新聞主題	柴油發電機啟動蓄電池的維護保養

 

摘要：啟動用普通鉛酸蓄電池主要用于柴油發電機組等發動機的啟動和點火電源，啟動用鉛蓄電池通常為12V的單個蓄電池組成的24V啟動電源。由于鉛酸電池工作環境差和經常大電流放電，與其他種類電池相比，其使用壽命較短；但是由于其良好地耐熱性和可修復性的特點已被市場普遍認可和接受產品，而且在保修范圍內損壞的話還可以以舊換新。

 

一、充電方法

 

1、初充電

      初充電是對新的普通鉛蓄電池進行的活化充電。其目的是使極板上的活性物質全部轉化成海綿狀鉛和二氧化鉛，讓蓄電池的放電容量能達到額定容量。初充電對柴油發電機蓄電池放電容量和使用壽命有著直接的影響，如果初充電不徹底，會使極板上部分活性物質不能還原，以致造成電池永久性的充電不足，所以必須嚴格按照蓄電池使用說明書進行初充電。一般按如下步驟進行。

（1）充電前的檢查

      檢查電池外殼有無損傷、防酸隔爆帽通氣是否良好和螺口有無松動，蓄電池結構如圖1所示，并將電池外殼擦拭干凈，然后在正負極接線柱上涂上黃油或凡士林油，以減輕酸霧對接線柱的腐蝕。

（2）計算硫酸與水的用量

      計算依據是：

① 稀釋前硫酸的質量W₁與水的質量W₂之和等于所配電解液的質量W₃（即稀釋前后溶液質量相等）；

② 稀釋前濃硫酸中硫酸的質量等于稀釋后所得電解液中硫酸的質量（即稀釋前后溶質質量相等）。

      設硫酸、水和電解液的質量濃度分別為P₁、P₂（水的質量濃度為0％）和P₃，它們的密度分別為d₁、d₂（水的密度為1）和d₃，體積分別為V₁、V₂和V₃，則上述關系可用以下式子表達：

W₁P₁＋W₂P₂＝W₃P₃

W₁＋W₂＝W₃

      也可以寫成

V₁d₁P₁＝V₃d₃P₃

V₁d₁＋V₂＝V₃d₃

（3）配制電解液

① 準備好配電解液用的器具，包括耐酸和耐熱的容器（如陶瓷缸、塑料盆和膠木盆等）、攪拌用的玻璃棒或用塑料管封好的金屬棒、防護眼鏡、口罩、耐酸橡膠手套和圍裙、5％蘇打水等。具體的配制方法如下。

② 先量取所需的純水倒入洗凈的容器內，然后將所需要量的純濃硫酸小心地徐徐注入純水中，并用攪棒不斷地攪拌使之均勻。剛配好的電解液溫度可達80℃左右，必須讓其冷卻到35℃以下才能灌入電池內。

③  配制硫酸電解液時，應注意以下幾點：a.禁止將純水注入濃硫酸中，否則會造成酸液飛濺；b.倒入硫酸的速度不宜太快，否則因局部溫升過快會導致酸液沸騰濺射；c.配制時不要迎風站立，應穿戴上防護眼鏡、耐酸橡膠手套和圍裙，以免硫酸濺到眼睛、皮膚和衣服上。若皮膚濺上酸液時，可先用5％的蘇打水沖洗，然后用自來水清洗。

電解液密度應以15℃時的值為準，否則應用下式進行換算：

d_T＝d₁₅－α(T-15)

式中，d_T為T℃時的密度；

d₁₅為15℃時的密度；

T為電解液的實際溫度，℃；

α為溫度系數，表示硫酸溶液從15℃時變化，每增加或降低1℃時，密度變化的數值（啟動用電池的電解液取α＝0.00074，固定用電池的電解液取α＝0.00068）。

（4）電解液的灌注

      將配制好的電解液徐徐注入蓄電池內，液面應高出極板上沿10～20mm。在灌注時，應注意電池間的距離不得小于25mm，以便散熱；灌注時間不宜太長。應在盡可能短的時間內完成灌注工作，最長不得超過2h。

（5）靜置浸泡

      灌好電解液以后，應靜置浸泡5～8h，使電解液充分滲透到極板內部。在此期間，電解液和極板發生劇烈的化學反應，使極板上的活性物質轉變成硫酸鉛，因而出現電解液密度逐漸下降，溫度逐漸上升并產生氣體的現象，液面也略有下降。有關的化學反應為：

