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啟動(dòng)電瓶充放電原理、技術(shù)檢查和維護(hù)保養(yǎng)
發(fā)布時(shí)間:2023-08-14 16:33:55  ▏閱讀:

 

新聞主題

柴油機(jī)啟動(dòng)電瓶充放電原理、技術(shù)檢查和維護(hù)保養(yǎng)

 

摘要:柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源設(shè)備,平時(shí)絕大多數(shù)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài),投入使用時(shí)間較少,為使柴油發(fā)電機(jī)組在平時(shí)開機(jī)較少的前提下,在應(yīng)急時(shí)能及時(shí)供電和安全可靠運(yùn)行,停電結(jié)束后完成應(yīng)急任務(wù)又能立即停機(jī),必須做好柴油發(fā)電機(jī)組的日常維護(hù)保養(yǎng)和管理工作??得魉构驹诒疚闹兄饕獜?qiáng)調(diào)了啟動(dòng)系統(tǒng)和蓄電池各自組成及作用,重點(diǎn)論述了蓄電池的充放電過程和工作原理,以及啟動(dòng)電瓶的后期維護(hù)保養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容。

 

一、啟動(dòng)系統(tǒng)組成與作用

 

1、啟動(dòng)系統(tǒng)的組成

       柴油發(fā)電機(jī)組是由柴油機(jī)、 相交流同步發(fā)電機(jī)、控制屏、起動(dòng)和控制用蓄電池等組成(實(shí)物安裝如圖1所示)。而啟動(dòng)系統(tǒng)主要由蓄電池、充電機(jī)、調(diào)節(jié)器、充電指示燈、啟動(dòng)開關(guān)等組成(電路圖2所示。其中,蓄電池是發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)電源,起動(dòng)系統(tǒng)需要24v的電池電流,由二只12v鉛酸電池串聯(lián)而成。連接時(shí)需注意正負(fù)極,同時(shí)注意蓄電池的負(fù)極放在最后連接以減少電弧的危險(xiǎn)。蓄電池是柴油發(fā)電機(jī)組不可缺少的部分,約有90%的充電機(jī)故障源于蓄電池。

 

柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)試與安裝.png

圖1  柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)物安裝圖

啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖2   柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)電路圖

 

2、啟動(dòng)系統(tǒng)的作用

      簡單而言,啟動(dòng)系統(tǒng)的作用就是向發(fā)電機(jī)組上的用電設(shè)備供電。在發(fā)電機(jī)組上,蓄電池和充電機(jī)是并聯(lián)連接配合供電的。它們配合供電的情況如下:

① 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),由蓄電池向起動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)開關(guān)、控制器等主要用電設(shè)備供電。

② 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,充電機(jī)電壓低于蓄電池電壓時(shí),由蓄電池向發(fā)電機(jī)組上的用電設(shè)備供電。

③ 發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行,充電機(jī)電壓高于蓄電池電壓時(shí),由充電機(jī)向發(fā)電機(jī)組上除起動(dòng)機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電,同時(shí)向蓄電池充電。

④ 當(dāng)同時(shí)工作的用電設(shè)備過多,用電量過大,超過充電機(jī)供電能力時(shí),蓄電池協(xié)助充電機(jī)向用電設(shè)備供電。

      蓄電池、充電機(jī)與發(fā)電機(jī)組用電設(shè)備都是并聯(lián)的。在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),用電設(shè)備主要由充電機(jī)供電,同時(shí)充電機(jī)還向蓄電池充電,所以充電機(jī)在發(fā)電機(jī)組上是主要的供電電源;而啟動(dòng)時(shí),主要由蓄電池向起動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)大的啟動(dòng)電流,所以將蓄電池稱發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源;放電警告燈用來指示蓄電池的充放電狀況;調(diào)節(jié)器的作用是使充電機(jī)在轉(zhuǎn)速變化時(shí),能保持其輸出電壓恒定。

3、啟動(dòng)系統(tǒng)的電流流向

      當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)處于ON位置時(shí),電流從蓄電池流向充電機(jī)的勵(lì)磁繞組供電。這是因?yàn)槌潆姍C(jī)是通過導(dǎo)體切割磁力線來發(fā)電的,但充電機(jī)產(chǎn)生磁力線的磁體不是永久磁體,而是電磁體,它要通過內(nèi)部線圈通以電流來產(chǎn)生磁場。因此,在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),充電機(jī)準(zhǔn)備發(fā)電之前必須由蓄電池向充電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。

(1)當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)處于ON位置,但發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí),啟動(dòng)系統(tǒng)中電流的流向如圖3所示。

(2)當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)處于ON位置,且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),啟動(dòng)系統(tǒng)中電流的流向如圖4所示。

 

發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)電池電流流向.png

圖3  發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)電池電流流向

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)電池電流流向.png

圖4  發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)電池電流流向

 

 

二、蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理

 

      蓄電池既是一種儲(chǔ)存電能的裝置,又是一個(gè)化學(xué)電源,它輸出的電流是直流電。一旦連接外部負(fù)載(稱放電)或接通充電電路(稱充電),它便開始了能量轉(zhuǎn)換過程。在放電過程中,蓄電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能;在充電過程中,電能被轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。

