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我国从80年代中期开始研制VRLAB,但都是小型电池,上海复华实业股份有限公司从1986年开始研制小型VRLAB,装入自行设计的UPS设备中进行试用定型,于1991年通过上海市新产品鉴定,并开始制造POWERSON牌容量从1.2~100Ah的MF全系列VRLA电池,将其推向市场,取得了较好的经济效益和社会效益,荣获1993年度上海市科技进步二等奖。90年代初,为了适应我国电信事业的发展,复华公司引进美国、德国的电池设备和技术,在上海嘉定复华高新技术园区内建立了现代化的电池厂,研制出POWERSON固定型GMF系列VRLAB,容量从200~3000Ah,广泛应用于通信、电力和UPS系统。POWERSON牌VRLAB已通过*、电力部、总参、*质量监督机构及美国UL的检测认可,制造厂也通过了ISO-9001质量体系认证。如今,VRLAB在我国已遍地开花,市场竞争更加激烈。然而,只有制造设备,生产工艺及管理水平上档次的制造商,才能赢得用户的信赖。3使用要求与维护方法
VRLAB在我国推广应用已有十多年了,由于其不溢酸雾、少维护的特性,受到愈来愈多用户的青睐。但从用户使用情况来看,还有不少用户不甚了解VRLAB使用要求,认为是不要维护的,在更换传统铅酸电池时,也未调整充电电压,甚仍用恒流充电制,由于电池过充过放,热失控等情况,致使电池早期失效。因此,加强对VRLAB使用要求和维护方法的宣传,正确理解“免维护”的含义,对进一步推广VRLAB应用是非常必要的。
影响VRLAB使用寿命的主要因素是热失控和失水,下面分别讨论它们的起因和预防措施[3]:
(1)热失控的产生与预防
由于充电电压和电流控制不当,在充电后期,会出现一种临界状态,即热失控。此时,蓄电池的电流及温度发生积累性的相互增强作用,使电池槽壳变形(“鼓肚子”),如有一用户,在安装2000Ah电池组时,线路接错,少接二只电池,即48V变成44V,而充电电压又按照53.7V进行浮充,这样每只电池浮充电压从2.23V变成2.44V,充电一个月后,由于电池内部热积累,排气不及,使电池“鼓肚子”,这是比较严重的故障。
应该指出,在正常浮充电压下是不可能产生热失控的,只有人为操作和设备失控使电压过高,或电池组中个别电池严重故障如短路、反极时才可能产生。因此,正确选择浮充电压和定期检查每个电池的“健康情况”是非常重要的,如果环境温度变化较大,应根据温度补偿加以校正。
(2)电池失水与预防
VRLAB是在“贫液”状态下工作的,其气体复合效率应接近100%。如果制造工艺中,电池处于“富液”状态,会使隔板中O2的通道阻塞,气体复合效率降低,电池内压力增大,特别是在安全阀性能不良情况下,失水更加严重,经过一段时期后,电池会失水而干涸。
当然,由于浮充电压过高,电解水反应加剧,析气速度加快,失水也必然增加。另外,使用环境温度过高,未调整浮充电压,也同样会产生失水现象。因此,除了制造商应严格控制电池中电解液的数量以外,用户应创造一个佳温度(20±5℃)使用环境和严格控制浮充电压运行条件,保证电池组有较长的使用寿命。
此外,每只电池浮充电压*性不好,也会使个别高浮充电压的电池失水,而过早失效。因此,通过维护手段使电池浮充电压比较*,也是延长电池组使用寿命的有效方法。为了保证电源*运行,延长电池组使用寿命,这里提出如下运行维护方案:
(1)充电要求
铅酸电池放电产物是硫酸铅,若不及时转化掉,会使电池处于充电不足状态,从而降低电池放电容量和缩短电池使用寿命。因此,必须使电池组处于充足电状态。一般采用“恒压充电制”,对不同情况,可分浮充和均充。
①浮充充电
在线式电池组是*并联在充电器和负载线路上,作为后备电源的工作方式。一般情况下,都采用浮充充电,单体电池电压控制在2.25V,并定期观察、记录浮充电压变化。如果单体电池电压偏低,说明电池充电不足,容量不够,应注意跟踪。
②均充充电
如果电池组在浮充过程中存在落后电池(单体电池电压低于2.20V),或浮充三个月后,宜进行均充过程,其单体电池电压控制在2.35V,充6~8小时(注意一次均充时间不宜太长),然后调回到浮充电压值,再观察落后电池电压变化,如电压仍未到位,相隔二周后再均充一次,一般情况下,经过3~6个月浮充,均充后,新电池组的浮充电压会逐步趋于*。
③温度补偿
虽然电池的工作温度范围很宽,可在-15℃~+45℃范围内运行,但是电池运行佳环境温度为25℃左右,如果环境温度变化较大,需用温度系数进行补偿(-3mV/℃),可参考表2调整充电电压值。
表2不同环境温度的浮充电压值
环境温度(℃) | 单体电池电压(V) |
---|---|
35 | 2.21 |
30 | 2.23 |
25 | 2.25 |
20 | 2.26 |
15 | 2.28 |
10 | 2.30 |
5 | 2.32 |
(2)维护方法
如果在半年内,电池组从未放过电,应对电池组进行一次治疗性充放电维护操作。
①放电操作
放电是为了检查电池容量是否正常,一般采用10小时率放电,有条件的可用假负载放电;从用户方便考虑,也可直接用负载进行放电,即拉掉市电,用电池组供电,考虑到安全性,放电深度控制在30~50%为宜。当然,有条件可放电更深一些,容易暴露电池潜在的问题。并且每小时检测一次单体电池电压,通过计算放出电池容量,对照表3电压值,判断电池是否正常。
表3电池放出不同容量的标准电压值(10小时率)
放出容量(%) | 支持时间(小时) | 单体电池电压(V) |
---|---|---|
10 | 1 | 2.05 |
20 | 2 | 2.04 |
30 | 3 | 2.03 |
40 | 4 | 2.01 |
50 | 5 | 1.99 |
60 | 6 | 1.97 |
70 | 7 | 1.95 |
80 | 8 | 1.93 |
90 | 9 | 1.88 |
100 | 10 | 1.80 |
放出电池容量计算:
[电流(A)×时间(h)/电池额定容量(Ah)]×100%
在相应放出容量下,其单体电池电压值应等于或大于相应电压值,即电池容量正常,反之电池容量不足。
②充电操作
表4PowersonGMF48V阀控式密封蓄电池组维护记录表
电池型号:GMF2-2000负载电流:200A
浮充电压:53.4V | 放电电压 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
日期 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 放电电流:200AV开路总电压:52V支持时间(h)端电压(V) | 放出容量50% | |||||
温度 | 16℃ | 17℃ | 22℃ | 23℃ | 27℃ | 28℃ | |||||||
