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P124 叉车蓄电池硫化产生原因和后续处理

来源:2017年第11期(总第212期) 作者:张 伟/文 浏览:

摘 要:本文针对铅酸蓄电池硫化产生的原因、表现和不良后果进行了分析,并主要介绍了两种处理方法:大电流冲击法和小电流恢复法。相比之下,小电流恢复法更加高效,效果显著且无副作用。
 
关键词:电动叉车、铅酸蓄电池、硫化、小电流脱硫恢复法
 
 
 张 伟/文
 

        铅酸蓄电池作为电动叉车中主要的部件之一,关乎叉车持续工作时间的长短。叉车在日常工作中,因为场地、充电时间等因素影响,会经常造成铅酸蓄电池硫化,进而进一步缩短电池工作时间与使用寿命。而频繁的更换电池也会给使用者带来极大的经济损失。本文从蓄电池硫化产生的原因、如何预防电池硫化、如何处理已经硫化的蓄电池等几方面进行分析和说明,从而达到延长蓄电池使用寿命的目标。

 

一、铅酸蓄电池硫化的原因

 

       首先,我们需要了解一下铅酸蓄电池的工作原理和反应过程。从下面的化学反应方程式可以看到,通常情况下铅酸蓄电池在放电过程中由铅和氧化铅与硫酸进行反应,生成硫酸铅和水,反应过程中产生电能。而在充电的过程中硫酸铅会还原成铅。但充电不足等原因,会造成硫酸铅无法完全还原成铅,就会在电池负极板上堆积越来越多的结晶的硫酸铅,俗称为“硫化”。

 
 

产生硫化的主要原因,可能有以下几种:

 

1.出厂前电池初充电没做好,以及长期闲置的电池没有定期充电;

 

2.蓄电池电解液的密度过高,使硫酸铅溶解困难(多见于充电过程不完整的用户);

 

3.电池过放电,电池在使用中无法避免过放电的发生;

 

4.电池放电后没有进行及时充电,或者是充电不完整;

 

5.铅原材料纯度不高,导致电池自放电甚至过放电严重;

 

6.补水不及时,电解液不能覆盖电池极板,导致极板在空气中深度氧化。

 

       以上多种状况都极有可能导致铅酸蓄电池的硫化,硫化后的蓄电池中部硫酸铅结成晶体,这些晶体在充电过程中被冻结住了,普通的充电电流无法将这些晶体打开。以至于充入电池的电能不能被有效地转换成化学能储存起来,从而使得电池的容量不断下降,电动叉车的使用时间会进一步缩短。

 

二、硫化电池出现的现象

 

铅酸电池硫化的初期表现为电池容量衰减,电池在充满电以后的实际放电容量下降,用户感觉电池越来越不够用。充电过程中充电时间缩短,电池表现为很快充满了电。充电时电池耗水很快、充电过程中电池发热严重。后期还会在电池正极柱周围的面板上出现明显的鼓包等现象。

 

三、不及时解决引发的不良后果

 

       硫化问题如果不及时解决,电池的容量就会不断衰减;用户感觉电池不够用,就会增加电池随机充电的次数;不饱和充电的次数越多,就越容易加速电池的硫化,由此形成了一个恶性循环。

 

       市场上大多数的充电机都不能对电池的硫化部分进行识别,充电机给电池进行一次满充的总电量是被定时或者定量的。根据能量守恒定律,输入电池的电能如果不能被完全转换成化学能,就会转换成其它能量的形式发散出来,通常表现为大量电解水,以及电池发热严重。

 

四、避免铅酸蓄电池硫化的措施

 

1.为电动叉车选择合适的蓄电池容量,保证电动叉车能满足用户要求的工作时长,避免频繁对电池进行不完整充电;

 

2.尽量避免蓄电池过度放电,电池放电之后进行迅速的补充充电;

 

3.电池充电时间和过程必须完整。目前先进的高频充电机都能为蓄电池设置匹配的充电曲线,用户只需要按照厂商建议,保证蓄电池的充电时间;

 

4.经常检查蓄电池电解液液面,保持液面高于极板。

 

五、已经产生硫化电池的处理方法

 

1.大电流冲击法

 

       传统的“脱硫”,是以高电压大电流的模式对电池进行强充,如图1。这种方法对电池的冲击大、副作用也大。通常的方法是将充电的总电量设定为被维修电池容量的300%~400%(也就是通常所说的“三充两放电”或“四充三放电”),能耗非常高而且强充的过程中会使电池升温很快,一般需要把电池安排在有循环冷却水的条件下进行,否则经高温冲刷的电池极板上会有大量的活性物质脱落。一般采用这种方式的脱硫机都是大型柜机,体积大、成本高,而且都需要三相380V工业用电来支持。同时对于操作人员的技术水平要求较高,需要实时监控电池的温度变化,并且随温度变化及时调整电流和电压。

 

2.小电流恢复法

 

       现在很多新型的高频充电机能使得充电机设置很多参数,从而保证了100%适合蓄电池,并不受电池类型限制,很多安全原则也可用来设置编程。运用高压低电流对于结晶体的特殊功效,慢慢刺激,并结合智能的恒压恒流自动切换,效果显著且无副作用。

 

       高频充电机的普遍特点都是体积小巧、重量轻、方便携带,只需要普通50Hz/220V单相交流电即可工作,如图2。

 

        高频充电机的基本原理为,开始阶段利用高频技术将交流AC电压转换成直流DC电压。高频开关晶体管接受直流电并生成频率高达50~100kHz的脉冲电压。第一个优点是转换电压的高频变压器可以拥有更轻的重量、更小的体积和更高的效率。当电压通过第二级整流器和第二级滤波器,并通过高频变压器和扼流圈到达电池,微处理器就会自动根据相关充电参数(尤其针对主电源电压)对目标数值和实际数值进行检查和修正,通常控制电路(光耦合器)会最后将正确的数值传送给高频开关晶体管的控制器。这个过程保证了充电过程的高效性,小电流脱硫恢复法应用实例,如表1。

 

六、结语

 

        如果说硫化是电池长期血脉不畅、气血淤积所累积下来的慢性病,那么慢病还需慢药治。传统的脱硫方法如同是大火煮粥,火力太猛不仅会使粥汤溢出来,还容易使底下烧糊;而高频充电机的小电流恢复法则如同小火慢炖,恰到好处。

作者为拓碧亚机电(上海)有限公司销售总监



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