1、蓄電池的用途

      蓄電池的作用如下:

① 在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)期間,它為啟動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電子燃油噴射系統(tǒng)和儀表等發(fā)電機(jī)組的其他電氣設(shè)備供電;

② 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或低怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,由它給工程機(jī)械用電設(shè)備供電;

③ 當(dāng)用電需求超過充電機(jī)供電能力時(shí),蓄電池也參加供電;

④ 蓄電池起到了整車電氣系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定器的作用,能夠緩和電氣系統(tǒng)中的沖擊電壓,保護(hù)發(fā)電機(jī)組上的電子設(shè)備;

⑤ 在充電機(jī)正常工作時(shí),蓄電池將充電機(jī)發(fā)出多余的電能存儲(chǔ)起來逐一充電。

2、普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)

      蓄電池通常由正極板、負(fù)極板、隔板、電解液、電池蓋板、聯(lián)條、加液孔塞和電池外殼組成,如圖5、圖6所示。蓄電池一般分隔為3個(gè)或6個(gè)單格,每個(gè)單格電池的標(biāo)稱電壓為2V,將3個(gè)或6個(gè)單格電池串聯(lián)后制成一只6V或12V蓄電池總成。目前,裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)組上使用的是有6個(gè)單格電池組成的12V蓄電池,裝在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的是由12個(gè)單格電池組成的24V蓄電池。

(1)蓄電池的正極板上是二氧化鉛,負(fù)極板上是海綿狀純鉛,它們是參與化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)。

(2)在蓄電池中,與活性物質(zhì)反應(yīng)的電解質(zhì)是由化學(xué)純凈硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成的,稱電解液。水的質(zhì)量密度為1g/cm³,硫酸的質(zhì)量密度為1.84g/cm³,兩者以不同的比例混合后形成不同密度的電解液。

(3)蓄電池電解液的質(zhì)量密度一般為(1.24~1.30)g/cm³。使用中,密度的大小應(yīng)根據(jù)地區(qū)、氣候條件(一般是低氣溫選高密度;高氣溫選低密度。在不致結(jié)冰的情況下,盡量選較低密度的電解液)和制造廠要求而定。

 

啟動(dòng)蓄電池結(jié)構(gòu)圖.png

圖5  啟動(dòng)蓄電池結(jié)構(gòu)圖

啟動(dòng)蓄電池剖視圖.png

圖6  啟動(dòng)蓄電池剖視圖

 

3、蓄電池的工作原理

      蓄電池的工作原理實(shí)質(zhì)上就是化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化(如圖12,13所示)。當(dāng)蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時(shí),稱為放電過程;當(dāng)蓄電池與外界直流電源相連,而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來時(shí),稱為充電過程。

 

啟動(dòng)蓄電池充放電狀態(tài)圖.png

圖7  啟動(dòng)蓄電池充放電狀態(tài)圖

啟動(dòng)蓄電池充放電過程.png

圖8  啟動(dòng)蓄電池充放電過程

4、蓄電池充電

      充電過程是蓄電池與外接直流電源連接后,將放電時(shí)生成的硫酸鉛和水還原成活性物質(zhì)和硫酸的過程。

PbO?+Pb+2H?SO?=2PbSO?+2H?O

      當(dāng)蓄電池充足電時(shí),正極板上的硫酸鉛還原成活性物質(zhì)——二氧化鉛,負(fù)極板上的硫酸鉛還原成活性物質(zhì)——純鉛。電解液中,水消耗,還原成硫酸。蓄電池的電量恢復(fù)。

      充電時(shí)有可燃?xì)怏w(氫)產(chǎn)生,必須打開通氣孔蓋和任何的密封,否則會(huì)損壞極板或隔離板,并禁止燃燒物體接近蓄電池。偶爾使用發(fā)電機(jī)組工作的,電池電解液比重將降低,必須進(jìn)行補(bǔ)充充電直到所有的單元比重上升并在3個(gè)小時(shí)內(nèi)保持恒定,在很少使用了發(fā)電機(jī)組的時(shí)候,必須安排電池每個(gè)月補(bǔ)充充電以確保電池保持充足準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài),常規(guī)充電的電池每6個(gè)月必須做一次深度充電,直到電壓和比重都有回升。充電完畢后如檢測比重不在此范圍,則須使用蒸餾水或比重為1.4的稀硫酸調(diào)整。

5、蓄電池放電

      放電過程是蓄電池與用電設(shè)備電路接通時(shí),正極板上的二氧化鉛、負(fù)極板上的純鉛與電解液反應(yīng)生成硫酸鉛和水的過程。

(1)在電解液(純硫酸+蒸餾水)作用下,發(fā)生如圖1.15所示的化學(xué)反應(yīng)。蓄電池的充、放電過程中的化學(xué)反應(yīng)是可逆的,總的反應(yīng)式如下:PbO?+Pb+2H?SO?=2PbSO?+2H?O

