Основні причини виходу з ладу акумуляторів і боротьба з ними

10 років на ринку
10 років на ринку

Володіємо безцінним досвідом. Знаємо, що і до чого

Офіційний дилер
Офіційний дилер

Вся продукція сертифікована. Гарантія від виробника

Проектуємо по всій Україні
Проектуємо по всій Україні

Реалізація проектів з вентиляції, кондиціонування та опалення

Монтаж обладнання
Монтаж обладнання

Власні інсталятори виконають установку будь-якої складності з гарантією

Доставка по Києву і Україні
Доставка по Києву і Україні

Кур'єр і служби поштової перевозки. Замовлення більше 4000 грн - безкоштовно.

Проект інженерних систем
Проект інженерних систем

Підбір і проектування систем будь-якої складності. Розробка концепцій по всій Україні

Готівковий та безготівковий розрахунок
Готівковий та безготівковий розрахунок

Оплата при доставці, в офісі або через касу банку. Платник ПДВ

Постгарантійне осблуговування
Постгарантійне осблуговування

Обслуговування після закінчення терміну гарантії або не гарантійного випадку

Існуючі широко відомі та інші, пропоновані для використання, а також знову розроблені різні системи і технології виготовлення хімічних джерел струму (ХДС), сьогодні і в найближчому майбутньому не можуть замінити свинцево-кислотну акумуляторну батарею (АКБ).
Через використання в якості сировини для виготовлення активної маси матеріалу з утилізованих АКБ, а також внаслідок широкому розповсюдженню герметизованих акумуляторних блоків (АБл), утворилося безліч проблем, що викликають необхідність застосування для успішного подолання інтелектуальних автоматичних зарядно-розрядних пристроїв (ІАЗРП).
При цьому, відомі на сучасному рівні техніки, автоматичні засоби обслуговування акумуляторних батарей, наприклад, такі, як УТАБ в комплекті з зарядним пристроєм, дозволяють досить успішно долати багато проблем в області експлуатації АБ. Однак для цього потрібна постійна присутність і особиста участь у процесі обслуговування висококваліфікованого персоналу.
 
Останнім часом широко відома практика, коли без будь-якого організованого планово-попереджувального обслуговування, як стаціонарні, так і стартери та АКБ тягові 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 амортизаційному ресурсі до 12 років) настає задовго до закінчення перших 3-х років їх штатного використання. Таке становище призводить до масштабних непередбачених позапланових витрат. У зв'язку з цим актуальним завданням є встановлення причинно-наслідкового характеру проблем у сфері виготовлення й експлуатації АБ і вироблення методів їх успішного подолання.
Аккумуляторные батареи компании Hawker

Проблеми, що мають місце при виготовленні АКБ

  1. Використання у якості сировини для виготовлення активної маси продуктів переробки утилізованих свинцево-кислотних акумуляторів не дозволяє контролювати і регулювати вміст 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 переданої ємності на рівні до 20% і більше в частках номінальної ємності (Сн). З практики роботи відомо, що формувальний і наступні заряди в процесі виготовлення проводять при масовому підключенні АБл, що виготовляється, до одного джерела струму заряду. При цьому не забезпечена технічна можливість автоматичного відстеження динаміки вольт-амперної залежності кожного обслуговуваного акумуляторного блоку.
  2. Різний рівень кількості і якості вище згаданих у п. 1.1. домішок може викликати сплески інтенсивності розігріву при далеко не однакових рівнях величин напруги заряду і повідомленої кількості електрики серед акумуляторних блоків, зібраних в одну групу для проведення формувального заряду.
  3. У такій ситуації вкрай важко дотримуватися тих температурних обмежень, які передбачені діючими «Інструкціями по проведенню формувального заряду».
  4. На завершальному етапі виготовлення герметизованих АБ, особливо технології dryfit, допускають значний недозаряд. Так роблять для того, щоб попередити можливість температурного розгону окремих АБл і їх аварійне пошкодження на етапі виготовлення.
  5. Відсутність можливості досягнення на заводі-виробнику максимально можливої повноти заряду всіх акумуляторів у складі нової АБ, робить неможливим 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, дуже ймовірним є розкид вихідної переданої ємності серед акумуляторів у складі цієї батареї на рівні 20% в частках Сн і більше.
  7. Крім вищевказаного в п. п. 1.1. ... 1.5, у зв'язку з тим, що заводи-виробники поставляють заздалегідь недозаряжені АБл, а час їх введення в експлуатацію на об'єкті використання абсолютно непрогнозований, інтенсивність саморозряду акумуляторів може істотно (в рази) відрізнятися від показників, наведених у їхній технічної документації.
 
