淺談在航標(biāo)中怎樣延長蓄電池的使用壽命

楊仁喜

摘 ? 要：在現(xiàn)代航標(biāo)燈體系中，閥控鉛酸蓄電池是主要的能源設(shè)備，應(yīng)該說蓄電池的使用壽命直接影響航標(biāo)燈設(shè)備系統(tǒng)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。保證航標(biāo)設(shè)備的正常工作，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，降低一線航標(biāo)作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，減少航標(biāo)維護(hù)成本，延長航標(biāo)巡檢周期等等都離不開蓄電池的正確使用。了解蓄電池工作原理對于正確使用和維護(hù)，延長其使用壽命起著重要作用。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)介紹蓄電池在航標(biāo)中的正確使用和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：蓄電池 ?航標(biāo) 使用 維護(hù)

中圖分類號：TM912 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0182-02

在現(xiàn)代航標(biāo)燈體系中，閥控鉛酸蓄電池是主要的能源設(shè)備，應(yīng)該說蓄電池的使用壽命直接影響航標(biāo)燈設(shè)備系統(tǒng)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。保證航標(biāo)設(shè)備的正常工作，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，降低一線航標(biāo)作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，減少航標(biāo)維護(hù)成本，延長航標(biāo)巡檢周期等等都離不開蓄電池的正確使用，因此保養(yǎng)好維護(hù)好蓄電池是航標(biāo)工作的重要內(nèi)容。

1 ?蓄電池的構(gòu)成及基本工作原理

閥控鉛酸蓄電池主要部件由正極板、負(fù)極板、隔板、電池槽蓋、硫酸電解質(zhì)等構(gòu)成。正負(fù)極板是電化學(xué)反應(yīng)的場所，電池容量的主要制約者;隔板儲存電解液，是氣體通道，防止活性物質(zhì)脫落及正負(fù)極之間短路;電解液大多采用硫酸，是電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的必要物質(zhì)。現(xiàn)代蓄電池在結(jié)構(gòu)和材料上作了重要改進(jìn)，正極板采用鉛鈣合金式或鉛鎘合金、低銻合金，負(fù)極板采用鉛鈣;隔板采用超細(xì)玻纖隔板，并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)工藝技術(shù)，整個(gè)電池反應(yīng)密封在塑料電池殼內(nèi)，出氣孔加上單向安全閥，在電池充電時(shí)正極板析出的氧通過隔板通道傳遞到負(fù)極板表面還原為水，即正極板產(chǎn)生的氧氣又復(fù)合成水，重新回到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部氧的循環(huán)復(fù)合，而負(fù)極板也因生成硫酸鉛而使極化電位降低達(dá)到不析氫，同時(shí)電池在充電過程中負(fù)極板產(chǎn)生的硫酸鉛被重新還原成海綿狀的鉛，因此可以實(shí)現(xiàn)密封，無需添加水。電池工作原理主要分為二個(gè)過程，即充電和放電。充電時(shí)正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，放電時(shí)二極發(fā)生的反應(yīng)剛好相反，即實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能釋放能量，在能量的轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O

2 ?影響蓄電池使用壽命的內(nèi)外因素

2.1 外部因素

溫度：蓄電池使用的最佳環(huán)境是20℃～25℃，在此溫度下蓄電池的使用能達(dá)到最佳效益，當(dāng)環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度，特別是升高，將使蓄電池內(nèi)部水分散失，加大電解液濃度，使合金腐蝕過度，長期處于這一環(huán)境中的電池板柵因之穿孔損壞，易使活性物質(zhì)附著減弱而脫落。

濕度：當(dāng)蓄電池長期處于潮濕的環(huán)境下，將使蓄電池正負(fù)樁頭之間發(fā)生微短路放電。筆者通過海上浮筒用的蓄電池和陸上燈樁上使用的蓄電池比較，發(fā)現(xiàn)陸上燈樁蓄電池要比海上浮筒的蓄電池使用壽命長，主要原因就是海上比陸上濕度大，當(dāng)帶咸潮氣水進(jìn)入電池箱后積聚在電池表面不能及時(shí)排出，形成一層薄薄的水霧層，因海水是電導(dǎo)體，使電池樁頭正負(fù)極有微電流產(chǎn)生形成短路放電。

過度放電：蓄電池的放電特性如圖1所示，由放電曲線可以看出，蓄電池放電過程也3個(gè)階段，開始（OE）階段，電壓下降較快，中期（EG）電壓緩慢下降，延續(xù)時(shí)間較長，G點(diǎn)放電電壓急劇下降。電壓隨放電過程不斷下降的原因有3個(gè)：（1）隨著蓄電池的放電，酸濃度降低，引起電動勢降低;（2）活性物質(zhì)的不斷消耗，反應(yīng)面積減少，使極化不斷增加;（3）由于硫酸鉛不斷生成，使電池內(nèi)阻不斷增加。圖上G點(diǎn)電壓標(biāo)志著蓄電池已接近放電終了，應(yīng)立刻停止放電，否則就是過度放電，將給蓄電池帶來不可逆轉(zhuǎn)的損壞。在航標(biāo)實(shí)際中，有時(shí)連續(xù)20多天都陰雨綿綿沒有陽光，使蓄電池長期處于放電中。

浮充電：蓄電池浮充電就是只充電不放電，使正極的析氧量增加，電池內(nèi)部壓力升高，在形成氣泡的過程中氣壓強(qiáng)力沖擊硫酸鉛，使活性物質(zhì)與板柵結(jié)合力變壞甚至脫落，這樣不僅影響正負(fù)極活性物質(zhì)的使用壽命。也使電池容量下降，而且使氣閥開啟次數(shù)增加，電池內(nèi)部水分喪失，導(dǎo)致電池干化而不能使用。

