智能化脈沖充電設(shè)備在航標(biāo)用鉛酸蓄電池上的應(yīng)用

汪江楠 馮小軍

摘要：本報(bào)告通過研究航標(biāo)用鉛酸蓄電池的性能以及使用過程中會(huì)產(chǎn)生的問題，通過實(shí)例分析得出影響鉛酸蓄電池的使用壽命的幾點(diǎn)因素，而后針對(duì)其缺陷展開研究，通過智能化快速充電設(shè)備在航標(biāo)用鉛酸蓄電池，將其與航標(biāo)電池日常養(yǎng)護(hù)結(jié)合，做到有效提升鉛酸蓄電池的使用壽命及縮短充電時(shí)間，提高航標(biāo)電池充電設(shè)備充電效率。

關(guān)鍵詞：航標(biāo);鉛酸蓄電池;使用壽命;充電效率;智能化快速充電設(shè)備

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0087-02

1 航標(biāo)鉛酸展蓄電池充電研究背景

1.1 現(xiàn)狀概述

航標(biāo)是船舶航行中的導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，是船舶夜間航行的重要參照標(biāo)識(shí)，而航標(biāo)夜間的照明是由儲(chǔ)能蓄電池提供的。由于航標(biāo)電池不能得到及時(shí)補(bǔ)充電，所以航標(biāo)用電池經(jīng)常處于長(zhǎng)延時(shí)深度放電狀態(tài)，航標(biāo)用電池雖然是可再充電蓄電池，但由于常期處于深度欠充電狀態(tài)，蓄電池受白晝環(huán)境溫差變化影響，電池極板上的硫酸鉛，因受反復(fù)重結(jié)晶效應(yīng)，而使結(jié)晶體致密變大，從而使再充電變的非常困難，用常規(guī)恒壓，恒流充電器充電不但時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十小時(shí)，而且也不能使蓄電池恢復(fù)到正常使用狀態(tài)，從而造成航標(biāo)蓄電池早期損壞報(bào)廢。

1.2 研究方向

為縮短蓄電池充電時(shí)間，解決目前航標(biāo)電池不能連續(xù)充電的問題，確保蓄電池能充足電恢復(fù)正常使用，并能有效延長(zhǎng)航標(biāo)電池的使用壽命，我們擬開發(fā)一種智能化，脈沖式，充放電逆變回能充放電設(shè)備。

該充放電設(shè)備可使目前航標(biāo)用電池補(bǔ)充電從幾十小時(shí)縮短到幾小時(shí)，并可有效修復(fù)航標(biāo)用電池極板的重結(jié)晶狀態(tài)，使電池恢復(fù)正常的充放電性能。在電池脈沖充電和修復(fù)性放電時(shí)還能把電池的放電電能返回電網(wǎng)再利用做到真正的高效節(jié)能。常期使用該設(shè)備給航標(biāo)用電池充電，可有效延長(zhǎng)電池30%-50%的使用壽命時(shí)間。

2 航標(biāo)用鉛酸蓄電池硫化的主要因素

航標(biāo)照明供電系統(tǒng)，多數(shù)遠(yuǎn)離城鄉(xiāng)供電網(wǎng)絡(luò)，深入江河湖海和島礁，日曬雨淋，使用條件惡劣，維修保養(yǎng)困難，而航標(biāo)照明供電安全可靠則是第一要素，因此儲(chǔ)能型閥控式密封膠體鉛酸蓄電池，是目前航標(biāo)照明系統(tǒng)儲(chǔ)能供電的主要產(chǎn)品。航標(biāo)用電池在夜間照明放電后需要立即補(bǔ)充電，由于航標(biāo)供電系統(tǒng)多數(shù)遠(yuǎn)離城鄉(xiāng)供電網(wǎng)絡(luò)，所以大多數(shù)航標(biāo)用蓄電池只能在白天依靠太陽(yáng)能光伏電源來進(jìn)行補(bǔ)充電。由于航標(biāo)供電系統(tǒng)使用環(huán)境條件的限制，太陽(yáng)能光照度和光伏電源充電功率都將會(huì)受到一定影響，每年中還會(huì)有很多陰雨天無法及時(shí)給電池補(bǔ)充電。這些因素也就是導(dǎo)致鉛酸蓄電池極板早期硫化的主要因素，導(dǎo)致電池可使用容量降低。電池常期欠充電就會(huì)使正負(fù)極板上的硫酸鉛，逐漸形成大面積堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶層，它復(fù)蓋于電池正負(fù)極表面，阻塞了電液流通，增大了電池內(nèi)阻，阻礙了電池正常充放電，而采用常規(guī)恒壓限流充電已不能使這種硫酸鉛結(jié)晶得到恢復(fù)還原，所以又把此種狀況叫做不可逆硫化鹽現(xiàn)象。這就是航標(biāo)用鉛酸蓄電池早期報(bào)廢的主要原因。

3 智能化快速充電方法的創(chuàng)新點(diǎn)