аккумуляторная батарея
 
Перераховані основні проблеми, закладені при виготовленні АКБ, створюють великі труднощі вже на самих початкових етапах експлуатації. На підприємствах масового використання АКБ, як правило, відсутня можливість високоякісного вхідного контролю і проведення заряду кожного нового АБл при забезпеченні досягнення стартової максимально можливої повноти заряду кожного акумулятора.
 
При цьому завод-виробник, 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 типономінала АКБ.

Проблеми, які існують в галузі експлуатації АКБ

1. Відсутність технічної можливості досягнення високого рівня надійності роботи АКБ, що поставляються від заводу-виробника в сухозарядженому стані і приводяться в робочий стан після їх тривалого зберігання.

Відповідно до положень Чинних нормативно-технічних документів загальний запас ресурсу служби наливних АКБ розподілений на:
  • ресурс зберігання в сухозаряженому стані;
  • ресурс часу роботи згідно зі штатним призначенням.
 
За даними досліджень межа ресурсу часу зберігання в сухозаряженому стані (після закінчення якого, при інших рівних умовах, дана АКБ ще може бути приведена в робочий стан і надійно штатно використовуватися) залежить від ряду факторів.
 
Визначальним чинником при цьому є старіння активної маси при деструктивних змінах у її складі, наприклад, виникнення агломеративных утворень сульфату свинцю в глибинному шарі активної маси. З досвіду роботи, а також за даними досліджень, проведених в хімічних лабораторіях джерел струму (ЛХИТ) Дніпропетровського і Курського акумуляторних заводів встановлено, що одним з визначальних факторів, що викликають інтенсивне накопичення вищезазначених деструктивних змін, може бути підвищений вміст деяких домішок у 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 можуть бути випадки безповоротних відмов на першому році експлуатації АКБ, термін зберігання яких у сухозарядженому 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.
 
Строение аккумуляторной батареи
 
Велику небезпеку становлять випадки вибухів нових АКБ, які 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 засульфатированные акумулятори. З досвіду роботи відомо, що при заряді засульфатированной АКБ (що на початковому етапі заряду, як правило, проходить під впливом сили струму заряду (Із) на рівні від 10% в частках номінальної ємності (Сн) і більше), відзначають високо інтенсивне газовиділення і спінювання електроліту. А також відомо, що, якщо такий заряд проводять після розряду АКБ при впливі високої густини розрядного струму, то на початковому етапі заряду висока ймовірність «бурхливого» взаємодії пластин електродів з електролітом, що може супроводжуватися подкорачиванием різнойменних пластин електродів.
Виділений 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 заливання в акумулятори.
 
Суворе і точне дотримання рекомендацій Діючих Інструкцій по експлуатації та положень інших нормативно-технічних документів щодо дій при роботі з засульфатированными або глибоко розрядженими АКБ, навіть при особливо великих затрат часу, не гарантує отримання позитивного результату.
 
Таким чином, для забезпечення можливості високоякісного і безаварійного приведення в робочий стан сухозаряженных АКБ також необхідно використовувати ІАЗРП.
 
