1. Проблеми, що мають місце при виготовленні АКБ
2. Проблеми, що існують в галузі експлуатації АКБ
3. 2. Відсутність технічної можливості забезпечення високої надійності роботи і попередження труднопредсказуемости...
4. 3. Відсутність технічної можливості усунення утворився високого рівня розбіжність величин характеристик...
5. Огляд існуючих рішень проблем
6. Запропоновані рішення вище викладених проблем
7. 1. Основні елементи методики запатентовані на Україні в 1997 році.
8. 3. При вікорістанні ІАЗРУ представляється можливіть проведення:
9. 5. Діагностика:
10. Висновки

З огляду на використання в якості сировини для виготовлення активної маси матеріалу з утилізованих АКБ, а також з-за широкого поширення герметизованих акумуляторних блоків (АБЛ), утворилося безліч проблем, що викликають необхідність застосування для їх успішного подолання інтелектуальних автоматичних зарядно-розрядних пристроїв (ІАЗРУ).

Останнім часом широко відома практика, коли без будь-якого організованого планово-попереджувального обслуговування, як стаціонарні, так і стартерні і тягові АКБ на об'єктах їх штатного використання експлуатують протягом 3-х років, після чого ці АКБ просто утилізують. При цьому, нерідко мають місце факти, коли безповоротний вихід з ладу АКБ (при встановленому від заводу-виготовлювача їх амортизационном ресурсі до 12 років) настає задовго до закінчення перших 3-х років їх штатного використання. Такий стан призводить до масштабних непередбачених позаплановим витрат. У зв'язку з цим актуальним завданням є встановлення причинно-наслідкового характеру проблем в області виготовлення і експлуатації АБ і вироблення методів їх успішного подолання.

Проблеми, що мають місце при виготовленні АКБ

1. Використання в якості сировини для виготовлення активної маси продуктів переробки утилізованих свинцево-кислотних акумуляторів не дозволяє контролювати та регулювати зміст різних елементів-домішок.
   Вони можуть істотно і непередбачувано змінювати динаміку процесу накопичення і керованої віддачі накопиченої електроенергії в АКБ. Саме з цієї причини, акумуляторні блоки (АБЛ) однієї партії випуску, при рівних умовах, на практиці можуть мати розкид їх вихідної віддається ємності на рівні до 20% і більше в частках номінальної ємності (Сп). З практики роботи відомо, що формувальний і наступні заряди в процесі виготовлення проводять при деякому масовому підключенні виготовляються АБЛ до одного джерела струму заряду. При цьому не забезпечена технічна можливість автоматичного відстеження динаміки вольт-амперної залежності кожного обслуговується акумуляторна батарея.
2. Різний рівень кількості і якості вище згаданих в п. 1.1. домішок може викликати сплески інтенсивності розігріву при далеко не однакових рівнях величин напруги заряду і повідомлену кількості електрики серед акумуляторних блоків, зібраних в одну групу для проведення формувального заряду.
3. При такому положенні вкрай важко дотримуватися ті температурні обмеження, які передбачені діючими «Інструкціями з проведення формувального заряду».
4. На завершальному етапі виготовлення герметичних АБ, особливо технології dryfit, допускають значний недозаряд. Так надходять для того, щоб попередити можливість температурного розгону окремих АБЛ і аварійне їх пошкодження на етапі виготовлення.
5. Відсутність можливості досягнення на заводі-виробнику максимально можливої повноти заряду всіх акумулятор в в складі нової АБ, унеможливлює проведення об'єктивної оцінки рівня величин технічних характеристик кожного нового АБЛ.
6. Зважаючи на викладене в п.п. 1.1 ... 1.5, в складі нової акумуляторної батареї, що поставляється заводом-виробником, досить імовірним є розкид вихідної віддається ємності серед акумуляторів в складі цієї батареї на рівні 20% в частках Сп і більш.
7. Крім вищевказаного в п.п. 1.1. ... 1.5, в зв'язку з тим, що заводи-виробники поставляють свідомо недозаряженние АБЛ, а час їх введення в експлуатацію на об'єкті використання абсолютно непрогнозовано, інтенсивність саморазряда акумуляторів може істотно (в рази) відрізнятися від показників, наведених в їх технічної документації.