智能化快速充電方法，是采用了智能化主動(dòng)式去極化方法。它不但能快速消除電池的強(qiáng)烈極化反應(yīng)，它還可以把極化反應(yīng)升高的電勢(shì)降到較低的位置，使下一周期的充電，能從較低的電勢(shì)下開始。有效降低了充電電壓，減少了電池發(fā)熱與析氣。另一方面智能化脈沖大電流的充放電，也增加了電液濃差變化速率，提高了電液攪動(dòng)與對(duì)流，加快了電液濃差的擴(kuò)散，所以不但能提高電池的充電速度，相應(yīng)也提高了電池的充電效能，在瞬間大電流的沖擊下，早起硫化現(xiàn)象也能得到緩解及修復(fù)，這就是智能化快速充電方法的創(chuàng)新點(diǎn)。

智能化快速充放電設(shè)備，是把充電設(shè)備改進(jìn)，放電能量逆變回收，充電工藝更新，充電大數(shù)據(jù)分析，智能化地結(jié)合運(yùn)用在一體。它是現(xiàn)有直流充電設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它是蓄電池充電領(lǐng)域里的一次變革。也必將是未來鉛酸蓄電池充電設(shè)備智能化應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

4 智能蓄電池脈沖充電設(shè)備簡(jiǎn)介

4.1 智能化脈沖充電設(shè)備（如圖1所示）

4.2 智能蓄電池脈沖充放電電源操作規(guī)程

啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作：檢測(cè)需進(jìn)行充電蓄電池的初始效能，做好電壓記錄。確認(rèn)電池極性，選擇通道，連接電池。正常運(yùn)行：（1）檢查連接無誤后，先后打開1（上）和2（下）空氣開關(guān)。（2）在計(jì)算機(jī)打開軟件登錄，編制電池化成工藝，發(fā)送運(yùn)行命令。（3）觀察運(yùn)行顯示數(shù)據(jù)20分鐘，確認(rèn)電池極性的正負(fù)無錯(cuò)誤，充電時(shí)電壓應(yīng)緩緩上升，放電時(shí)電壓應(yīng)緩緩下降，第一次電池放電或充電時(shí)，應(yīng)注意觀察電池實(shí)際的工作狀態(tài)是否在放電或充電，如以上發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)，檢查設(shè)備和外部輸出接線，電池極性連接。

運(yùn)行時(shí)必須注意電流、電壓、時(shí)間應(yīng)符合工藝要求。定時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行狀況。運(yùn)行結(jié)束后，導(dǎo)出全部數(shù)據(jù)，做好記錄。關(guān)閉設(shè)備，依次關(guān)閉2（下）和1（上）空氣開關(guān)。電池靜置一定時(shí)間后，檢測(cè)電池效能。注意事項(xiàng)：（1）設(shè)備周圍保持良好的通風(fēng)環(huán)境。（2） 注意定時(shí)檢查電池溫度。（3）設(shè)備程序運(yùn)行出現(xiàn)的錯(cuò)誤報(bào)警及時(shí)查看，判斷狀況后及時(shí)處理。

5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）12v-100AH型電池深循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表，如表1所示。

本次試驗(yàn)選用1只12V-100Ah鉛酸蓄電池，經(jīng)初始容量達(dá)標(biāo)后，分別用智能化脈沖充電與傳統(tǒng)的恒壓限流充電這兩種深循環(huán)工藝交替進(jìn)行充放電試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明間隙脈沖比傳統(tǒng)的恒壓限流充電速度可提高1倍（6.3h/3.1h=203%），電池充放電容量亦有所提高，充電效率可提高6%，（92.2/86.7=106%）。

（2）12V-100Ah電池10h率放電電壓與剩余容量對(duì)照表，如表2所示。

鉛酸蓄電池完全充電后以10A恒流放電，每隔0.2小時(shí)的放電電壓記錄值，它所對(duì)應(yīng)的是電池放電后的實(shí)際剩余容量。該表格可結(jié)合海區(qū)遙測(cè)報(bào)警值班平臺(tái)，我們可以較快分析及監(jiān)控使用外置式鉛酸蓄電池的電池容量，方便各航標(biāo)管理者做出對(duì)應(yīng)的電池維護(hù)更換計(jì)劃。

6 智能化快速充放電設(shè)備應(yīng)用的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

如果把智能化快速充放電設(shè)備，用于航標(biāo)管理系統(tǒng)的電池修復(fù)應(yīng)用，能使電池使用時(shí)間延長(zhǎng)30%-50%計(jì)算。沿海航標(biāo)處每年電池使用量是：鉛酸蓄電池電池500只*單價(jià)1200元/只=60萬元。每年可節(jié)約航標(biāo)用電池資金60萬元*30%=18萬元至60萬元*50%=30萬元。如果擴(kuò)大到全國(guó)航標(biāo)管理系統(tǒng)去應(yīng)用。其節(jié)約效能應(yīng)該是很可觀的。鉛酸蓄電池的壽命延長(zhǎng)意味著每年的報(bào)廢率降低，這對(duì)環(huán)境保護(hù)也起著積極推進(jìn)的作用。我國(guó)目前是一個(gè)鉛酸蓄電池生產(chǎn)與應(yīng)用的大國(guó)，應(yīng)對(duì)每年約2.5億KWh的產(chǎn)品銷售應(yīng)用市場(chǎng)來講，如果所有使用常規(guī)恒壓限流的充電設(shè)備，能逐步更換為用智能化快速充放電設(shè)備來充電，這不但有利于鉛酸蓄電池的應(yīng)用與發(fā)展。而且又開發(fā)了一個(gè)更新?lián)Q代的充電設(shè)備新品市場(chǎng)，其所帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益將是非常巨大的！

參考文獻(xiàn)

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