Разрушение аккумулятора вследствии теплового разгона
 

2. Відсутність технічної можливості забезпечення високої надійності роботи і попередження важкопередбачуваного дострокового безповоротного виходу з ладу АКБ через рясне утворення важкорозчинних продуктів розряду, втрат вологи зі складу електроліту і зсувів 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 у складі сировини для виготовлення активної маси матеріалу переробки утилізованих свинцево-кислотних акумуляторів допускалося в дуже обмеженій кількості, в даний час, не менш, ніж у 2 рази збільшено ресурс служби АБ без проведення планово-попереджувального обслуговування. Одночасно з цим, відзначається системне збільшення функціональних навантажень, що найбільш характерно для стаціонарних АКБ.
 
Різні варіанти проектів задіяння АКБ допускають можливість тривалого впливу особливо низьких густин струму розряду, що може призводити до надмірного накопичення важкорозчинного 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 позитивних пластин електродів.
 
При циклировании АКБ допускають глибокі розряди, на початковому етапі яких можуть мати місце особливо високі густини розрядного струму. З досвіду роботи і за даними дослідників встановлено, що при цьому, у складі поверхневого шару активної маси позитивних електродів можуть формуватися дендрити-продукти розряду, мають довгасту форму (так звані голки сульфату свинцю), що мають дуже слабкий механічний зв'язок з основним складом матеріалу активної маси.
 
Будучи важкорозчинними, такі продукти розряду не можуть бути перетвореними в заряджену активну масу при дії традиційних способів заряду. При цьому, при впливі на глибоко розряджену АКБ на початку заряду високих густин струму заряду (що загальноприйнято, згідно з існуючими правилами функціонування засобів обслуговування АКБ) під впливом електромагнітного потоку, створюваного великою силою струму заряду, вищезазначені частинки сульфату свинцю можуть фарбуватися з поверхні активної маси і обпливати в осад, утворюючи шлам.
 
Разрушение аккумулятора вследствии воздействия высокой температуры активной массы.
 
Встановлено, що при дії високих густин струму розряду/заряду в порожнині корпуса рідинного акумулятора може відбуватися інтенсивне перемішування електроліту, в чому також можуть брати участь частинки вищезазначеного шламу.
 
Таке важкопередбачуване переміщення продуктів зносу в електроліті може викликати значне додаткове наростання опору руху струму заряду/розряду. При інших рівних умовах, це може призвести до високоинтенсивної зміни величини напруги заряду/розряду.
 
З досвіду роботи встановлено, що вихід з ладу АБ унаслідок накопичення продуктів зношування настає тим раніше, чим більший 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 її напрацювання ресурсу служби вельми ймовірно можуть входити акумулятори з далеко не однаковими показниками величин їх характеристик, то при викладених вище умовах може мати місце додатковий труднопредсказуемое інтенсивне наростання різниці величин зарядного/розрядної напруги серед акумуляторів у складі АКБ.
 
Згідно з положеннями Чинних правил технічної експлуатації (ПТЕ) та інших нормативно-технічних документів для забезпечення підтримки високого рівня заряду необхідно проводити ДОЗАРЯД.
 
Відомо, що проведення дозаряда в суворій відповідності з приписами заводської Інструкції з експлуатації нерідко призводить до додаткового наростання різниці величини зарядної напруги серед акумуляторів у складі АКБ. При цьому, тривале утримання свинцево-кислотного акумулятора при зарядній напрузі, величина якого перевищує рівень електрорушійної сили більше, ніж на 0,15 В, з розрахунку на кожний 2-ий елемент вольта, приводить до створення умов, що викликають перебіг 2-го етапу електролізу води зі складу електроліту. Це може призводити до швидкого накопичення газоподібного водню і стехіометричного кисню.
 
При наявності таких умов процесу заряду відзначають значні безповоротні втрати вологи зі складу електроліту герметизованих акумуляторів, а також високоінтенсивний электрокоррозионный знос несучих решіток позитивних пластин електродів.
Аккумулятор Hawker Envirolink

3. Відсутність технічної можливості усунення створеного високого рівня різниці величин характеристик серед акумуляторів у складі АКБ.