Перераховані основні проблеми, закладені при виготовленні АКБ, створюють великі труднощі вже на початкових етапах експлуатації. На підприємствах масового використання АКБ, як правило, відсутня можливість високоякісного вхідного контролю і проведення заряду кожного нового АБЛ при забезпеченні досягнення стартовою максимально можливої ​​повноти заряду кожного акумулятора.

При цьому завод-виготовлювач, практично, не несе відповідальності за дотримання гарантійних зобов'язань, так як при введенні в експлуатацію, як правило, відсутня технічна можливість повного дотримання порядку дій, зазначеного в заводській інструкції з експлуатації даного тіпономінала АКБ.

Проблеми, що існують в галузі експлуатації АКБ

1. Відсутність технічної можливості досягнення високого рівня надійності роботи АК Б, що поставляються від заводу-виготовлювача в сухозаряженном стані і приводяться в робочий стан після їх тривалого зберігання.

Згідно з положеннями Діючих нормативно-технічних документів загальний запас ресурсу служби наливних АКБ розподілений на:

• ресурс зберігання в сухозаряженном стані;
• ресурс часу роботи згідно зі штатним призначенням.

За даними досліджень межа ресурсу часу зберігання в сухозаряженном стані (після закінчення якого, за інших рівних умов, дана АКБ ще може бути приведена в робочий стан і надійно штатно використовуватися) залежить від ряду факторів.

Визначальним фактором при цьому є старіння активної маси при деструктивних змінах в її складі, наприклад, виникнення агломеративного утворень сульфату свинцю в глибинному шарі активної маси. З досвіду роботи, а також за даними досліджень, проведених в лабораторіях хімічних джерел струму (ЛХІТ) Дніпропетровського і Курського акумуляторних заводів встановлено, що одним з визначальних факторів, що викликають інтенсивне накопичення вищезазначених деструктивних змін, може бути підвищений вміст деяких домішок в складі матеріалу сировини, використаного для виготовлення активної маси.

Разом з тим, в останні 10-15 років спостерігається тенденція до збільшення ресурсу служби свинцево-кислотних АБ, згідно положень нормативно-технічних документів.

На практиці, часто мають місце випадки безповоротних відмов на першому році експлуатації АКБ, термін зберігання яких в сухозаряженном стані не перевищував допустимого відповідними інструкціями з експлуатації. Для запобігання таких відмов необхідно мати можливість виявляти наявність згаданих вище деструктивних змін активної маси АКБ, що вводяться в експлуатацію.

Велику небезпеку становлять випадки вибухів нових АКБ, що вводяться в експлуатацію після тривалого зберігання в сухозаряженном стані. Відомі також випадки вибухів стаціонарних, стартерних і тягових наливних АКБ, які мали місце при спробах заряду АБЛ, що містять в їх складі засульфатірованние акумулятори. З досвіду роботи відомо, що при заряді засульфатірованной АКБ (що на початковому етапі заряду, як правило, проходить під впливом сили струму заряду (Iз) на рівні від 10% в частках номінальної ємності (Сп) і більше), відзначають високо інтенсивне газовиділення і вспенивание електроліту. А також відомо, що, якщо такий заряд проводять після розряду АКБ при впливі високої щільності розрядного струму, то на початковому етапі заряду висока ймовірність «бурхливого» взаємодії пластин електродів з електролітом, що може супроводжуватися укорочення різнойменних пластин електродів.
Виділяється при цьому водень може викликати вибух акумулятора. Непрямим свідченням протікання описаних вище деструктивних процесів в активній масі АКБ є значне зниження величини щільності електроліту, що фіксується через 2 години після його заливки в акумулятори.

Суворе і точне дотримання рекомендацій Діючих Інструкцій з експлуатації та положень інших нормативно-технічних документів з приводу дій при роботі c засульфатірованнимі або глибоко вбраними АКБ, навіть при особливо великих витратах часу, не гарантує отримання позитивного результату.

Таким чином, для забезпечення можливості високоякісного і безаварійного приведення в робочий стан сухозаряженной АКБ також необхідно використовувати ІАЗРУ.

2. Відсутність технічної можливості забезпечення високої надійності роботи і попередження труднопредсказуемости дострокового безповоротного виходу з ладу АКБ через рясний освіти важкорозчинних продуктів розряду, втрат вологи зі складу електроліту і опливанія активної маси.

