礦用鉛酸蓄電池常見故障分析與維護

薛慧珍

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司， 山西 太原 030006）

引言

隨著礦用純電動車輛生產使用規模的不斷擴大和新型電池的不斷涌現，鉛酸電池檢測設備實時性、多功能和智能化等方面的實際需要決定了今后電池管理單元的發展趨勢，為了提高鉛酸蓄電池的使用壽命，防止電池過充過放現象的發生，保障電池系統的可靠性，最大限度地發揮鉛酸電池的特性，電池的日常維護顯得尤為重要。

1 鉛酸蓄電池概述

鉛酸蓄電池通過極板上的活性物質（正極板二氧化鉛，負極板純鉛）與電解液硫酸的電化學反應，建立電動勢實現充電和放電。鉛酸蓄電池具有內阻小、電壓穩、結構簡單、成本低的特點，能迅速提供大電流，同時鉛酸蓄電池存在比能低，維護工作量大、使用壽命短等不足。電動車輛使用的動力鉛酸蓄電池組主要包括一個裝單電池的鋼槽、一個電池組終端連接條、其他為確保電池牢固的必要保護部件，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發生電機械反應，這使活性物質恢復到充滿電狀態[1-2]。若想使礦用動力蓄電池組具有最佳的性能和使用壽命，應在每一班使用后進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，必須提供適當的通風，以確保充電快結束時產生的氫氣能夠散失掉，在正常操作時，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間段，通常用在電池組的安培小時容量下降到額定容量的80%之前所經歷的時間或循環次來表示，為了獲取最大的使用期限，建議每日（24 h）電池組只進行一個完整的操作循環或每年少于300次循環。礦井電動車輛所用電池組是循環使用的，對它們充電或放電。在大多數情形下，每班使用之后就充電，這樣，在它們的使用期限內，循環很多次。幾個循壞的不正確充電，對電池組的損害很小，但如果天天這樣重復，電池組的使用期限將嚴重縮短。

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：充電時充電設備工作不正常；電池故障、性能不良、老化；電池組內部連接處阻值高；電解液液位低；車輛內充電的電池組室封閉或槽的封蓋關閉；電池組充電時，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（定時器，電壓敏感繼電器，控制板等）；調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。放電時加到剛好覆蓋隔板的護板；充電時打開電池組室，或在機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工作班

1）故障可能原因：在投入運行前，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；相對該工作，電池組容量太小；電力或機械存在問題。

2）解決方法：電池放電后及時充電；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行更換，且需定時或不定時替換；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；蓄電池供輔助設備用電；使用率低，電池組反應緩慢；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整比重；修理或更換有故障的電池單體；調整電解液比重。

3 蓄電池的日常維護

3.1 規范更換電池組中的電池

對于其基元取出過或更換了己損壞的電瓶殼的電池，應進行均衡充電，以及修理之后立即調整酸液，才能投入使用。在將電池放進電池組槽之前，應先確定與其連接的相鄰電池正負極。一個電池的正極板側必須串聯連接到相鄰電池的負極側。

當問題已經糾正并且電池放回電池組的槽時，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合劑加熱直接熔化，溫度不超過400 用冷復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合劑傾倒入密封凹槽中。先將凹槽倒滿并用火苗的軟火提高粘合性，然后填滿并再次用火如熱，等復合劑冷卻后修剪掉多余部分。密封后，用最大1.5psi 的壓力測試電池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生的標準的化學燃燒火苗，或成套的炭燃燒設備。

3.2 定期給電池組補水

電池中一定量的水損失是正常的，應該用“純”自來水或蒸餾水補充，在一些地區，自來水可能合有化學物質或其它對電池組有害的雜質，建議電池更換水雜質的最大容許量（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，使電解液升到適當的液位，但不要溢出。只有在放電時才能給電池組加水，并只加到覆蓋帶孔的塑料板，不要過高。經常足量加水，避免電解液液位降到穿孔隔板護板的下方。建立加水計劃表，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，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時間的充電，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生的電壓或比重的不等性，均衡充電包括一個常規充電和之后約4 h 的不高于終止充電率的充電，每周應對電池組進行至少一次均衡充電。

3.5 合理更換電瓶殼或封蓋

密封復合劑和鉛護套最常用的方法是，用瀝青復臺劑將封蓋密封到橡膠或塑料的電瓶殼。鉛護套作為插頭模壓進封蓋中，并焊接或燒結到終瑞極柱以防止極柱周圍的電解液泄漏。當替換封蓋時，先用溫熱的油灰刀切開復合劑，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掛鉤將封蓋掀掉，去除掉粘到電瓶殼壁上的密封復合劑，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，徹底干燥經中和的表面，最后安裝一個新的封蓋，重新燒結電池連接條，密封封蓋與電瓶殼。

3.6 及時檢查調整電解液的比重

充滿電的電池運行時比重一般為1.275～1.295。一般情況下首先對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，按下述方法進行調整：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的混合；從讀數低的電池中取出電解液直至液面達到隔板護板；在電池仍在放氣時，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，重復此過程直至比重正常，作為一個指導值，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（0.004～0.005）。如果電池修正比重大于正常值，按下述步驟進行調整：當充電電池組正放氣時，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 重復一次，直到得到期望的讀數。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（0.004 到0.005）。

3.7 及時調整充電柜充電配置

根據電池組的容量及時調整充電柜配置（充電時間、充電容量、截止電壓等），保證電池組適度充電。經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的要高，如果上述任一狀況確屬存在，應請向下調整充電率，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 保持記錄的習慣

礦井動力鉛酸蓄電池單體數量大，電池組的循環，維護和修理的記錄對于一個電池組的有效維護是必不可少的。工作中需記錄以下內容：建立一個電池組標識系統，給每一個電池組一個編號，建議使用多位數編號系統；每次充電前后，記錄指示電池的比重，應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識進行記錄；當電池組比重讀數的變化超過20 點（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數，以及維護和修理信息；新電池第一年使用期內，讀取并記錄電池組中所有電池酸液的比重和開路電壓。

4 結語

蓄電池是電驅車的唯一動力源，蓄電池的性能關系到整車的使用性能。實際使用過程中常見的故障，可以通過具體的方法得以解決，而規范、標準、定期地維護才是防止或降低故障發生，保證電池的高效使用的有效手段。