(2)理論上,放電過程可以進(jìn)行到極板上的全部活性物質(zhì)都轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U為止。實(shí)際上,由于放電過程中生成的硫酸鉛的體積較原活性物質(zhì)的體積大,先生成的硫酸鉛逐漸地堵塞了極板的孔隙,使電解液不能滲透到極板內(nèi)層,在大部分活性物質(zhì)沒有來得及參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)放電化學(xué)反應(yīng)就停止了。

(3)發(fā)電機(jī)組用蓄電池放完電時(shí)的電壓是1.75V(單格電池電壓)。如電壓下降到1.75V以下的放電為過度放電,過度放電會(huì)在極板上生成粗結(jié)晶的硫酸鉛(稱極板硫化故障),它在充電時(shí)不易還原,使極板損壞。

 

三、技術(shù)檢查與維護(hù)

 

      蓄電池技術(shù)狀況的檢測包括電解液液面高度的檢查、蓄電池端電壓的檢測、電解液密度的測量及蓄電池放電程度的檢查。

1、蓄電池電解液液面檢查

      必須定期的檢查電解液的高度,如有必要應(yīng)添加蒸餾水。蓄電池的殼體為透明或半透明材料制成的,在上面有正常液位范圍標(biāo)記(如圖1.16所示)。電解液的液位必須在該范圍之內(nèi),即保持足夠高以沒過各電解槽中的極板。

2、蓄電池端電壓的檢測

(1)用高率放電計(jì)測量單格電池的端電壓(如圖9所示):

① 放電計(jì)的兩觸針緊壓在蓄電池單格的正、負(fù)極樁上。

② 測量5s,觀察放電計(jì)的電壓,記錄電壓值。

③ 分別測得6個(gè)單格的電壓。此時(shí),蓄電池是在大電流放電情況下的端電壓,各單格的端電壓應(yīng)在1.5V以上,且能穩(wěn)定5s。如果各單格的電壓低于1.5V,但5s內(nèi)尚能穩(wěn)定者,則為放電過多,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充電恢復(fù);單格電壓低于1.5V,且5s內(nèi)電壓迅速下降,則表示有故障。某單格無電壓指示,說明內(nèi)部有短路、斷路或嚴(yán)重硫化故障。

(2)用萬用表測量蓄電池的端電壓(如圖10所示):

① 將萬用表置于直流10V擋;

② 將萬用表的正表筆接蓄電池單格的正極端,負(fù)表筆接負(fù)極端。

③ 讀出指示電壓值,2V為正常值。

④ 電壓值低于1.7V,表明蓄電池已放電,需進(jìn)行保養(yǎng)充電。

 

蓄電池電壓檢測示意圖.png

圖9  蓄電池電壓檢測示意圖

單個(gè)電池端電壓測量.png

圖10  單個(gè)電池端電壓測量

 

3、放電程度的檢查方法

      電解液密度與放電程度的關(guān)系為,電解液密度每下降0.01g/cm³相當(dāng)于蓄電池放電6%。當(dāng)判定蓄電池在夏季放電超過50%,冬季放電超過25%時(shí),則蓄電池不宜再使用,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充電,也可采用外置充電器(如圖11所示);否則,會(huì)使蓄電池早期損壞。蓄電池的放電程度可通過用密度計(jì)測量電解液密度來估算(如圖12所示),也可用高率放電計(jì)測量單格電池電壓來判定。

 

蓄電池充電示意圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

外置充電器對蓄電池充電示意圖

蓄電池電解液密度測量.png

圖12  蓄電池電解液密度測量

 

4、維護(hù)

(1)蓄電池端子和連接部應(yīng)涂抹石油油脂防止腐蝕;

(2)保持電池及周圍的區(qū)域潔凈和干燥,不污穢臟亂,尤其是通氣塞周圍保持潔凈;

(3)確保通氣孔蓋或塞已被蓋緊或塞緊;經(jīng)常檢查電解液液位,必要時(shí)加注蒸餾水,保持不低于電極板。

 (4) 加注電解液

      正常的操作及充電會(huì)導(dǎo)致蓄電池內(nèi)一些水被蒸發(fā),液位低于電極板時(shí),需要對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)液,補(bǔ)液時(shí)應(yīng)先清潔加注口周圍的污物,防止其落入電極板中,然后把加注口打開加入適量的蒸餾水或純凈水,切勿加得過滿(以電極板刻度為標(biāo)準(zhǔn)) ,否則,蓄電池放電/充電時(shí),內(nèi)部的電解液會(huì)從加注中的溢流孔涌出,造成對周圍物體、環(huán)境的腐蝕破壞。在加注電池電解液后一個(gè)月內(nèi)不充電,不使用,將導(dǎo)致電池內(nèi)部極板損壞,蓄電池?fù)p壞。

(5)存放

      蓄電池應(yīng)放置在低溫、干燥和有良好通風(fēng)的地方,電池不允許直接疊放一起,電池與地面之間必須墊有木制的托架或厚紙板以保護(hù)地面。

 

 


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