Pb＋H₂SO₄－PbSO₄＋H₂↑

PbO＋H₂SO₄－PbSO₄＋H₂O

PbO₂＋H₂SO₄－PbSO₄＋H₂O＋1/2O₂↑

      若液面下降到規定高度以下，應補加電解液至規定液面。當化學反應充分完成以后，氣泡逐漸減少，電解液密度不再下降，溫度也逐漸下降，此時測得單體電池兩端的開路電壓為2V左右。若開路電壓很低，應立即檢查，看正負極板是否倒置，或者電池是否短路。當電解液溫度下降至35℃以下時，即可進行初充電。

      電解液灌注之后，靜置時間不宜過長，否則會引起硫化，使初充電時間延長。若達置時間后，電解液溫度仍然很高，可采取降溫措施，同時用小電流進行充電，待溫度下降之后，再按規定的初充電電流進行充電。

（6）開始充電

      充電電路如圖2所示。初充電采用的是兩階段恒流充電法，充電電流和充電時間與電池的型號、靜置浸泡時的化學反應是否充分以及儲存期的長短等都有關系，最好按廠家的說明書進行。若無廠家說明書，可按下述一般步驟進行。

① 第一階段：

      用10h率充電約25h，當單體電池的端電壓升高到2.5V以上，極板上析出大量氣體，電解液密度已經不再上升且大小在1.210kg/L附近時，可用純水對密度過高的電池進行密度調整，對密度偏低的電池則暫不作調整。

② 第二階段：

      用20h率充電約20h，此時各單體電池電壓升高到2.7V左右，電池兩極激烈冒氣，電解液密度不再上升，若連續測得上述三個標志保持3h不變，則意味著初充電過程結束。兩個階段充電時間共需約45h，充入電量約為額定容量的3.5倍。

      在充電過程中，可在電池組中選定一只電池作為標示電池，然后每隔1h測定一次標示電池的端電壓、密度和液溫，以代表全組的情況。在第一階段充電時，每隔4h將全組電池普測一次，在第二階段充電時，則每隔2h普測一次，在接近充電終止時，應每隔1h普測一次，以便準確掌握充電結束的時機。

       在初充電過程中還應注意以下幾點：

a．當電解液溫度快達到40℃時，應適當減小充電電流，使電解液的溫度不超過40℃，待降溫之后再用規定電流充電，并相應延長充電時間；

b. 不能隨意停止充電，否則會引起電池硫化，使充電時間延長；

c. 當發現充電過程中液面下降并低于規定高度時，應立即補加純水，不能加電解液。

（7）調整密度

      初充電結束后，各單體電池的電解液密度可能不一致，或者其密度達不到要求，在這種情況下，則應在充電停止并靜置1h后進行密度調整，使每只電池的密度達到規定值。密度偏高者，用純水調整；密度偏低者，用密度為1.40kg/L的硫酸溶液去調整。調整方法是：將電池的電解液吸出一部分，再加入等量的純水或密度為1.40kg/L的稀硫酸，然后用20h率電流充電0.5h，利用充電時產生氣泡的攪拌作用，使電解液濃度均勻一致。若測得電解液密度仍不符合要求，可繼續用上法調整，直至合格為止。

（8）檢查容量

      調整好電解液密度后，必須用10h率電流放電進行容量檢查，最好在靜置1～2h使電解液擴散均勻后進行。放電方法如下。

      將人工負載（可變電阻或水阻）連接在電池組上，調整電阻的大小使放電電流為電池10h率電流值。放電過程中，一開始測量標示電池的端電壓、密度和溫度一次，以后每隔1h測量一次。在接近放電終止時，要對電池組進行普測，間隔時間也要根據實際情況縮短，以防過量放電。電池每一次放電容量不得超過額定容量的75％。當出現下列現象之一時，則認為是電池放電終止，應立即停止放電。

① 放電容量已達到額定容量的75％；

② 個別蓄電池的端電壓已降到1.80V；

③ 電解液的密度（15℃）已降到1.170kg/L。

      放電完畢后，應立即給蓄電池進行正常充電，第2～5次充入容量為額定容量的3～1.5倍（逐次下降）。約經過8～10次充放電循環之后，容量可達到額定容量。

（9）整理資料

      初充電過程及容量檢查時的所有關于端電壓、密度和溫度變化的數據，應繪制成曲線作為原始資料保存，以供今后維護時參考。

 

