|
||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Последние новости
03.07.07 Рекомендации по увеличению срока службы стационарных герметизированных аккумуляторов Стационарные призматические герметизированные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы с клапанным регулированием за рубежом называют аккумуляторы с клапанным регулированием VRLA (американское сокращение – Valve-Regulated Lead Acid), клапаны открываются при давлении 40 - 100 кПа. Аккумуляторы с клапанным регулированием VRLA - это герметизированные аккумуляторы со связанным электролитом GEL и AGM технологии, обладающие следующими достоинствами: - не нужно доливать дистиллированную воду; - малая потребность в вентиляции помещения; - можно размещать вблизи или в составе оборудования; - допускается транспортировка любым видом транспорта без специальных разрешений; - малый саморазряд при хранении. Несмотря на достоинства, эти аккумуляторы имеют недостатки: - меньшая надежность, по сравнению с негерметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами; - меньшая долговечность; - большая стоимость; - высокая чувствительность к пульсациям напряжения; - могут входить в режим терморазгона; - недопустимы частые глубокие разряды; - невозможно измерить уровень и плотность электролита. В России герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы стали широко применяться c 1995 г. [1]. В электропитающих устройствах (ЭПУ) аккумуляторы работают в буферном режиме. В буферном режиме эксплуатации аккумуляторы подключены параллельно к выпрямителю и находятся в постоянном подзаряде. За десять лет эксплуатации герметизированных аккумуляторов установлено, что они имеют меньший ресурс, чем указанный в рекламных проспектах и Технических условиях (ТУ). Аккумуляторы отработали заявленный производителями срок службы в буферном режиме в лучшем случае 70%, а чаще всего только 50%, при этом условия эксплуатации аккумуляторов были близки к нормальным. Срок службы – это максимальное допустимое суммарное время хранения и время эксплуатации аккумуляторов [2]. В настоящее время известны основные факторы, ограничивающие срок службы герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов. Известно [3], что наибольшее влияние на срок службы аккумуляторов оказывают рабочая температура, глубина разряда, напряжение заряда (подзаряда). Общим является правило, по которому при каждом повышении температуры на 10ºС от нормальной температуры эксплуатации (+20ºС) срок службы уменьшается в два раза. При эксплуатации герметизированных аккумуляторов в буферном режиме необходимо точно соблюдать рекомендации производителя по установке напряжения постоянного подзаряда и его коррекции в зависимости от температуры. Для герметизированных аккумуляторов вредно повышенное напряжение постоянного подзаряда (перезаряд). При превышении этого параметра в течение длительного времени в аккумуляторах начинают открываться газовые клапаны, и со временем высыхает электролит, отчего внутреннее сопротивление аккумуляторов увеличивается, а емкость уменьшается. При систематическом занижении напряжения постоянного подзаряда на пластинах аккумуляторов (особенно на отрицательных) происходит постепенный переход мелкокристаллического сульфата свинца в плотный твердый сульфат с крупными кристаллами, после чего заряд аккумуляторов сильно затрудняется [3]. Еще одной из причин уменьшающих срок службы герметизированных аккумуляторов является преждевременная деградация положительных пластин. Этот эффект проявляется только при буферном режиме эксплуатации аккумуляторов. При деградации происходит коррозия решеток и изменения в активной массе пластин. Коррозия решеток приводит к нарушению её контакта с активной массой и увеличению внутреннего сопротивления. Из-за увеличения удельного объема вещества при переходе Pb в PbO2 (в 1,3 раза) возникают большие внутренние напряжения, деформации пластин и корпуса. В результате увеличивается вероятность короткого замыкания, происходит оплывание и осыпание активной массы. Этот эффект чаще проявляется при заряде аккумуляторов после разряда при низкой температуре и при больших токах нагрузки. Эффект также возникает в плохо отлитых решетках и решетках с нарушением состава сплава, т.е. речь идет о производственных дефектах, которые выявляются только в процессе эксплуатации. Серьёзным недостатком герметизированных аккумуляторов при эксплуатации в буферном режиме является склонность к срыву в режим терморазгона [6]. Явление терморазгона состоит в том, что плавающий ток заряда (в буферном режиме) и температура аккумуляторов внезапно начинают возрастать, корпусы аккумуляторов начинают разбухать, размягчаться и терять форму. Аккумуляторы начинают интенсивно выделять газы и пары электролита через газовые клапаны. Может произойти задымление помещения. Если этот процесс вовремя не обнаружить, батарея может разрушиться сама, повредить оборудование и привести к пожару. Были случаи, когда терморазгон прекращался неожиданно, как и начинался, аккумуляторы остывали и частично возвращали свою форму. Однако батарея все равно была повреждена, и её приходилось менять. Герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы c клапанным регулированием более чувствительны, чем классические к глубокому разряду. Глубокий разряд может привести к повреждению аккумуляторов [3]. Степень повреждения аккумуляторов зависит от количества снятой емкости. При низких токах разряда в течение длительного периода количество снятой емкости может быть больше, чем при разряде большими токами в течение короткого времени. Батарея, которая разряжается при большом токе нагрузки, не достигает глубокого разряда, так как при большом токе разряда в герметизированных аккумуляторах доступна не вся часть емкости аккумуляторов. При малых токах разряда степень разряда герметизированных аккумуляторов может быть глубже. Более стойкие к глубоким разрядам малыми токами гелевые герметизированные аккумуляторы. Аккумуляторы технологии AGM имеют более высокую мощность, чем гелевые при коротких режимах разряда. Глубокий разряд аккумуляторов редко возникает на устройстве электропитания связи, если есть устройство защиты от глубокого разряда. Часто глубокий разряд может возникнуть при монтаже УЭПС. Это происходит, когда УЭПС находится в режиме отключенных выпрямителей. Современные УЭПС включают в себя потребителей малой мощности, которые разряжают батарею. Такими потребителями, отбирающими энергию аккумуляторов при выключенной установке, являются блок автоматики и контроллер. Аккумуляторы в состоянии глубокого разряда могут создавать трудности при восстановительном заряде. Невозможно предусмотреть все особенности их поведения. Важным фактором является величина остаточной емкости аккумуляторов. Простой способ оценки остаточной емкости - это измерение напряжения разомкнутой цепи на аккумуляторах, отключенных от нагрузки и выпрямителя. Если значения Uр.