

  a.在条件允许的情况下,蓄电池室应安装空调设备并将温度控制在22℃~25℃之间。这不仅可延长蓄电池的寿命,而且可使蓄电池有最佳的容量。

  b.不论在任何情况下,蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充值,并且要根据环境温度变化,随时利用电压调节系数±3mV/℃来调整浮充电压的数值。

  c.鉴于不均衡性对阀控式蓄电池的影响,应采用浮充电压的下限值进行浮充供电。

  d.在蓄电池不均衡性比较大或在较深度地放电以后,以及在蓄电池运行一个季度时,应采用均衡的方式对电池进行补充充电。在均衡充电时要注意环境温度的变化,并随环境温度的升高而将均衡电压设定的值降低。例如,如环境温度升高1℃,那么均衡充电的电压值就需降低3mV。

  e.尝试用脉冲充电的方式对“落后电池”进行充电,促使蓄电池的恢复。

  f.精心维护,在阀控式电池组投产运行前应认真记录每只单体电池的电压和内阻数据,作为原始资料妥善保存,待每运行半年后,需将运行的数据与原始数据进行比较,如发现异常情况应及时进行处理。

  g.阀控式蓄电池运行到使用寿命的1/2时,需适当增加测试的频次,尤其是对单体12V的电池增加测试。如果电池内阻突然增加或测量电压有数值不稳(特别是小数点后两位)、总是在变的情况,应立即作为“落后电池”,进行处理。

  h.在有条件的地方,对40Kvac 上的UPS设备选用单体2V的阀控式蓄电池。

  i.定期检查阀控式蓄电池的安全阀,并仔细观察安全阀的周围是否有被喷射的污点,以此确定安全阀是否拧紧或损坏。

  j.在蓄电池选型和采购的过程中,要充分了解厂家的生产工艺、制造流程和质量控制手段,以及技术特点等,必要时可要求在厂家进行首次容量实验,以筛选美异较小的蓄电池。

  总之,在通信维护工作中,要重视对阀控式蓄电池的维护,要针对蓄电池不同的特点、特性提出不同的维护要求,并通过摸索经验,积累知识,不断提高维护的水平,使阀控式蓄电池充分发挥其效能,达到预期使用的目的。

  [参考文献]

  [1] 高悦敏编译.阀控式铅酸蓄电池的优点和缺点[J].蓄电池.1995,(2):38-40.

  [2] 王秋虹,李龙.脉冲充电对铅酸蓄电池硫酸盐化的影响[J].电源技术,2002,(5).

  [3] 陈红雨,吴玲.不均衡性对阀控式密封铅酸蓄电池的影响[J].电源技术,2001,(增).

  [4] 包有富,阎智刚,朱瑶珍.影响阀控铅酸蓄电池深循环寿命的因素[DB/OL].南都电池网站(http://www.naradabattery.com),电池技术专题.

  [5] GNB Industrial Power Network Power FAQ[DB/OL].
 
 
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