圖1 柴油發電機啟動電池外形結構圖

圖2 柴油發電機蓄電池充電線路圖

 

2、正常充電

（1）正常充電狀態

      柴油發電機蓄電池活化啟用后，在以下情形下進行的充電，稱為正常充電，如圖3b所示。

① 當電池已放完電（應在24h之內進行），放電狀態如圖3a所示。

② 部分放電或小電流間隙式放電，雖然放電容量未達到額定容量的一半，但放電后擱置時間超過一周。

③ 一個月內蓄電池未放電。

      正常充電的目的是及時恢復鉛蓄電池的容量，以免使電池因長時間處于放電狀態而損壞。正常充電可以用兩階段恒流充電法、先恒流后恒壓充電法（或限流恒壓充電法）以及快速充電法等。采用兩階段恒流充電法時，第一階段用10h率電流充電，直到單格電池電壓達2.4V，這一階段一般延續5～6h。第二階段用20h率電流充電，直到充電終了，這一階段一般延續8～10h左右。

（2）充電結束的標志

① 充電結束示例如圖4c所示，現象為正負極板劇烈冒泡。

② 電解液密度達到規定值：固定型蓄電池上升至1.20～1.22kg/L，移動型蓄電池上升至1.280～1.300kg/L，且不再上升。

③ 柴油發電機蓄電池的單格電壓達到2.7～2.8V，不再上升。

④ 涂膏式極板的正極板變為棕紅色，負極板變為深灰色。

（3）充電過程注意事項。

① 正常充電前先檢查液面，若發現液面低于規定高度的下限，則補加純水至規定高度；

② 應將同型號、放電程度一致和新舊程度一致的電池串聯起來充電；

③ 充電過程中要定時測量標示電池的端電壓、電流、電解液密度和溫度，并觀察各電池的冒氣情況；

④ 在各階段結束前和充電終止前，應對全組電池進行普測，以便及時發現問題電池和避免電池過量充電。

3、均衡充電

      當鉛蓄電池的電壓和密度出現不均衡，或者全組電池的電壓和密度均偏低時，應對全組電池進行均衡充電。

（1）均衡充電范圍

      浮充運行的鉛蓄電池，通常按規定應每3個月進行一次均衡充電。實際上，如果電池的電壓和密度未出現不均衡現象，則沒必要進行均衡充電，否則柴油發電機電池會因過充電而發生板柵腐蝕等不良后果。鉛蓄電池不均衡的標準，是指個別電池的電壓或密度與電池組的平均電壓或平均密度之差超過了規定的范圍。其范圍如下：

      個別電池的端電壓與電池組的平均電壓之差為

－0.05<ΔU＝U－U_平<＋0.10

      個別電池的密度與電池組的平均密度之差為

－0.025<Δd＝d－d_平<＋0.025

（2）均衡充電條件

      除定期對電池組進行均衡充電外，有下列情況之一，也應及時進行均衡充電。

① 過量放電使電池電壓低于規定的終止電壓；

② 放完電后未及時（24h之內）進行充電的電池；

③ 長期充電不足的柴油發電機電池；

④ 用小電流長時間深放電或間隙式放電的電池；

⑤ 長期擱置不用的電池，在儲存前、每隔三個月和重新啟用時；

⑥ 極板有輕微硫化現象的電池；

⑦ 經過大修（更換過有雜質的電解液或將極板取出檢修過）的電池；

⑧ 對電池進行容量檢測之前；

⑨ 浮充運行的電池在市電中斷后，放出近一半容量或超過規定使用時間。

（3）均衡充電方法

      均衡充電實際上就是對電池進行過量的充電，可根據實際情況和電池的運行方式選擇下方法中的一種。

① 過量充電法   

      此處過量充電的含義就是在正常充電后繼續用小電流進行一段時間的充電。這種方法主要適用于充放電運行方式的鉛蓄電池，具體方法有兩種。

第一種方法：

      在正常充電完成后，繼續用20h率進行一段時間的充電，直至電壓和密度達到最大值，且連續3h無變化（每0.5h測一次）時為止。

第二種方法：

      在正常充電之后→停充1h，用20h率電流充電至激烈冒氣→停充0.5h，20h率充電1h→···→停充0.5h，20h率充電1h，如此循環數次，直到電壓和密度均無變化，且一接上充電電源后，電池立即產生激烈的氣泡為止。