ц всех элементов выше 1,94 В, то батарея нормально глубоко разряжена. Если есть элементы с напряжением ниже 1,90 В, то могут возникнуть проблемы с восстановлением емкости батареи. Обычно в процессе заряда глубоко разряженной батареи емкость увеличивается, есть ток зарядки. Но если есть плохие элементы, ток заряда может скачкообразно возрасти, что повлечет за собой уже известный нам терморазгон батареи. При глубоком разряде электролит обычно реагирует полностью, что приводит к росту растворимости свинца. Металлический свинец с повышенной растворимостью образует проводящие мостики между пластинами, замкнув их накоротко. При закорачивании некоторых элементов напряжение на остальных сильно увеличивается, что, в свою очередь, приводит к сильному увеличению зарядного тока и очень быстрому росту температуры в аккумуляторах. Герметизированные аккумуляторы AGM - технологии более склонны к явлению терморазгона. В герметизированных гелевых аккумуляторах есть дополнительный пористый сепаратор, который увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора, но дополнительно изолирует пластины от короткого замыкания. Таким образом, можно сделать вывод, что сульфатация гелевых аккумуляторов по причинам глубоких разрядов, систематического занижения напряжения постоянного подзаряда и другим причинам может привести к следующим последствиям: - закорачиванию элементов; - появлению эффекта терморазгона; - интенсивному высыханию электролита (из-за повышения напряжения в процессе заряда). К сожалению, обычные методики борьбы с сульфатацией не всегда приводят к желаемому результату. Как следствие, приходится мириться с сокращением службы аккумуляторной батареи по причинам, вызванным сульфатацией. В настоящее время существуют инновационные системы десульфатации, которые позволяют бороться с сульфатом свинца в батареях. Эффективность этих методов в некоторых случаях весьма сомнительна. Но цель этой статьи не обзор методов, а выдать решение возникшей проблемы с герметизированными аккумуляторами. Компания ЗАО «Бэттэри Фактор» выпускает оборудование (модели Торнадо) с системой десульфатации, которое хорошо себя зарекомендовало на батареях с жидким электролитом. Напрямую это оборудование нельзя использовать для герметичных батарей. Было проведено ряд исследований: параллельно к АКБ с жидким электролитом, подсоединялись герметизированные батареи. В результате герметизированные аккумуляторные батареи восстанавливались. Было разработано программное обеспечение для герметизированных батарей. Генератор тока в станции восстановления «Торнадо-Энергия» при достижении заданного напряжения для батареи (рекомендованного заводом изготовителем АКБ) переходит в режим генератора напряжения. Эти условия для герметичных батарей жизненно необходимы. Далее используется стандартная система десульфатации, разработанная специалистами компании «Battery Factor». Суть системы десульфатации: - система прерывает зарядный ток; - генератор высоковольтного импульса генерирует напряжение до десяти раз выше напряжения батареи, но очень коротко (100-200 наносекунд) при этом происходит возбуждение кристаллической решетки свинца; - энергии для разрыва молекулы сульфата свинца на ионы достаточно; - скорость импульса высока, а с такой скоростью продукты химической реакции не могут поступать в зону реакции с такой скоростью, поэтому разрушительных токов не возникает. Этой методой решается проблема с сульфатом свинца, а также с коротким замыканием элементов (возникшим по причине прорастания кристаллов сульфата свинца). Таким образом, указанная система помогает существенно продлить срок службы аккумуляторных батарей (особенно при регулярном применении). Главным условием применимости метода является наличие в составе электролита воды. При соблюдении этого условия аккумуляторная батарея может быть восстановлена даже если она имеет 100%-ную сульфатацию и нулевую емкость. ЛИТЕРАТУРА 1. Аккумулятор – основной элемент бесперебойного электропитания (опыт эксплуатации на магистралях связи). Петров М.Н. Электрическое питание №1, СПб, 2003, с.42 - 44. 2. Химические источники тока: Справочник/Под редакцией Н.В. Коровина и А.М. Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003. 3. Таганова А.А., Пак И.А. Герметичные химические источники тока для портативной аппаратуры: Справочник. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. 4. Анализ отказов герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов. Костиков С.Н. Электрическое питание №3, СПб, 2003, с.38 - 42. 5. Инструкция по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в составе ЭПУ на объектах ВСС России, Госкомсвязи России, 1988 г. 6. Савельев О.Ю. 4-й Ежегодный Семинар Энергетических Систем. Эрикссон, Москва, 13 мая 1999 г. 7. ТУ 3481-053-11473888-2003 Аккумуляторы стационарные свинцовые герметизированные необслуживаемые серии GFM производства фирмы Harbin Guangyu (Coslight) Storage Battery Mfg.Co.,Ltd. (ОАО «ЦКБ-Связь» Лаборатория оценки систем качества производств ТСЭ при ИЦ «ЦКБ»), М. , 2003. ЗАО «Бэттэри Фактор» Г. Тюмень Тел./факс (3452) 43-21-77, 53-17-34 info@battery-factor.ru www.battery-factor.ru |
|
|