閥控密封型鉛酸蓄電池不僅廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域,在石油化工、海洋石油開采及電力系統(tǒng)中也起著重要的作用,一般用于UPS、直流盤、導(dǎo)航系統(tǒng)等,蓄電池的性能好壞對于生產(chǎn)正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,因此定期對蓄電池進(jìn)行檢驗和維護(hù)是非常必要的。然而作為工程技術(shù)服務(wù)公司,我們在為用戶進(jìn)行蓄電池定期維護(hù)中發(fā)現(xiàn),很多單位蓄電池的維護(hù)工作都有待于改進(jìn)，如新蓄電池安裝以后沒有經(jīng)過嚴(yán)格的工程驗收，投入運(yùn)行前沒有做10小時率核對性放電；由于缺乏有效的監(jiān)測設(shè)備，只是測量蓄電池的浮充電壓、保持表面清潔等，無法準(zhǔn)確測量出蓄電池的真實容量，預(yù)測蓄電池的可使用時間；不注意日常維護(hù)，維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)造成蓄電池早期失效。大部分閥控蓄電池的設(shè)計壽命均在10年以上,然而由于生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸安裝、日常維護(hù)等方面的問題，許多蓄電池壽命只有5～6年時間，有些甚至1、2年就出現(xiàn)落后電池現(xiàn)象，正確的檢測和維護(hù)保養(yǎng)是解決問題的根本所在。
1 維護(hù)保養(yǎng)常見問題
閥控鉛酸蓄電池的正常使用壽命在10年以上,但在實際使用中經(jīng)常在短短幾年內(nèi)就出現(xiàn)容量不足或失效的現(xiàn)象。維護(hù)保養(yǎng)中常見的問題有以下幾個方面。
(1)環(huán)境溫度
蓄電池在25℃的環(huán)境下可獲得較長的壽命。溫度升高時,蓄電池的極板腐蝕將加劇,同時將消耗更多的水,從而使電池壽命縮短。在25℃以上時,溫度每升高10℃,蓄電池的壽命縮短一半;超過40℃有熱失控的危險。因此必須控制好蓄電池室的溫度使其保持在22℃～25℃之間。
很多用戶對蓄電池室不注意通風(fēng)散熱及溫度控制,室溫經(jīng)常在30多度左右,蓄電池的運(yùn)行溫度則更高,短期內(nèi)不會暴露出對蓄電池的影響,但蓄電池的性能在幾年后的容量檢測中就會發(fā)現(xiàn)已經(jīng)大幅下降了。
(2)過度充放電
蓄電池在長期過充電狀態(tài)下,會加速腐蝕,使容量降低;同時因水損耗加劇,將使蓄電池有干涸的危險,從而影響蓄電池壽命。
蓄電池被過度放電會導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛吸附到蓄電池的陰極表面,在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體,它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響,在陰極上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內(nèi)阻越大,電池的充、放電性能就越差,蓄電池的使用壽命就越短。
一般運(yùn)行中的UPS不會出現(xiàn)過充或過放現(xiàn)象,其浮充電壓、放電終止電壓等參數(shù)都已經(jīng)在設(shè)備交接驗收時設(shè)置好了。值得重視的是，在交接驗收中應(yīng)確保UPS按照蓄電池廠家技術(shù)要求設(shè)置的相應(yīng)參數(shù)，并進(jìn)行蓄電池容量核對性試驗(充電和放電循環(huán))，很多用戶忽視了交接驗收檢查，只充上電就算驗收，不核實蓄電池容量是否達(dá)到了設(shè)計要求，或沒有留下任何廠家資料和驗收文件、試驗報告，這給以后的維護(hù)維修、故障分析帶來困難。
(3)深度放電
通常UPS會設(shè)置最低終止放電電壓保護(hù)蓄電池，此數(shù)值是按照UPS在設(shè)計負(fù)載放電電流下的終止放電電壓設(shè)置的。當(dāng)UPS負(fù)載變化為輕載時，例如所需的放電電流僅為蓄電池容量的10%～20%,一旦市電中斷，蓄電池一直放電到設(shè)定的最低終止電壓而自動關(guān)機(jī)，由于小電流放電情況下單體蓄電池的實際放電終止電壓要高于設(shè)計負(fù)載規(guī)定的終止放電電壓，實際上已經(jīng)迫使蓄電池進(jìn)入深度放電的狀態(tài)，必將造成蓄電池過早地失效報廢。
因此,當(dāng)一些老型號UPS不具備根據(jù)蓄電池放電電流與終止電壓特性自動調(diào)節(jié)最低終止電壓功能時,或者不具備最長放電時間限定功能時,就要經(jīng)常檢查負(fù)載變化,及時調(diào)節(jié)終止電壓,避免輕載引起的蓄電池深度放電。
