礦用鉛酸蓄電池常見故障分析與維護(hù)

薛慧珍

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司， 山西 太原 030006）

引言

隨著礦用純電動(dòng)車輛生產(chǎn)使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新型電池的不斷涌現(xiàn)，鉛酸電池檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)性、多功能和智能化等方面的實(shí)際需要決定了今后電池管理單元的發(fā)展趨勢(shì)，為了提高鉛酸蓄電池的使用壽命，防止電池過充過放現(xiàn)象的發(fā)生，保障電池系統(tǒng)的可靠性，最大限度地發(fā)揮鉛酸電池的特性，電池的日常維護(hù)顯得尤為重要。

1 鉛酸蓄電池概述

鉛酸蓄電池通過極板上的活性物質(zhì)（正極板二氧化鉛，負(fù)極板純鉛）與電解液硫酸的電化學(xué)反應(yīng)，建立電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)充電和放電。鉛酸蓄電池具有內(nèi)阻小、電壓穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，能迅速提供大電流，同時(shí)鉛酸蓄電池存在比能低，維護(hù)工作量大、使用壽命短等不足。電動(dòng)車輛使用的動(dòng)力鉛酸蓄電池組主要包括一個(gè)裝單電池的鋼槽、一個(gè)電池組終端連接條、其他為確保電池牢固的必要保護(hù)部件，以及提供電力連接的必要部件。單電池是電池組的基本單元，在充電過程中，由充電柜提供的電能使電池組內(nèi)發(fā)生電機(jī)械反應(yīng)，這使活性物質(zhì)恢復(fù)到充滿電狀態(tài)[1-2]。若想使礦用動(dòng)力蓄電池組具有最佳的性能和使用壽命，應(yīng)在每一班使用后進(jìn)行充電或在電解液比重低于1.240就充電。并且在充電過程中，必須提供適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，以確保充電快結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的氫氣能夠散失掉，在正常操作時(shí)，單電池電解液的溫度不超過110 ℉。

蓄電池組的使用期限是指在放電過程中能提供有用能量的時(shí)間段，通常用在電池組的安培小時(shí)容量下降到額定容量的80%之前所經(jīng)歷的時(shí)間或循環(huán)次來表示，為了獲取最大的使用期限，建議每日（24 h）電池組只進(jìn)行一個(gè)完整的操作循環(huán)或每年少于300次循環(huán)。礦井電動(dòng)車輛所用電池組是循環(huán)使用的，對(duì)它們充電或放電。在大多數(shù)情形下，每班使用之后就充電，這樣，在它們的使用期限內(nèi)，循環(huán)很多次。幾個(gè)循壞的不正確充電，對(duì)電池組的損害很小，但如果天天這樣重復(fù)，電池組的使用期限將嚴(yán)重縮短。

2 鉛酸蓄電池常見故障及解決方法

2.1 電池組過熱

1）故障可能原因：充電時(shí)充電設(shè)備工作不正常；電池故障、性能不良、老化；電池組內(nèi)部連接處阻值高；電解液液位低；車輛內(nèi)充電的電池組室封閉或槽的封蓋關(guān)閉；電池組充電時(shí)，電池組超過100 ℉；電池組的過度放電；軸承磨損，閘阻，或其他車輛問題導(dǎo)致電流過大，電池組過熱。

2）解決方法：更換或修理充電柜的故障部件（定時(shí)器，電壓敏感繼電器，控制板等）；調(diào)整初始或終止充電率；更換或修理有問題的電池單體或電池組；檢查過熱的電線、電池、電池間連接條，充電插頭等。修理或更換有故障的組件。放電時(shí)加到剛好覆蓋隔板的護(hù)板；充電時(shí)打開電池組室，或在機(jī)組外充電并且打開槽的封蓋；在充電前，將電池組冷卻到90 ℉以下。

2.2 電池組不能完成整個(gè)工作班

1）故障可能原因：在投入運(yùn)行前，電池組沒有充滿電；電池組中有性能不良的、泄露的或有故障的電池單體；電池組中有渣滓或短路；電池組老化且修理不合理；相對(duì)該工作，電池組容量太小；電力或機(jī)械存在問題。

