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船用蓄电池维护全面解决方案

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船用蓄电池是船舶电气中重要的电源保障系统,为不间断运行设备提供了可靠的支持。在船舶发电机组断电的情况下,船舶蓄电池可为设备供应电,使系统能正常运转。目前,船舶、电

船用蓄电池维护全面解决方案
一 、蓄电池的应用情况
船用蓄电池是船舶电气中重要的电源保障系统,为不间断运行设备提供了可靠的支持。在船舶发电机组断电的情况下,船舶蓄电池可为设备供应电,使系统能正常运转。目前,船舶、电力、通信、铁路等行业大量使用的是免维护阀控式密封铅酸蓄电池VRLA( Valve-Regulated Lead-Acid)。
二 、蓄电池常见故障、维护要求和维护现状

免维护阀控式密封铅酸蓄电池的免维护只是指不需要加水,并不指不需维护。蓄电池在使用过程中,由于长期处于浮充状态下,将出现活性物质脱落、电解液干涸、极板变形、栅极腐蚀及硫化等现象,导致蓄电池容量降低甚至失效。在我们检测中也常常发现实际容量只有标称容量的60%左右。这些现象是蓄电池中最常见的故障。
xc x蓄电池维护的基本要求: 新电池投入使用时,要做工程验收,做容量试验,确定蓄电池的容量是否与额定容量一致;
1 、电池投入使用后,要求保持适宜的工作环境温度;
2 、要求定期测量各电池端电压,当各电池压差过大时,要进行均充;
3 、 要求定期对电池进行试探性容量试验或深度放电,以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。
一般来说,正常使用的蓄电池寿命应在8年以上,实际上很多蓄电池在投入后不久就开始出现故障,除部分电池在制造工艺上存在先天缺陷外,另一个主要原因是后天缺乏必要的、科学的维护造成的。值得注意和思考的是,许多部门维护蓄电池的主要问题是缺乏必要的测试维护手段。技术人员无法掌握自己系统UPS后备电池的健康状况,给UPS系统正常工作留下隐患。 有关数据表明,国内90%以上的蓄电池缺乏必要的维护,95%以上的UPS电池没有安装监控设备。在实际使用过程中只有很少用户定期检查蓄电池并对蓄电池作定期容量测试,很多情况下是在市电停电后才发现蓄电池放电容量达不到设计要求,甚至有的电池组在容量低于额定容量的50%的情况下还在继续工作!其风险性可想而知。中国网通、中国电信和中国联通等大型通信公司都在重要枢纽建立了相应的蓄电池监控系统,使得蓄电池在受控状态下运行。但受控状态的蓄电池只占其中一部分,并且受控电池只能知道浮充电压,不知道容量。由于条件所限,对于电池的性能优劣及各节电池的剩余容量等重要数据还是无从知晓。

三 、蓄电池的维护方法

1 、 测量浮充电压法

浮充电压设置的高低对电池的寿命具有相当重要的影响。理论上要求浮充电压产生的电流量需达到补偿自放电及电池单放电量和维持氧循环的需要。不合理的浮充电压会出现以下两方面的问题:一是浮充电压过高会引起电池正极腐蚀和失水,使电池容量下降;二是浮充电压过低,会使电池充电不足,引起电池落后,严重时会出现电极硫酸盐化。浮充电压值需要根据厂家说明书的要求而设定。 测量浮充电压并及时作出调整是蓄电池日常维护的一项简单而重要的工作,但是测量浮充电压并不容易找出落后单体电池。在正常的情况下,浮充电压比较平均,但是进行放电试验就可以很容易找出落后电池。以2V电池为例,在没有放电之前,各电压值基本一致,但大电流放电后,就可以发现落后电池的浮充电压快速下降。从曲线(图一)中可以看出,7号电池为落后电池,需要进行维护。对于浮充电压来说,如果浮充电压比标称浮充电压低超过11.5%,该电池就需要进行更换或进行容量实验。

 

(图一)