Ці проблеми пропонуються до розгляду як єдине ціле. На відміну від положень Інструкцій з експлуатації АКБ, які існували в 70-80ті роки ХХ століття, коли використання в складі сировини для виготовлення активної маси матеріалу переробки утилізованих свинцево-кислотних акумуляторів допускалося в дуже обмеженій кількості, в даний час, не менше, ніж в 2 рази збільшено ресурс служби АБ без проведення їх планово-попереджувального обслуговування. Одночасно з цим, наголошується системне збільшення функціональних навантажень, що найбільш характерно для стаціонарних АКБ.

Різні варіанти проектів задіяння АКБ допускають можливість тривалого впливу особливо низької щільності струму розряду, що може призводити до рясного накопичення труднорастворимого сульфату свинцю на самій нижній частині пластин негативних електродів.

У ряді робіт акцентовано увагу на те, що, якщо АКБ міститься тривалий час під впливом особливо малої сили струму заряду, то висока ймовірність роз'їдання матеріалу нижньої частини несучих решіток пластин позитивних електродів.

При циклировании АКБ допускають глибокі розряди, на початковому етапі яких можуть мати місце особливо високі щільності розрядного струму. З досвіду роботи і за даними дослідниками встановлено, що при цьому, в складі поверхневого шару активної маси позитивних електродів можуть утворюватися дендрити-продукти розряду, мають довгасту форму (так звані голки сульфату свинцю), що володіють дуже слабкою механічною зв'язком з основним складом матеріалу активної маси .

Будучи важко розчинними, такі продукти розряду не можуть бути перетвореними в заряджену активну масу при впливі традиційних способів заряду. При цьому, при впливі на глибоко виряджену АКБ на самому початку заряду високої щільності струму заряду (що загальноприйнято, згідно з існуючими правилами функціонування засобів обслуговування АКБ) під впливом електромагнітного потоку, створюваного великою силою струму заряду, вищезгадані частки сульфату свинцю можуть фарбували з поверхні активної маси і обпливати в осад, утворюючи шлам.

Встановлено, що при впливі високої щільності струму розряду / заряду в порожнині корпуса рідинного акумулятора може відбуватися інтенсивне перемішування електроліту, в чому також можуть брати участь частки вищезазначеного шламу.

Таке труднопредсказуемости переміщення товарів зносу в електроліті може викликати значне додаткове наростання опору течією струму заряду / розряду. За інших рівних умов, це може привести до високоинтенсивному зміни величини напруги заряду / розряду.

З досвіду роботи встановлено, що вихід з ладу АБ через накопичення продуктів зносу настає тим раніше, чим більше час утримання акумуляторів при низькому рівні напруги розряду і чим вище інтенсивність зниження величини розрядної напруги.

Так як до складу акумуляторної батареї з самого початку напрацювання її ресурсу служби досить імовірно можуть входити акумулятори з далеко не однаковими показниками величин їх характеристик, то при вище викладених умов може мати місце додаткове труднопредсказуемости інтенсивне наростання розбіжність величин зарядного / розрядної напруги серед акумуляторів в складі АКБ .

Згідно з положеннями Діючих правил технічної експлуатації (ПТЕ) та інших нормативно-технічних документів для забезпечення підтримки високого рівня зарядженості необхідно проводити дозаряда.

Відомо, що проведення дозаряда в суворій відповідності до приписів заводської інструкції з експлуатації нерідко призводить до додаткового наростання розбіжність величини зарядної напруги серед акумуляторів в складі АКБ. При цьому, тривале утримання свинцево-кислотного акумулятора при зарядному напрузі, величина якого перевищує рівень електрорушійної сили більш, ніж на 0,15 В, з розрахунку на кожен 2-х вольта елемент, призводить до створення умов, що викликають протікання 2-го етапу електролізу води зі складу електроліту. Це може призводити до швидкого накопичення газоподібного водню і стехиометрического кисню.

При наявності таких умов процесу заряду відзначають значні безповоротні втрати вологи зі складу електроліту герметизованих акумуляторів, а також високоинтенсивний електрокоррозіонний знос несучих решіток пластин позитивних електродів.

3. Відсутність технічної можливості усунення утворився високого рівня розбіжність величин характеристик серед акумуляторів в складі АКБ.

В умовах будь-якого з відомих виробників не представляється можливим забезпечити поставку для укомплектування нової АКБ акумуляторних блоків з початково однаковими величинами їх технічних характеристик.