② 恒流和浮充交替法

      這種方法適合于浮充運行方式的鉛蓄電池組，具體方法：先用10h率電流充電，當單體電池電壓達2.30～2.35V/只時，改為浮充運行1h，然后又用10h率充電1h，再轉入浮充1h，如此反復進行多次，直到電壓和密度均正常，且恒流充電10min內，極板即產生劇烈氣泡為止。

4、補充充電

      補充充電是指對個別落后電池單獨進行的較長時間的過量充電。

（1）當均衡充電之后個別電池的電壓和密度仍然遠低于其他電池，則為了避免其他多數電池被長期過充電，必須單獨對個別落后電池進行補充充電。

（2）落后電池通常是硫化電池，補充充電的目的就是消除其硫化故障，硫化較輕的可用過量充電法，硫化嚴重的則用反復充放電法。

（3）值得注意的是，當發現個別電池密度偏低時，千萬不能盲目用密度為1.400kg/L的硫酸溶液去調整，因為這樣會使電池的硫化現象加重，使落后電池發展為不可恢復的報廢電池。

5、放電方式

（1）安裝在柴油發電機上的啟動用鉛蓄電池，充放電過程如圖4所示。在啟動放電時（如圖4a），放電電流可達200～600A，有的柴油機啟動電流可達1000A以上，且有的持續時間長達數分鐘。

（2）當柴油發電機組啟動后，意味著放電結束（如圖4b）。此時，蓄電池立即與直流發電機相接，轉入恒壓浮充。

（3）6V的鉛蓄電池用7.1～7.2V的電壓浮充，12V的鉛蓄電池用14.2～14.4V的電壓浮充，單只電池的電壓為2.37～2.4V。

      顯然，啟動用鉛蓄電池的運行方式類似于固定用鉛蓄電池的半浮充運行方式。由于電池啟動時放出的容量必須在短時間內予以恢復，同時還要補償自放電損失的容量，所以浮充電壓比較高，這也是啟動用鉛蓄電池壽命較短的原因之一。

 

圖3  啟動蓄電池充放電狀態圖

圖4  啟動蓄電池充放電過程

 

 

二、使用維護方法

 

1、檢查電解液液面

      鉛蓄電池在使用過程中，由于電解液中水分的蒸發和充電過程中水的分解，會引起液面下降和密度升高，因此應定期檢查電解液液面（如圖5所示）。液面應高出防護板10～20mm，低于10mm時應補加純水（或蒸餾水），切勿加河水、井水和電解液。若因不小心將電解液潑出而降低液面，則必須添加與電池中同樣濃度的電解液。

2、清潔電池表面

      柴油發電機電池表面應保持干凈，蓄電池在使用過程中要經常用干燥的布擦凈外表和蓋上的灰塵污泥，在充電完畢或加灌電解液后，須用清潔的抹布蘸以5％的碳酸鈉（Na2CO3）或氫氧化銨（NH，OH）的水溶液擦除電池外殼和殼子上的酸液，以免增加蓄電池的自放電。應該注意的是，上述工作進行時，必須先把注液蓋旋上，以防堿液或其他污物落入電池內部。

3、接線柱防腐和清理

      金屬材料做成的螺栓、接頭等零件在使用過程中很容易產生硫酸鹽，特別在蓄電池的正極柱上更為顯著，因此在表面應涂一薄層凡士林，以防腐蝕。各連接線必須保證接觸牢固，每隔一定時間對連接線和緊固件等進行一次清洗保養，用清水洗凈擦干，然后在其表面涂上凡士林油膏。在使用中必須隨時擰緊，如發現故障應及時排除。

4、通氣孔保持通暢

      柴油發電機電池注液氣塞的氣孔應保持暢通，充電時均應擰開，否則可能因電池內部的氣壓增高致使膠殼破裂，或膠蓋上升。充電完畢后應擰上，以免電液潑出。

5、正確選擇容量

      選用電池容量的大小，應根據不同的負荷情況，采用原電氣設計規格容量的蓄電池，不可隨意使用大容量的電池。因為發電機組的充電發電機功率是固定的，輸出電流不能隨意增大，這不僅使電池所需的充電電流不能滿足而導致電池充電不足和極板硫化，還會導致電池的放電容量減小和使用壽命縮短。與此同時，也不可隨意使用小容量的電池。這樣會導致電池用過大電流放電與充電，而過度放電與充電會使蓄電池受到損害，影響其使用壽命。電池容量過小，還會導致發電機組不能啟動。