В умовах будь-якого з відомих виробників не можливо 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 у складі АКБ необоротно наростає з напрацюванням ресурсу служби, що високоінтенсивно відбувається після напрацювання 60% від нормативно встановленого амортизаційного ресурсу їх роботи згідно зі штатним призначенням.
 
На практиці нерідко, відзначають випадки, коли через створення високого рівня різниці величин характеристик акумуляторів у складі АКБ, при напрацюванні не більше 25% від нормативно-планового часу роботи згідно зі штатним призначенням, окремі акумулятори замінюють на однотипні нові, несучи при цьому значні позапланові витрати.

Огляд існуючих варіантів вирішення проблем

Інструкції з експлуатації свинцево-кислотних акумуляторів рекомендують проводити кожні півроку профілактичний цикл розряд-заряд. Розряд-заряд виконують струмом 20-годинного напівциклу, тобто 0,05 С, де С – ємність акумулятора при 20-годинному розряді. Відомі різні способи ступінчастого відновного циклу.
 
Повідомляється про розробку інтелектуального зарядно-відновного пристрою, в якому використовується ступінчастий розряд і ступінчастий заряд в режимі стабілізованої напруги за емпіричною програмою.

Пропонуємо вирішення вище зазначених 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 (ІАЗРП).
 
В основу алгоритму роботи ІАЗРП покладена спеціальна Методика, основним ознакою якої є використання імпульсної ступеневої зміни величини сили струму заряду і розряду з алгоритмічно заданою шпаруватістю.

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

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

Тому одночасно до одного блоку можна підключати 12-ти вольтні акумуляторні блоки (АБл) одного типономіналу при їх номінальної ємності (Сн) від 4 до 250 Ампер-годин. Рівень верхньої/нижньої межі Сн залежить від даного типу ИАЗРУ.
 
тяговые аккумуляторные батареи Sunlight PzS PzB PzV

3. При використанні ІАЗРП можливе проведення:

  • Розряду АБл при підтримці величини сили струму розряду, заданої оператором. Після завершення такого розряду, згідно алгоритму роботи ІАЗРП автоматично виконується перехід до проведення відновного заряду. Для проведення такого розряду оператор запускає обраний ним відповідний режим. 
  • Відновного заряду. При цьому заряді багатоступінчаста імпульсно змінюється величина напруги заряду, що відбувається з програмно заданої шпаруватістю і при заданому струмообмеженні. Після завершення відновлювального заряду відбувається автоматичне завершення виконання цього циклу обслуговування.
  • Двоступінчастого профілактичного розряду. При цьому розряді на 1-ому ступенфі сила струму від 0,02 до 0,025 в частках Сп. На 2-ому ступені сила струму розряду не перевищує рівня 0,5 Сп. Перехід з 1-ого ступеня на 2-ий відбувається автоматично, відповідно до заданої програми. При цьому після завершення 2-х ступінчастого розряду автоматично виконується перехід до проведення відновного заряду.

4. Один цикл відновного обслуговування (В) містить:

  • двоступеневий профілактичний розряд;
    При такому порядку проведення розряду створюються умови для зародження на всю глибину активної маси щодо грубозернистого рихлопористого сульфату свинцю. Такий продукт розряду при наступному відновному заряді перетворюється в активну масу, стійку від зсувів.
  • відновлювальний заряд.
При такому 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 тетрагональної форми (β PbО2). На відміну від зерен ромбічної форми (α PbO2), зерна (β PbО2) володіють значно більшою бічною поверхнею. За рахунок цього набагато більше частинок електроліту одночасно можуть вступати в струмостворювану реакцію. При цьому також набагато менше наростає розбіжність величини напруги розряду серед акумуляторів у складі АБл.
  • досягнення максимально можливої повноти заряду всіх акумуляторів (2-х елементів вольтів) у складі обслуговуваного АБл без прояву побічних ефектів, яким, як правило, є при перезаряд;
  • досягнення високого рівня рівномірності працездатності акумуляторів у складі обслуговуваного АБл;
  • досягнення максимально можливого (для даного стану, що обслуговується АБл) рівня об'ємної пористості.
В цілому, при проведенні відновлювального обслуговування за цією методикою, у порівнянні з кращими відомими способами і методиками обслуговування хімічних джерел струму (хдс), при інших рівних умовах, передана ємність АБл збільшується не менше, ніж на 25% в частках Сном.
гелевый аккумулятор LogicPower