2.2 內(nèi)部因素

制造材料的缺陷：現(xiàn)在蓄電池生產(chǎn)廠家為了追求企業(yè)的短期效益和利潤，往往選擇使用劣質(zhì)材料。如極板的材料不是選用純凈的，而選用含雜質(zhì)多的回收材料，電解質(zhì)硫酸選擇不純凈的濃度不標(biāo)準(zhǔn)的，制作外殼的塑料沒有強(qiáng)度等等，導(dǎo)致蓄電池制作達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)際航標(biāo)使用過程中就發(fā)現(xiàn)，同一型號容量的蓄電池，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，使用的時(shí)間周期就不同。

極板的腐朽和氧化：主要是正極板的鉛或鉛鈣合金大量被氧化成二氧化鉛，導(dǎo)致正極板柵變形或伸長斷裂，從而使蓄電池不能進(jìn)行正常的電化學(xué)反應(yīng)而被破壞。

3 ?在航標(biāo)中怎樣正確使用蓄電池

在了解了蓄電池的基本原理和影響使用壽命的因素后，考慮航標(biāo)燈工作所處環(huán)境中溫度濕度的特殊性，以及充放電的不確定性，本人根據(jù)多年在一線航標(biāo)維護(hù)的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為做好以下幾點(diǎn)對于延長蓄電池的使用壽命就顯得非常重要。

（1）蓄電池檢查與編號：在領(lǐng)到新電池后，應(yīng)檢查每塊電池有無裂縫、漏液、酸霧、膨脹、安全閥是否良好、電極柱有無破損生銅綠、電池蓋電極柱處有無融化或熱損壞現(xiàn)象、樁頭極柱螺栓螺帽是否匹配等等情況，再檢測每塊電池電壓是否在經(jīng)常范圍之內(nèi)，如果沒有達(dá)到經(jīng)常范圍應(yīng)作記號待集中充電。對每塊新電池應(yīng)貼上標(biāo)簽進(jìn)行編號登記，送到現(xiàn)場用的電池建立信息檔案（包括所在標(biāo)名、領(lǐng)用時(shí)間、當(dāng)前電壓、型號、生產(chǎn)廠家等等）。

（2）充電方式的合理選擇：當(dāng)從廠家或倉庫領(lǐng)出的新電池容量不足時(shí)，要及時(shí)對電池進(jìn)行均衡充電（即把每個(gè)要充的電池并聯(lián)起來成組，用統(tǒng)一的電壓進(jìn)行充電），平衡蓄電池的端電壓，恢復(fù)蓄電池的容量。對于現(xiàn)場更換下來的電池，如果沒有達(dá)到蓄電池的使用年限，而且還有一定電池容量的，應(yīng)采用浮充方式充電，浮充電壓值通常選用生產(chǎn)廠家推薦的下限值。對于航標(biāo)上使用的端電壓為12V的電池，正常的浮充電壓在13.5～13.8V之間，不管采用均衡充電還是采用浮充電，都應(yīng)限制充電時(shí)間，一般充電時(shí)間不超過24h，并及時(shí)檢查電壓恢復(fù)的狀況。

（3）設(shè)置充放電控制器：現(xiàn)在航標(biāo)上使用的大都是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)日照充足產(chǎn)生電能過剩時(shí)，蓄電池將多余的電能貯存起來，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足或負(fù)載用電量大時(shí)，蓄電池向負(fù)載補(bǔ)充電能，并保持電壓穩(wěn)定，頻繁地過充電或過放電，會使蓄電池大量出氣，造成水分散失和活性物質(zhì)的脫落，航標(biāo)燈所處的環(huán)境中天氣陰晴、冬夏日照時(shí)間長短等因素不確定，設(shè)置一套充放電控制系統(tǒng)能有效防止蓄電池的過充電和過放電。

（4）定期巡檢蓄電池現(xiàn)場使用狀況：主要檢查蓄電池的浮充電壓、容量、極柱、外殼等。當(dāng)現(xiàn)場檢測蓄電池（12V）電壓低于11V時(shí)，說明電池容量不足了，應(yīng)及時(shí)更換;在電池組中應(yīng)測量每個(gè)單體電池的電壓是否均衡，如果在一組電池中哪怕有一塊電池電壓過低時(shí)都應(yīng)整體批次更換，不能單個(gè)不足就更換單個(gè)而其他的繼續(xù)使用。外殼有開裂破損情況的蓄電池也不能繼續(xù)使用，應(yīng)更換。

（5）電池箱配置：在我轄區(qū)航標(biāo)中，海上浮筒的電池箱大多采用玻璃鋼外箱加不銹鋼內(nèi)箱固定蓄電池，而燈樁如有電池箱安置在室外的大多采用磚混結(jié)構(gòu)，電池箱箱體體積都不大，造成箱內(nèi)通風(fēng)不暢，特別是海上浮筒箱內(nèi)容易積聚水汽，產(chǎn)生微電流放電，而電池產(chǎn)生的熱量又不能及時(shí)排出，特別在夏天使電池長時(shí)間處在高溫的環(huán)境下，電池很快損壞，因此應(yīng)配置適當(dāng)高大寬敞電池箱，達(dá)到通風(fēng)除濕、散熱要求。

4 ?結(jié)語

閥控鉛酸蓄電池因其壽命長、重量輕、污染小、大電流放電性能優(yōu)良、維護(hù)簡單、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)在航標(biāo)上廣泛應(yīng)用。隨著新能源燈器在航標(biāo)上不斷推廣，對蓄電池的容量壽命環(huán)境性能等提出了新的要求，正確使用和維護(hù)好蓄電池，提高蓄電池的使用壽命對于航標(biāo)工作非常重要。

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