З досвіду роботи і даними досліджень прийнято вважати, що розбіжність величин характеристик акумуляторів в складі АКБ необоротно наростає з напрацюванням ресурсу служби, що найбільш високоінтенсивних відбувається після напрацювання 60% від нормативно встановленого амортизаційного ресурсу їх роботи згідно зі штатним призначенням.

На практиці нерідко, відзначають випадки, коли через що утворився високого рівня розбіжність величин характеристик акумуляторів в складі АКБ, при напрацюванні не більше 25% нормативно-планового часу роботи згідно зі штатним призначенням, окремі акумулятори замінюють на однотипні нові, несучи при цьому значні позапланові витрати .

Огляд існуючих рішень проблем

Інструкції по експлуатації свинцево-кислотних акумуляторів рекомендують проводити кожні півроку профілактичний цикл розряд-заряд. Розряд-заряд виробляють струмом 20-годинного напівцикл, тобто 0,05 С, де С - ємність акумулятора при 20-годинному розряді. Відомі різні способи ступеневої відновного циклу.

Повідомляється про розробку інтелектуального зарядно-відновного пристрою, в якому використовується ступінчастий розряд і ступінчастий заряд в режимі стабілізованого напруги по емпіричної програмі.

Запропоновані рішення вище викладених проблем

Подолання більшості перерахованих проблем, що виникають як при виробництві, так і в експлуатації акумуляторів різних типів може бути досягнуто в результаті регулярного використання інтелектуальних автоматичних зарядно-розрядних пристроїв (ІАЗРУ).

В основу алгоритму роботи ІАЗРУ покладена спеціальна Методика, основною відмінною ознакою якої є використання імпульсного ступеневої зміни величини сили струму заряду і розряду з алгорітмічно заданої скважностью.

1. Основні елементи методики запатентовані на Україні в 1997 році.

2. Конструктивно кожен блок ІАЗРУ містить від одного до шести автономних каналів, що мають загальний «мінусовий» висновок.

Тому одночасно до одного блоку можна підключати 12-ти вольт акумуляторні блоки (АБЛ) одного тіпономінала при їх номінальної ємності (Сп) від 4 до 250 Ампер-годин. Рівень верхнього / нижнього краю Сп залежить від даного типу ІАЗРУ.

3. При вікорістанні ІАЗРУ представляється можливіть проведення:

• Розряду АБЛ при підтрімці Величини сили Струму розряду, заданої оператором. После завершенню такої розряду, согласно алгоритму роботи ІАЗРУ автоматично віконується перехід до проведення відновного заряду. Для проведення такого розряду оператор запускає избран ним відповідній режим.
• Відновного заряду. При цьому заряді багатоступінчасто імпульсно змінюється величина напруги заряду, що відбувається з програмно заданою скважностью і при заданому струмообмеження. Після завершення відновного заряду відбувається автоматичне завершення виконання даного циклу обслуговування.
• Двоступеневого профілактичного розряду. При цьому розряді на 1й ступені сила струму від 0,02 до 0,025 в частках Сn. На 2й ступені сила струму розряду не перевищує рівня 0,5 Сn. Перехід з 1й ступені на 2 ю відбувається автоматично відповідно до заданої програми. При цьому після завершення 2-х ступеневої розряду автоматично виконується перехід до проведення відновного заряду.

4. Один цикл відновного обслуговування (ВО) містить:

• двоступеневий профілактичний розряд;
  При подібному порядку проведення розряду створюються умови для зародження на всю глибину активної маси щодо крупнозернистого рихлопорістого сульфату свинцю. Такий продукт розряду при подальшому відновлювальному заряді перетворюється в активну масу, стійку від опливанія.
• відновний заряд.

При подібному порядку проведення заряду (який проходить при попередженні інтенсивного прояву побічних ефектів і при максимально можливо високому коефіцієнті використання струму заряду) створюються умови для:

• зародження в складі активної маси більшої кількості зерен тетрагональной форми (β PbО2). На відміну від зерен ромбічної форми (α PbO2), зерна (β PbО2) мають значно більшу бічною поверхнею. За рахунок цього набагато більше частинок електроліту одночасно можуть вступати в токообразующую реакцію. При цьому також набагато менше наростає розбіжність величини напруги розряду серед акумуляторів в складі АБЛ.
• досягнення максимально можливої ​​повноти заряду всіх акумуляторів (2х елементів вольтів) в складі обслуговується АБЛ без прояву побічних ефектів, які, як правило, є при перезаряді;
• досягнення високого рівня рівномірності працездатності акумуляторів в складі обслуговується АБЛ;
• досягнення максимально можливого (для даного стану, що обслуговується АБЛ) рівня об'ємної пористості.