2）解決方法：電池放電后及時(shí)充電；修理或更換電池或電池組；去除渣滓，處理短路；用相等或更高容量的電池組進(jìn)行更換，且需定時(shí)或不定時(shí)替換；找到車輛故障并修理。

2.3 單體電池電壓不相等

1）故障可能原因：電池中有渣滓；蓄電池供輔助設(shè)備用電；使用率低，電池組反應(yīng)緩慢；電池或封蓋泄露；電池有故障或性能不良；電池組老化；由于電池組翻倒造成一些電池酸液損失。

2）解決方法：清洗電池組；用減壓電阻器代替分接頭；將電池組深度放電并均衡充電；更換電瓶殼或封蓋并調(diào)整比重；修理或更換有故障的電池單體；調(diào)整電解液比重。

3 蓄電池的日常維護(hù)

3.1 規(guī)范更換電池組中的電池

對(duì)于其基元取出過或更換了己損壞的電瓶殼的電池，應(yīng)進(jìn)行均衡充電，以及修理之后立即調(diào)整酸液，才能投入使用。在將電池放進(jìn)電池組槽之前，應(yīng)先確定與其連接的相鄰電池正負(fù)極。一個(gè)電池的正極板側(cè)必須串聯(lián)連接到相鄰電池的負(fù)極側(cè)。

當(dāng)問題已經(jīng)糾正并且電池放回電池組的槽時(shí)，封蓋必須重新與電瓶殼密封。除包含電瓶殼與封蓋永久密封的電池外，將特殊瀝青型密封復(fù)合劑加熱直接熔化，溫度不超過400 用冷復(fù)劑填充封蓋唇邊和電瓶殼壁面之間的大縫隙，然后分兩步將熱的復(fù)合劑傾倒入密封凹槽中。先將凹槽倒?jié)M并用火苗的軟火提高粘合性，然后填滿并再次用火如熱，等復(fù)合劑冷卻后修剪掉多余部分。密封后，用最大1.5psi 的壓力測(cè)試電池10 s，并重新用焊接或燒接的方法將電池間的連接條安裝到終端極柱上。推存使用小的熱火，天然氣與氧氣或甲烷與氧氣產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)燃燒火苗，或成套的炭燃燒設(shè)備。

3.2 定期給電池組補(bǔ)水

電池中一定量的水損失是正常的，應(yīng)該用“純”自來水或蒸餾水補(bǔ)充，在一些地區(qū)，自來水可能合有化學(xué)物質(zhì)或其它對(duì)電池組有害的雜質(zhì)，建議電池更換水雜質(zhì)的最大容許量（百萬分之一）：固體總量為350 PPu；氯化物用CI 表示為25 PPM；硝酸鹽用NO.表示為10 PPu；鐵用Fe 表示為4 PPM。至少每周檢查一次電解液的高度，如果需要，加入足夠的水，使電解液升到適當(dāng)?shù)囊何?，但不要溢出。只有在放電時(shí)才能給電池組加水，并只加到覆蓋帶孔的塑料板，不要過高。經(jīng)常足量加水，避免電解液液位降到穿孔隔板護(hù)板的下方。建立加水計(jì)劃表，確保電池有足夠的水。

3.3 定期清洗電池組

每月至少檢查一次電池組以保證終端連接是牢固的，清除電池頂部的灰塵，臟物和累積的酸液。每周用清水沖洗，用小蘇打和水的溶液（1 磅小蘇打和1加侖水），中和電池和電池組端子上聚集的酸液，直到嘶嘶聲停止。處理連接條下方的溶液，清除小蘇打溶液和疏松臟物的所有痕跡，最后用低壓軟管中的清水向下沖洗電池組。在電池組的頂部被清洗或沖洗時(shí)，放氣帽必須牢固。

3.4 定期將電池組深度放電并均衡充電

均衡充電—蓄電池組的均衡充電是一種加長(zhǎng)時(shí)間的充電，其充電率通常為終止充電率或更低，以消除各單體電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓或比重的不等性，均衡充電包括一個(gè)常規(guī)充電和之后約4 h 的不高于終止充電率的充電，每周應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行至少一次均衡充電。

