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技術(shù)資訊
閥控式密封鉛酸蓄電池主要用于固定用電源,例如電話通信、不間斷電源(UPS)、安全報警、開關(guān)控制、應(yīng)急燈、電子設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備等。可見其應(yīng)用范圍之廣泛。然而電池在充電或備用情況下有問題卻不能及時被發(fā)現(xiàn),就會形成隱患并有可能造成大量損失。
電池在使用過程中容易出現(xiàn)漏液、容量不足、浮充電壓低、外觀鼓脹等問題。最嚴(yán)重的漏液可能是因為安全閥異常、端子爬酸腐蝕、外殼破裂、電池倒置使用。其中外殼破裂最難發(fā)現(xiàn);異常導(dǎo)致的損失可能最大。
下文僅從外殼破裂導(dǎo)致的漏液現(xiàn)象進(jìn)行分析,從問題發(fā)生的原因和現(xiàn)象,及現(xiàn)場處理方法和控制過程等入手,并通過物理、技術(shù)等多方面提出預(yù)防、糾正措施,把安全隱患扼殺在萌芽時期,盡量減少經(jīng)濟(jì)損失。
1. 閥控式鉛酸蓄電池工作原理與電解液作用
1)閥控式鉛酸電池組成(如下圖)
電解液充滿整個殼體,處于正、負(fù)極板之間
(2)閥控式鉛酸電池充放電原理
蓄電池采用陰極吸收的電化學(xué)原理,其化學(xué)反應(yīng)如下:
放電時,正極板中的二氧化鉛和負(fù)極板中的海綿狀鉛與電解液中硫酸反應(yīng),生成硫酸鉛和水,隨著反應(yīng)進(jìn)行,硫酸的濃度逐漸降低,端電壓逐漸下降;反之,在充電時,硫酸鉛又分別轉(zhuǎn)化成二氧化鉛和海綿鉛,硫酸的濃度也逐漸升高,端電壓也隨之升高。
(3)閥控式鉛酸電池中酸液的作用
電解液在蓄電池的化學(xué)反應(yīng)中,起到離子間導(dǎo)電的作用,并參與蓄電池的化學(xué)反應(yīng)。
電解液由純硫酸(H2SO4)與蒸餾水按一定比例配制而成。其密度一般為1.23~1.32g/cm3(20℃)。
電池開路電壓=電池酸密度+0.85(單格2V模塊)。如果漏液。電池酸密度低于1.2,則電池內(nèi)部無法進(jìn)行正常的化學(xué)反應(yīng),會出現(xiàn)異常影響使用。
(4)閥控式鉛電池殼體破裂原因分析
電池外殼通常使用ABS樹脂,但如果廠家材料選擇不合理,如選用的電池外殼是容易破裂的塑料,甚至為了成本,在成型過程中加入二次料,使外殼的強(qiáng)度與韌性不足,隨著內(nèi)部壓力變化,產(chǎn)生裂紋。運(yùn)輸和安裝過程中人為的不當(dāng)碰撞也會使電池外殼破裂。
2. 電池漏液的危害:
(1)基本功能喪失
從閥控式鉛酸電池原理可知,酸液的流失會影響電池內(nèi)部的正常化學(xué)反應(yīng),即無法轉(zhuǎn)化與儲存相應(yīng)的能量,電池就會失去基本功能,從而影響后續(xù)由蓄電池支持的一系列產(chǎn)業(yè)。
(2)腐蝕風(fēng)險
電池內(nèi)部的硫酸是強(qiáng)腐蝕化學(xué)品,能夠腐蝕人體皮膚和粘膜等組織,其蒸氣或霧還會引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁導(dǎo)致失明或引起呼吸道刺激,嚴(yán)重者會呼吸困及患上肺水腫等等。更甚者會腐蝕周邊物品,造成安全隱患并引發(fā)爆炸、污染環(huán)境等等。
(3)著火風(fēng)險
電池漏酸時,由于內(nèi)部酸液減少,充放電時內(nèi)阻大,產(chǎn)生極大的熱量,熱量會使浮充電流增大,電流增大會使溫度升高,最終導(dǎo)致熱失控,俗稱鼓肚,長期如此,內(nèi)部積壓的熱量會引起燃燒,造成更大的危險性。
3 漏液檢測與預(yù)防措施:
(1)選擇正規(guī)的電池
目前市面上的山寨、翻新的電池雖然便宜,但風(fēng)險極大;并且其外殼材料可能源于二次料,較脆、硬,容易破裂導(dǎo)致漏液;甚至偷工減料以至于外殼厚度不足無法耐受使用過程中產(chǎn)生的正常壓力或碰撞。
所以,從根本上要保障采購電池產(chǎn)品是正規(guī)來源的電池。
(2)選擇有資質(zhì)的工程安裝人員
安裝環(huán)節(jié)十分重要。安裝時要先去除電池外殼,電池外殼將直接與電池架/柜接觸,加上電池的重量,容易造成磕碰。若要安裝人員做到輕拿輕放,考驗的是其極大的體力、敬業(yè)精神與責(zé)任心,否則結(jié)果必然不理想;且安裝造成的電池外殼破裂在驗收時根本看不出來,易埋下風(fēng)險隱患。
故選擇有資質(zhì)、管理嚴(yán)格、技術(shù)過硬及售后有保障的專業(yè)施工人員能夠確保整個施工過程有管控、有保障。
(3)物理隔離辦法
消除一切隱患,才能保證產(chǎn)品、設(shè)備的可靠運(yùn)行。將電池與電池架/柜隔離是一個有效的辦法。采用不導(dǎo)電的塑料托盤(見下圖),介于電池與架之間,當(dāng)有漏液現(xiàn)象出現(xiàn),酸液會保留在托盤內(nèi),避免與電池架構(gòu)成帶電整體,可以有效避免觸電。
(4)電池實時監(jiān)測法
原理:漏液時,酸液流失會降低電池對電流的傳輸能力,內(nèi)部阻抗增加最終表現(xiàn)為電池內(nèi)阻增加、電壓變化。通過判斷電池內(nèi)阻及電壓的變化情況,就能判斷電池是否異常。方法:選擇一套合適的電池監(jiān)測儀系統(tǒng),實時檢測每節(jié)電池的電壓、溫度、內(nèi)阻,設(shè)定好報警值,當(dāng)有異常時,提供聲光報警,維護(hù)人員能夠第一時間發(fā)現(xiàn)、處理,避免風(fēng)險發(fā)生。
該設(shè)備能24h持續(xù)檢測,及時了解電池參數(shù),并能根據(jù)電池的歷史數(shù)據(jù),分析電池的變化趨勢,及時掌握電池的壽命與狀態(tài),防范于未然。
(5)定期巡檢法
半年內(nèi)進(jìn)行一次檢修、除塵、觀察、阻抗測試等,根據(jù)列出的檢查清單,進(jìn)行相應(yīng)的檢查、記錄,把檢查工作落實到位。該工作可以由用戶自己安排,也可以委托電源廠家或第三方公司專業(yè)的售后服務(wù)人員進(jìn)行。