(4)長期浮充
蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下,只充電而不放電,勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化,使蓄電池內(nèi)阻增大,容量大幅下降,從而造成蓄電池使用壽命縮短。
很多用戶都忽視了定期進(jìn)行蓄電池放電的意義和重要性,這也是造成蓄電池性能下降的一個重要原因。
2 常用測試方法
蓄電池除日常清潔、緊固、巡檢等常規(guī)檢查外,還應(yīng)進(jìn)行必要的測試。
(1)測量電池單體浮充電壓
每月應(yīng)測量一次電池單體浮充電壓,填好測量記錄并記下環(huán)境溫度�？梢灾苯佑萌f用表手工測量,也可以通過監(jiān)測設(shè)備測量。浮充電壓的設(shè)置對電池的壽命具有相當(dāng)重要的影響。在理論上要求浮充電壓產(chǎn)生的電流量是用以補(bǔ)償電池的自放電。浮充電壓過高會引起電池正極腐蝕和失水,使電池容量下降;而浮充電壓過低,也會使電池充電不足,引起電池落后,嚴(yán)重時會出現(xiàn)電極硫酸鹽化。浮充電壓的選擇可以根據(jù)廠家說明書的要求而設(shè)定,沒有說明書時也可以設(shè)置在(2.23～2.28)V·N(N為單體電池個數(shù))。
雖然測量浮充電壓并及時作出調(diào)整是蓄電池日常維護(hù)的一項重要工作,但是測量浮充電壓并不能找出落后單體電池。實踐證明,閥控密封鉛酸蓄電池端電壓與容量無相關(guān)性,從靜態(tài)的浮充電壓,無法準(zhǔn)確判斷出蓄電池的好壞。
(2)核對性放電
按照電力部《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》DL/T724-2000標(biāo)準(zhǔn),新安裝或大修后的閥控蓄電池組,應(yīng)進(jìn)行全核對性放電試驗,以后每隔2～3年進(jìn)行一次核對性試驗,運(yùn)行了6年以后的閥控蓄電池,應(yīng)每年作一次核對性放電實驗。
閥控蓄電池組的恒流限壓充電電流和恒流放電電流均為I10。額定電壓為2V的蓄電池,充電電壓不超過2.4V,組合電池和蓄電池組充電電壓不超過2.4V×N。額定電壓為2V的蓄電池,,放電終止電壓為1.8V;額定電壓為6V的組合式電池,放電終止電壓為5.25V;額定電壓為12V的組合蓄電池,放電終止電壓為10.5V。只要其中一個蓄電池放到了終止電壓,應(yīng)停止放電。
新驗收的蓄電池,在5次充、放電循環(huán)內(nèi),當(dāng)溫度為25℃時,放電容量應(yīng)不低于10h率放電容量的95%。(《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范》GB50172-92)
已投入運(yùn)行的電池,在三次充、放電循環(huán)之內(nèi),若達(dá)不到額定容量值的80%,此組蓄電池為不合格。
由于缺乏有效的設(shè)備,傳統(tǒng)放電試驗,需將蓄電池組脫離運(yùn)行,接上電熱絲或水阻放電。通過調(diào)整電熱絲或水阻,使電池組以恒定電流放電,同時用萬用表每隔一定時間就須測量電池端電壓一次,直至其中有一單體的端電壓到達(dá)規(guī)定的終止電壓時停止放電,其放電時間與放電電流的乘積即為該電池的實際容量。此種檢測方法測量電池的容量數(shù)值準(zhǔn)確,能夠清晰的判別電池是否為失效電池。由于負(fù)載體積龐大,搬運(yùn)不方便;放電時產(chǎn)生的巨大熱能,導(dǎo)致電熱絲發(fā)紅,容易引起安全事故;試驗中至少一人測量一人記錄數(shù)據(jù),工作量過大,難于全面進(jìn)行;放電快結(jié)束時,電池電壓下降較快,個別電池端電壓可能在兩次測量間隔期間突然降至終止電壓以下,造成過度放電。
(3)內(nèi)阻(電導(dǎo))測量
閥控蓄電池的故障,如板柵腐蝕、接觸不良、活性物質(zhì)可用量減少等集中表現(xiàn)于蓄電池內(nèi)阻的增大、電導(dǎo)的減小,因此,電導(dǎo)或電阻的高低可提供反映蓄電池故障和使用程度的有效信息。
目前國際上流行一種用電導(dǎo)測試的方法檢測電池的內(nèi)阻來藉此判斷電池的實有容量。電導(dǎo),即內(nèi)部電阻的倒數(shù),是指傳導(dǎo)電流的能力,它反映了電阻的大小。測試方法是用交流發(fā)電裝置向蓄電池單體或蓄電池組注入一個低頻20～30Hz或60Hz的交流信號,測量通過電池的交流電流和每只蓄電池兩端的交流電壓,然后計算出I/U或Uac/Iac比率,即可得出蓄電池的電導(dǎo)或電阻值,并顯示這個值。這一測試?yán)碚撜J(rèn)為剩余容量和電池內(nèi)阻有一定的固定關(guān)系,特別是在剩余容量不足50%時,會迅速下降,因而根據(jù)電池的電導(dǎo)或電阻值來判斷電池容量有很好的一致性。