6、避免頻繁啟動

      用蓄電池啟動發電機組時，每次接通啟動機的時間不得超過5s，若一次啟動不成功，不能連續啟動，二次啟動的相隔時間至少在15s以上，否則會使蓄電池溫升過高而損壞。除此以外，由于冬天電池容量降低，因此啟動發動機時，應進行預熱。

7、低溫防凍措施

      蓄電池在寒冷地區使用時，不能使電池完全放電，以免電解液凍結，損壞電池；蓄電池添加純水時只能在電池充電前夕進行，這樣可使水較快地與電解液混合，以防電解液凍結。在寒冷地區使用的蓄電池電解液濃度可增加20％～30％。在炎熱地區使用的蓄電池電解液濃度則可降低20％～30％。

8、防止短路措施

      為了避免蓄電池發生短路，在使用維護過程中，金屬工具以及其他易導電的物件切不可放置在電池蓋上。裝置或移動蓄電池時不可將電池傾斜，也不要在地面上拖移，以免損傷電池零件或將電解液濺出損壞衣物。

9、閑置保存措施

      為避免損壞電池的極柱和導線，不得拉緊電池的連接導線，暫不使用的發電機組，必須把蓄電池電量充足，電解液液面達正常高度，并拆去一根電線，以防漏電。為防止電池極板硫化，每月應進行一次正常充電，每三個月進行一次10h率的全放全充工作。

10、保證電壓正常

      不能任意調整調節器的工作電壓，調節器電壓調得過低，會使電池長期處于充電不足狀態；調節器電壓調得過高，會造成電池過充，使用壽命勢必縮短。電壓測量方法如圖6所示。

 

圖5  啟動蓄電池充電解液液面高度

圖6  單個電池端電壓測量

 

三、儲存方法

 

1、新電池的儲存

      新電池在不準備使用前，切勿將工作栓打開或把封閉物擊破，以防空氣進入蓄電池內部而導致極板變質。儲存蓄電池的溫度以室溫5～30℃為宜。儲存室的空氣應干燥、通風；應不受陽光暴曬，離熱源（暖氣設備）的距離不得少于2m。不能與堿性蓄電池或其他化學藥品同放于一起。不要將鉛蓄電池倒置及臥放，不得受任何機械沖擊和重壓。對于新的鉛蓄電池的儲存時間，不要超過產品使用說明書的規定。新蓄電池自出廠之日起，至使用時的最長存放期限一般不要超過一年。

2、啟用后電池的儲存

① 濕法儲存

      濕法儲存主要用于儲存時間較短的鉛蓄電池，一般儲存期不超過六個月。已用過的鉛蓄電池，如果一個月左右的時間不用，可用正常充電的方法將電充足后，使電解液的濃度和液面高度調整到規定標準。將注液蓋擰緊，用布擦凈電池外殼和蓋子上的灰塵及酸液，存放在通風干燥的室內，室溫在5～30℃為宜。

      要儲存的蓄電池，必須清除其接線端上的附著物，并嚴防易導電物件及其他金屬器材放在電池蓋上而引起短路。如果存放期超過三個月時，為了減小自放電最好將硫酸電解液密度調低至1.100kg/L，至使用時再調高至1.280～1.300kg/L。在儲存期間，最好每季度進行一次10h率全充電和全放電。所謂全充電，就是用10h率充電電流值充電，至充足電，全放電就是用10h率放電至終止電壓。如果儲存期在三個月以內，最好每半月檢查一次電池的電壓和電解液濃度，若發現有異狀時，應進行檢查。除此以外，每一個月應對蓄電池進行一次正常充電，這樣可避免極板的不可逆硫酸鹽化。

② 干法儲存

      如果啟動用鉛蓄電池要儲存較長時間，可采用干法儲存。干法儲存時，首先將電池用過量充電的方法使電池充足電，再用10h率進行放電，放至單格電壓1.75V為止。傾出電解液，灌入蒸餾水，浸泡3h后把蒸餾水倒出，然后再重新灌入蒸餾水，這樣反復沖洗多次，一直到電池內的蒸餾水不含酸液為止，倒盡水分，旋緊加液蓋，封閉逸氣孔。重新啟用時，必須灌入新電解液，經初充電后方可使用。

 

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