3.5 合理更換電瓶殼或封蓋

密封復(fù)合劑和鉛護(hù)套最常用的方法是，用瀝青復(fù)臺(tái)劑將封蓋密封到橡膠或塑料的電瓶殼。鉛護(hù)套作為插頭模壓進(jìn)封蓋中，并焊接或燒結(jié)到終瑞極柱以防止極柱周圍的電解液泄漏。當(dāng)替換封蓋時(shí)，先用溫?zé)岬挠突业肚虚_復(fù)合劑，在四周的每邊從角到角，割開電瓶殼鄰接處封蓋，用一個(gè)柱修剪器剪斷封蓋以上伸出部分的極柱， 斷開柱和鉛襯間的結(jié)合物，將鉛襯模置于極柱上并用錘頭敲打。通過放氣口插入一個(gè)掛鉤將封蓋掀掉，去除掉粘到電瓶殼壁上的密封復(fù)合劑，用浸有蘇打溶液的布，中和這些表面以及所有終端極柱的上部，徹底干燥經(jīng)中和的表面，最后安裝一個(gè)新的封蓋，重新燒結(jié)電池連接條，密封封蓋與電瓶殼。

3.6 及時(shí)檢查調(diào)整電解液的比重

充滿電的電池運(yùn)行時(shí)比重一般為1.275～1.295。一般情況下首先對(duì)電池或電池組均衡充電，以修正電解液比重。如均衡充電后電解液比重仍低于正常值，按下述方法進(jìn)行調(diào)整：將電池組以終止充電率再次充電直到活躍放氣以提供適當(dāng)?shù)幕旌?；從讀數(shù)低的電池中取出電解液直至液面達(dá)到隔板護(hù)板；在電池仍在放氣時(shí)，緩慢加入比重為1.400 的硫酸；等待15～20 min 以待加人的酸充分混合，然后讀取比重。如果仍低，重復(fù)此過程直至比重正常，作為一個(gè)指導(dǎo)值，取出1/4 的電解液并以1.400 的酸液替換，比重升高4 到5 點(diǎn)（0.004～0.005）。如果電池修正比重大于正常值，按下述步驟進(jìn)行調(diào)整：當(dāng)充電電池組正放氣時(shí)，從電池中取出少量的電解液，并代之以合格的水；如果必要，每間隔20～30 min 重復(fù)一次，直到得到期望的讀數(shù)。每1/4 的電解液被水取代，電池電解液的比重下降4 到5 點(diǎn)（0.004 到0.005）。

3.7 及時(shí)調(diào)整充電柜充電配置

根據(jù)電池組的容量及時(shí)調(diào)整充電柜配置（充電時(shí)間、充電容量、截止電壓等），保證電池組適度充電。經(jīng)常性地被過度充電的電池組需要更多的水，并且通常電池的溫度比常規(guī)的要高，如果上述任一狀況確屬存在，應(yīng)請(qǐng)向下調(diào)整充電率，使其處于正常終止充電率和正常終止充電率的一半之間。

3.8 保持記錄的習(xí)慣

礦井動(dòng)力鉛酸蓄電池單體數(shù)量大，電池組的循環(huán)，維護(hù)和修理的記錄對(duì)于一個(gè)電池組的有效維護(hù)是必不可少的。工作中需記錄以下內(nèi)容：建立一個(gè)電池組標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，給每一個(gè)電池組一個(gè)編號(hào)，建議使用多位數(shù)編號(hào)系統(tǒng)；每次充電前后，記錄指示電池的比重，應(yīng)從最接近電池組中心處選擇指示電池，并用不同顏色的放氣帽標(biāo)識(shí)進(jìn)行記錄；當(dāng)電池組比重讀數(shù)的變化超過20 點(diǎn)（0.020），或均衡充電以后，充電電壓變化大于0.15 V，記錄下電池組累積的循環(huán)數(shù)，以及維護(hù)和修理信息；新電池第一年使用期內(nèi)，讀取并記錄電池組中所有電池酸液的比重和開路電壓。

4 結(jié)語

蓄電池是電驅(qū)車的唯一動(dòng)力源，蓄電池的性能關(guān)系到整車的使用性能。實(shí)際使用過程中常見的故障，可以通過具體的方法得以解決，而規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、定期地維護(hù)才是防止或降低故障發(fā)生，保證電池的高效使用的有效手段。