然而閥控電池的電阻組成是復(fù)雜的,包含了電池的歐姆電阻,濃差極化電阻,電化學(xué)反應(yīng)電阻及雙層電容充電時的*作用。在不同的量測點(diǎn)和不同的時刻測得的電阻值包含的組成也是不同的。另外由于內(nèi)阻值為毫歐級,所以連接電纜、測試夾具、測試儀性能等都會對內(nèi)阻測量產(chǎn)生較大的*,內(nèi)阻值的真實性和準(zhǔn)確性怎樣得到保障,這是需要大量實踐來確定的。
在目前沒有權(quán)威機(jī)構(gòu)或國家標(biāo)準(zhǔn)證實的情況下建議將內(nèi)阻(電導(dǎo))測量方式作為一種輔助測試手段判別電池性能。
3 常用測試手段
(1)在線監(jiān)測
目前使用較多的蓄電池在線監(jiān)測裝置是電池巡檢儀，采集電池的電壓、電流和溫度,通過直流充電設(shè)備的監(jiān)控器可顯示各單節(jié)電池電壓，判斷故障電池的編號且給出報警，并測量出每節(jié)電池內(nèi)阻的特性曲線，極大的方便了用戶的日常維護(hù)，提高了工作效率，保障了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實時性。
另外有些廠商推出了便攜式電導(dǎo)測試儀,可在蓄電池運(yùn)行狀態(tài)下測量蓄電池電導(dǎo),根據(jù)電導(dǎo)的變化判斷蓄電池的容量變化。這對工程技術(shù)服務(wù)人員來說是非常方便的。
(2)蓄電池容量測試
當(dāng)UPS和直流盤運(yùn)行時,在退出來的蓄電池組或備用的蓄電池組進(jìn)行活化和核對性放電時,可以采用專門的蓄電池容量測試設(shè)備。蓄電池的充放電電流、充放電終止電壓、單體終止電壓、充放電時間都可調(diào)可控,同時可以測量記錄單體和整組電池的電壓、內(nèi)阻,數(shù)據(jù)采集周期可以設(shè)置到秒級,只要單體終止電壓、整組終止電壓、充放電時間有一項達(dá)到設(shè)置值時,測試設(shè)備就會自動停止工作,保障蓄電池的安全。新型容量測試儀采用的內(nèi)置放電負(fù)載,沒有以往電熱絲的笨重和紅熱現(xiàn)象,極大的方便了工程技術(shù)人員的現(xiàn)場使用,取消了使用老式負(fù)載對環(huán)境和空間的要求,最主要的是放電過程中的安全性得到了極大的提高。
4 蓄電池維護(hù)保養(yǎng)措施
通過對蓄電池常見問題和測試方法的總結(jié),提出以下維護(hù)保養(yǎng)措施。
(1)蓄電池維護(hù)應(yīng)嚴(yán)格按照國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項目及周期進(jìn)行,對性能有懷疑和運(yùn)行多年的蓄電池應(yīng)縮短維護(hù)保養(yǎng)周期,有蓄電池生產(chǎn)廠家技術(shù)參數(shù)時,其性能合格標(biāo)準(zhǔn)參照廠家數(shù)據(jù),無廠家數(shù)據(jù)時依據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)核對性放電試驗比較客觀地反映了蓄電池容量,是最直觀和重要的手段,電池內(nèi)阻或電導(dǎo)測試可以作為輔助手段,或者作為運(yùn)行中對蓄電池進(jìn)行監(jiān)視的一種方式,但不可以替代核對性放電。
(3)做好投運(yùn)前、日常和歷年蓄電池維護(hù)測試的數(shù)據(jù)記錄并妥善保管,可以作為判斷蓄電池性能好壞、故障分析的依據(jù)。對性能下降較快的蓄電池及早進(jìn)行活化或更換,避免蓄電池失效對生產(chǎn)的影響。
(4)定期檢查蓄電池的外觀有無異常變形和發(fā)熱,仔細(xì)檢查安全閥的周圍是否有被噴射的污點(diǎn),以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
(5)蓄電池因單只容量不夠需更換時,只能一次性全部更換,不能僅把性能指標(biāo)不夠的蓄電池單獨(dú)更換下來,否則會因蓄電池的內(nèi)阻不平衡而影響整組電池的發(fā)揮,縮短整組電池的使用壽命。
(6)環(huán)境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)阻等方面都有較大影響,雖然開關(guān)電源有溫度補(bǔ)償功能,但其靈敏度和調(diào)整幅度畢竟有限。因此,蓄電池室應(yīng)安裝空調(diào)設(shè)備并將溫度控制在22℃～25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命,還能使蓄電池有最佳的容量。
(7)長期不用的蓄電池,在使用前一定要進(jìn)行補(bǔ)充電,不同廠家、型號的電池禁止混用。