5. Діагностика:

а)Діагностика виконується по ходу проведення відновлювального заряду.
У алгоритмічно заданому порядку виконується перевірка на предмет наявності:
  • пошкодження пластин сепарації;
  • пластин електродів, як причини замикання акумуляторів.
У разі визначення наявності хоча б однієї з вище названих несправностей, автоматично (без участі оператора) відбувається аварійна зупинка виконуваного етапу відновного обслуговування. При цьому даний АБл відбраковується і підлягає заміні на однотипний справний.
 
б) Діагностика виконується шляхом проведення контрольного розряду по режиму, який обрав оператор.
 
Дані вольтамперної і ампер-годинної характеристики кожного етапу виконуваного процесу обслуговування в поточному порядку відображаються на дисплеї РКД, а також заносяться в енергонезалежну пам'ять процесора ІАЗРП. На підставі цих даних забезпечується можливість высокооб'єктивного визначення рівня величини переданої 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 у 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, забезпеченій стійким функціонуванням засобів зв'язку даного регіону.
 
Крім того при використанні ІАЗРП можливо проводити:
  • Швидкий заряд. Час проведення – до 3 годин. Такий заряд найбільш ефективний при розряді АБ не більше, ніж на 30% в частках Сн.
  • Повсякденний заряд. Час проведення – до 12 годин. Такий заряд найбільш ефективний при розряді АБ не більш, ніж на 50% в частках Сн. При цьому, в залежності від досягнутого рівня напруги заряду дотримується програмно задане струмообмеження. За показниками вольт-амперної характеристики цього заряду визначають чи є потреба у проведенні відновного обслуговування цього АБл.
На відміну від усіх відомих способів обслуговування АКБ, при цьому досягається можливість підтримання високого рівня повноти заряду всіх АБл у складі АКБ при попередженні перезаряду будь-якого акумулятора.
 
Створені на основі цієї методики АЗРП типу "БЗВМ-2/3-12" (далі БЗВМ) успішно пройшли експлуатаційні випробування і ефективно використовуються на ряді підприємств зв'язку й енергетики.
 
В основі конструктиву АЗРП БЗВМ використаний широкодіапазонно регульований стабілізатор величини напруги заряду. Фотографія зовнішнього вигляду наведена нижче.
Автоматическое зарядно-разрядное устройство БЗВМ-2/3-12
 
У 2015р. завершена розробка і проведені успішні випробування ІАЗРП типу «Vector-KD-1/12-2...140» і «Vector - KD-2/12-2...180» з використанням широкодіапазонного регульованого стабілізатора зарядного струму.
Интеллектуальное автоматическое зарядно-разрядное устройство Vector KD
 
Типовий графік процесу заряду представлений на фото нижче (Рис. 1. Процес заряду акумуляторної батареї)

Висновки

Відновленню підлягають акумулятори, які зберігалися зарядженими незалежно від стану їх працездатності.
Критерієм необхідності проведення відновлювального циклу є не часовий інтервал (раз у півроку або раз у три місяці), а збільшення внутрішнього опору акумулятора вище допустимого (дивись формулу вище).
 
Контроль внутрішнього опору проводити не рідше, ніж раз на три місяці або при прояві погіршення пускових характеристик (напруга на стартері в момент пуску менше 7,5 В) і при зменшенні величини пробігу електротранспорту. Для відновлення сильно «сульфатованих» батарей переважно використовують ступінчастий метод.
 
Виконання викладених вище пунктів дозволить продовжити термін експлуатації акумуляторних батарей в 1,5 ÷ 2 рази, адже вихід з ладу однієї клітинки, негативний процес в якій спочатку непомітний, призводить до непрацездатності всієї батареї.

Відгуки