В цілому, при проведенні відновного обслуговування за даною методикою, в порівнянні з кращими відомими способами і методиками обслуговування хімічних джерел струму (ХДС), при інших рівних умовах, що віддається ємність АБЛ збільшується не менше, ніж на 25% в частках Сном.

5. Діагностика:

а) Діагностика виконується по ходу проведення відновного заряду.

У алгорітмічно заданому порядку виконується перевірка на предмет наявності:

• ушкодження пластин сепарації;
• пластин електродів, як причини укорочення акумуляторів.

У разі визначення наявності хоча б однієї з вище названих несправностей, автоматично (без будь-якої участі оператора) відбувається аварійна зупинка виконуваного етапу відновного обслуговування. При цьому даний АБЛ відбраковують і підлягає заміні на однотипний справний.

б) Діагностика виконується шляхом проведення контрольного розряду по режиму, обраному оператором.

Дані вольтамперної і ампер-годинний характеристики кожного виконуваного етапу процесу обслуговування в поточному порядку відображаються на дисплеї РКІ, а також заносяться в незалежну пам'ять процесора ІАЗРУ. На підставі цих даних забезпечується можливість високооб'ектівного визначення рівня величини віддається ємності. За цими даними також може бути проведена високо точна порівняльна оцінка рівня якості однотипних АБЛ.

Дані діагностики через USB порт можуть бути перенесені в електронну пам'ять комп'ютера. При цьому можливе отримання інформації, що дозволяє прогнозувати і проводити планове своєчасне обслуговування АБЛ.

При цьому забезпечується можливість проведення віддаленого моніторингу за ходом процесу обслуговування кожного АБЛ в складі парку акумуляторного господарства даного підприємства. Така функціональна можливість досягається за рахунок застосування (додаткової установки) системи GSM-modem. Цей віддалений моніторинг може бути здійснений на будь-якій відстані, забезпеченому стійким функціонуванням засобів зв'язку даного регіону.

Крім того при використанні ІАЗРУ можливо проводити:

• Швидкий заряд.
  Час проведення - до 3 годин. Такий заряд найбільш ефективний при розряді АБ не більше ніж на 30% в частках Сп.
• Повсякденний заряд.
  Час проведення - до 12 годин. Такий заряд найбільш ефективний при розряді АБ не більше, ніж на 50% в частках Сп. При цьому, в залежності від досягнутого рівня напруги заряду дотримується програмно заданий струмообмеження. За показниками вольт-амперної характеристики цього заряду визначають наявність потреби в проведенні відновного обслуговування даного АБЛ.

На відміну від всіх відомих способів обслуговування АКБ, при цьому досягається можливість підтримки високого рівня повноти заряду всіх АБЛ в складі АКБ при попередженні перезаряда будь-якого акумулятора.

Створені на основі цієї методики Азру типу "БЗВМ-2 / 3-12" (далі БЗВМ) успішно пройшли експлуатаційні випробування і ефективно використовуються на ряді підприємств зв'язку і енергетики.

В основі конструктиву Азру БЗВМ використаний широкодіапазонні регульований стабілізатор величини напруги заряду. Фотографія зовнішнього вигляду приведена нижче.

У 2015 р завершена розробка і проведені успішні випробування ІАЗРУ типу «Vector-KD-1 / 12-2 ... 140» і «Vector- KD-2 / 12-2 ... 180» з використанням широкодіапазонного регульованого стабілізатора зарядного струму .

Висновки

Відновленню підлягають акумулятори, які зберігалися зарядженими незалежно від їх стану працездатності.

Контроль внутрішнього опору проводити не рідше, ніж раз на три місяці або при прояві погіршення пускових характеристик (напруга на стартер в момент пуску менше 7,5 В) і при зменшенні величини пробігу електротранспорту. Для відновлення сильно «сульфатованих» батарей переважно використовувати ступінчастий метод.

Виконання викладених вище пунктів дозволить продовжити термін експлуатації акумуляторних батарей в 1,5 ÷ 2 рази, адже вихід з ладу одного осередку, негативний процес в якій спочатку непомітний, призводить до непрацездатності всієї батареї.