2 、 容量测量法

容量测量法是静态放电,对电池进行容量试验能较好地掌握电池的性能。此外,如果电池组长期处于浮充状态,极易造成电极硫化,性能下降,使电池内阻增大、电池容量下降,因此静态放电也可用于电池组的日常维护、活化,有利于电池容量的恢复保持,延长电池的使用寿命。容量测试法可以采用蓄电池检测仪或自动负载进行恒流放电。当测试到某一单体电池电压提前下降低于标称电压的88.5%时或总电压低于88.5%时就停止放电。计算电池的放电容量为:放电电流×放电时长,如果放电容量低于额定容量的80%,则需要进行查找落后电池,如果有多个单体电池低于要求则需整组更换。如果某一节电池电压讯速下降到原电压的88.5%,这节电池性能有问题,需要进行活化实验,若容量低于80%,则更换该单体电池。如图二所示为24节单体电池8小时放电曲线。图中7号电池充电不足,曲线异常,需要均充。

 

3 、 在线检测法

在线检测法需要使用电池检测仪,其检测原理为:采用短时间大电流放电,通过检测仪采集到的单体电池的电压、放电电流等数据,利用电池内阻和放电率等特性分析出每节电池的优劣。如果某单体电池内阻比基线数据高 20%~50% 作单体容量测试;若高出 50% ,则无需再测试,更换该单体电池。近几年国内公司推出的蓄电池检测仪,性能与国外的产品差不多,价格有较大的优势。

四 、蓄电池维护全面解决方案

如何对阀控式铅酸蓄电池建立起一套行之有效的维护检测管理方法,一直是广大维护人员所关心的问题。 蓄电池全面维护是一项繁重的工作,拥有一种先进的工具,以减轻工作强度,是广大维护人员一直以来的期盼。

10年来,石家庄凯翔电气有限公司一直在从事蓄电池检测仪,交、直流电源检测的研究工作,推出蓄电池维护全面解决方案。在电力有关部门及河北省通信公司各分公司的大面积使用取得了良好的效果,在这里介绍给大家。

在蓄电池维护全面解决方案中,有以下四个系列产品:智能蓄电池检测仪、电池组参数在线监测仪、 高压直流负载箱 和便携式自动负载箱。

智能蓄电池检测仪是对 48V、220V、400V蓄电池组及各种直流电源设备维护及容量检测、新电池工程验收和定期深度放电的仪器。将单体电池、电池组的检测和放电合二为一,具有设计新颖、体积小、功能强、可靠性高等特点。在放电的同时自动保存检测数据,通过配套软件可以绘出各种图形和曲线,结合专家诊断结果判断出落后电池和电池容量。检测仪功耗元件采用新材料组件,功率密度高,无红热现象,过热自动保护,安全、寿命长。

蓄电池的寿命取决于电池的充放电次数,随着充放电次数的增加,电池的内阻增大,放电能力减小,当达到一定程度时,这种变化加快。因此长期跟踪、测试,定期对电池进行“身体检查”并长期进行寿命管理,提前预报不良电池,避免由于电池寿命已到,造成系统瘫痪是极其重要的。选用电池组参数在线监测仪对单体 /整组电池的电压、电流、温度进行在线巡回检测,通过电压、电流的变化,得到各单体的动态内阻特性,再结合放电率计算出每个单体特性值,与PC机分析软件提供的该品牌良好的电池特性值相比较,分析出每个单体的优劣状态。并可以与电源集中监控系统接口,将检测的数据上传,实现远程监控。

也可以采用 高压直流负载箱 或便携式自动负载箱实现恒流放电,完成容量测试。

高压直流负载箱和电池组参数在线监测仪配合使用或者使用智能交流负载箱即可实现对 UPS不间断电源的测试。

五 、蓄电池使用时需注意问题

由于蓄电池内部含有化学物质,并且存储了大量的能量。由于蓄电池是串连使用总电压,最高可达数百伏。如果稍有不慎,可能造成严重后果。在使用时,除了保证人员安全外,还需要注意保护好蓄电池本身的健康,为我们提供一个安全保障。仔细阅读蓄电池使用手册,尽量做到以下几点:

蓄电池有腐蚀、破裂、变形、发热或其他异常现象,停止使用,以免发生危险。

避免小孩接近任何静置或充电中的蓄电池。

因蓄电池充放电时会产生可燃气体氢气,存放地方需要通风,防火。

以下为蓄电池使用温度范围,超出此范围可能会缩短蓄电池寿命或毁损,尽量满足以下温度要求 ∶
充电∶0~40 ℃ 放电∶-20~50 ℃
保存∶-20~40 ℃
将蓄电池置于高温(50 ℃ 以上)之场所,如阳光直射、引擎室或锅炉室内,会缩短蓄电池寿命。置于温度过低之环境中亦会降低电池性能,建议最佳温度在20~25 ℃,在这个温度间,对电池最有好处 。

放电电流不可超出限定值,以免漏液、发热、爆炸等现象发生。

将长期不使用仪器内之蓄电池移开,以免蓄电池过放电而损害蓄电池的寿命及性能。

不要直接将端子焊接,以免漏液。

不能将电池倒立使用。

不允许撞击蓄电池或使用在易于发生震动之场所。

不能用干布、机溶剂、清洁剂、油漆及石油类制品擦拭蓄电池以免电槽破裂。

使用后之废电池请回收,并确认无短路状况发生,蓄电池内部剩余能量亦可能造成火灾。

六 、日常检查维护

加强检查和维护可以延长电池的使用寿命,确保蓄电池满足设计要求,并根据合理的电池检查规程判断电池是否需要更换。由于电池的使用需要不同,检查维护规程也有不同侧重。电池维护需要专业培训,并要注意安全。 一般的电池检查在浮充状态下进行。将现场数据与生产厂家的使用说明书相比较,现场数据应该保存下来与后来的数据对比。我们建议:

⑴ 在初次安装完成后的验收阶段,应进行一次容量测试。并将品质良好的新电池内阻、浮充电压、容量等参数作为该型号电池的基线数据存入智能检测仪中。

⑵ 用电池组参数在线监测仪每月检测一次电池单体浮充电压、内阻;检查电池外壳和联结件。必须保证电池组中每个电池的浮充端电压都处于正确的范围,若发现内阻异常、浮充电压偏高/低、外壳变形和联结件腐蚀时,应按说明书处理或向厂家提出处理。较高的浮充电压导致了电池腐蚀加快和失水,引起电池早期容量失效。因此,VRLA电池采用低浮充电压被认为是防止VRLA电池早期失效的途径之一。

⑶ 每半年或经常检查极柱连接螺栓是否松动,清理电池上的灰尘,特别是极柱和连接条上的灰尘,防止电池漏电或接地,同时观察电池外观有无异常,如有异常应及时处理。

⑷ 每年或每两年进行一次容量放电,如有容量不足,应及时处理。重要场合的容量核对性放电要半年或3个月进行一次。特别注意的是:很多电池维护人员在进行定期放电时只是作

短时间放电,没有进行深度放电,低于60%的放电时,电池容量下降的问题在端电压上很难反映。

⑸ 放电电流不宜过大,更要避免短路放电。放电时,蓄电池端电压不要低于终止电压,以防蓄电池过度放电导致蓄电池性能下降和寿命缩短。

⑹ 平时不建议均充,电池放电后或事故停电后,管理人员应及时到电池室,检查充电机充电电流,防止充电电流过大或失控。合适的均充电压是保证电池长寿命的基础。通过适当的过充电来保证电池组中落后电池充足电,这一方法由于要对电池组过充而应限制使用,可以使用单个电池补充充电代替均衡充电,如果必须对电池组进行均衡充电,必须严格按照电池生产厂的规定选取均衡充电电压。

⑺ 平时应注意浮充电压的温度补偿,不合理的温度补偿会影响蓄电池的使用寿命。

采用以上方法要根据经济性和系统可靠性条件而定。

如果经济条件允许,对于要求可靠性高的直流系统,安装一套具有单体检测与分析及内阻测量的电池监测管理系统,就可以全面、连续、准确监测蓄电池状态。

后记

蓄电池是一种新技术产品,目前国内外生产厂家所采用的技术标准也不统一,给我们的维护工作带来了一定的困难。提前发现劣电池,延长蓄电池及交直流电源的使用寿命,确保电池具有良好的健康状态,保证其能正常工作,才是不间断系统正常运转的可靠保证。石家庄凯翔电气有限公司提供的蓄电池维护全面解决方案,为众多的蓄电池及交直流电源厂家及用户所采纳,极大的解决了目前蓄电池维护难的问题。

 

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