总电压 | 53.11 | 53.15 | 53.20 | 53.26 | 53.28 | 53.28 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 电池容量正常与否 |
1 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.20 | 2.13 | 2.1 | 1.98 | 1.97 | 1.95 | 正常 |
2 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.23 | 2.23 | 2.21 | 2.16 | 2.14 | 2.11 | 1.98 | 1.97 | 正常 |
3 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.23 | 2.23 | 2.23 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.1 | 1.98 | 1.96 | 正常 |
4 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.16 | 2.13 | 2.11 | 1.98 | 1.96 | 正常 |
5 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.16 | 2.14 | 2.02 | 1.99 | 正常 |
6 | 2.20 | 2.20 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.20 | 2.16 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.96 | 1.94 | 偏低 |
7 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.23 | 2.21 | 2.17 | 2.14 | 2.12 | 2.00 | 1.98 | 正常 |
8 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.20 | 2.15 | 2.12 | 2.10 | 1.98 | 1.96 | 正常 |
9 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.23 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.98 | 1.95 | 正常 |
10 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.16 | 2.14 | 2.12 | 2.00 | 1.98 | 正常 |
11 | 2.21 | 2.22 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
12 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.16 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
13 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.17 | 2.14 | 2.12 | 2.00 | 1.98 | 正常 |
14 | 2.22 | 2.22 | 2.23 | 2.23 | 2.23 | 2.22 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
15 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.16 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
16 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.23 | 2.24 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
17 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.23 | 2.23 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.10 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
18 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.20 | 2.16 | 2.14 | 2.12 | 2.00 | 1.98 | 正常 |
19 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.21 | 2.21 | 2.20 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
20 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.16 | 2.14 | 2.12 | 2.00 | 2.00 | 1.98 | 正常 |
21 | 2.22 | 2.23 | 2.23 | 2.24 | 2.24 | 2.24 | 2.20 | 2.16 | 2.13 | 2.10 | 1.97 | 1.96 | 正常 |
22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.20 | 2.15 | 2.13 | 2.11 | 1.98 | 1.96 | 正常 |
23 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.16 | 2.13 | 2.11 | 1.99 | 1.97 | 正常 |
24 | 2.22 | 2.22 | 2.22 | 2.21 | 2.21 | 2.21 | 2.20 | 2.16 | 2.14 | 2.10 | 1.97 | 1.96 | 正常 |
记事 | 外观情况:无损坏、无漏液 |
检测日期:1999.7.26
电池组放电后,应立即转入充电,开始时可控制电流不大于0.2C(A)为宜(如200Ah电池,充电电流应不大于0.2×200=40A)。当电流变小时,可慢慢提高电池组充电电压,达到均充电压值,再充6小时,然后再调回浮充电压值。
③根据治疗性充放电过程,从放电容量和电池电压值判断每只电池的“健康情况”,因为不同放电容量过程中每只电池的电压变化,就代表了该电池的“健康”状况,如有不合格电池,应采取补救措施。