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浅析HXD1C型电力机车蓄电池故障

来源:核心期刊咨询网位置:理工论文时间:2019-08-03 10:4012

  摘 要:蓄电池作为机车上备用控制电源和启动电源,它与控制电源柜并联运行,起着十分重要的作用。蓄电池一旦出现故障,将直接导致电力机车升不起受电弓、无法进行低压试验和提供照明用的低压电源。目前,C4级修后的HXD1C型电力机车蓄电池出现故障的质量问题频繁发生,本文针对这一问题对C4级修后的HXD1C型电力机车蓄电池故障现象进行了具体故障原因分析,并提出了解决该问题的办法。

  关键词:HXD1C型机车;蓄电池;亏电;鼓包;C4级修

机电工程师论文

  1 引言

  目前,HXD1C型电力机车装车的蓄电池全部采用阀控式密封铅酸蓄电池,每节蓄电池标称电压2V,容量为170A.h。该阀控式密封铅酸蓄电池作为电力机车的直流电源,主要采用浮充电方式工作,其主要特点是使用过程无污染、常温和低温启动性能良好、绝缘性能优良以及荷电能力强等。但是,根据客户反馈的质量信息,C4级修后的HXD1C型电力机车运用不久便出现蓄电池故障,甚至出现整台车蓄电池鼓包、亏电的现象,影响到机车的正常运用,导致客户的不满。因此有必要对C4级修后的HXD1C型电力机车蓄电池故障进行研究分析,并提出解决办法,以降低蓄电池的故障率。

  2 阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理

北京赛车pk10计划网   铅酸蓄电池是一种化学电池,它的整个工作过程就是不断地放电和充电,充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来,放电时将化学能转化为电能进行释放。其充电和放电过程是经过电化学反应完成的,其化学反应为:pbO2+pb+H2SO4=2pbSO4+2H2O,在充电时,在电能的作用下,转化为二氧化铅、铅和硫酸,也就是充电是电能转化为化学能的过程。放电时正极板接受了负极板送来的电子,铅离子由正4价变为正2价,与硫酸根接触生成难溶于水的硫酸铅,负极的铅由于输出两个电子,变成正2价,同样也生成硫酸铅。也就是说放电时有储存的化学能转化为电能。

  3 HXD1C型电力机车蓄电池故障原因分析

  经过对C4级修后的HXD1C型电力机车质量信息进行统计,蓄电池故障的主要形式表现为蓄电池鼓包、漏液、亏电等,发生故障的时间主要集中在C4级修后一年的时间内。由于《HXD1C型电力机车检修技术规程》(C1-C4修)只要求对蓄电池进行充电,检测容量不低于额定容量的80%,检测合格即可装车使用,故在机车C4级修检修时并未对蓄电池进行更新。因此,针对C4级修后出现的蓄电池故障质量问题需要从多方面进行原因分析,其中影响阀控式密封铅酸蓄电池的因素主要有:使用年限、新旧蓄电池混装、使用温度及充电电压、电池维护保养不到位等。

  3.1使用年限的影响

  阀控式密封铅酸蓄电池的正常寿命是4年,随着使用年限的增加,其内部电解液的饱和程度会下降,电压会趋于均匀,经过一段时间的运行后,其充放电形成的后期生成物将导致内阻的增加,加上蓄电池的自然损耗,最终蓄电池的实际容量将逐年下降,从而影响到蓄电池的性能,储存电能的能力变弱。

  3。2新旧蓄电池混装的影响

  对于不同使用年限的蓄电池进行混用时,在相同放电率和放电时间的条件下,就会出现旧电池放电深度更深。而在恢复充电时,由于新电池内阻相对较小,其充电效率较旧电池更加快,一旦新电池早于旧电池充足电后,整流器采集到的数据却依然有电流在充电,那么结果将是,高电压对于已充足电的电压而言,其作用只是作为电解水,电解水的结果是产生热以及电解液密度增加,几个循环后,新电池将加速老化而失效。而此时新电池与旧电池并联使用,在整流器仍然在充电的状态下,新电池也参与对旧电池的充电。综上所述,新旧电池混装有三种影响:一是内阻不一将造成充放电效率不一致;二是电池内部活性物质活化程度不一将造成极化不一致,在大电流放电情况下,容易出现瞬间放不出电的情况;三是在型号相同的情况下,由于生产时间跨度比较大,其生产现场的温度等外部因素控制及使用后期的影响,其新旧电池的电解液密度必定有所差异,而电解液密度是决定电池电压的最重要参数。将跨度比较长的新旧电池混装,将加速新电池的老化,而旧电池则容易造成欠充电,使电池硫酸盐化,经过一段时间的运行将由于容量问题而影响蓄电池性能,同时对后期的维护工作造成很大的不确定性。而在放电的过程中,由于新旧两组电池本身的容量和内阻相差较大,旧电池的电压降得比新电池要快,这样势必会造成在放电时,新电池既要给设备供电又要给旧电池供电,大大缩短新电池的寿命。

  3。3使用温度及充电电压的影响

  阀控式密封铅酸蓄电池最佳使用温度为25℃,蓄电池允许浮充使用和循环使用。其充电方法分两种:

  浮充充电:限流17~25。5A,恒压2。25V/单体进行充电;

  均衡充电:当蓄电池遇下列情况时,需进行均衡充电

  1)蓄电池系统装车前,可对蓄电池组进行地面均衡充电;

  2)蓄电池搁置超过3个月;

  3)单体蓄电池开路电压低于2.1V 或蓄电池组浮充使用时单体蓄电池电压低于2.18V;

  4)蓄电池组全浮充运行2个月;

  5)蓄电池组每次放电使用后一般需及时进行补充电。

  均衡充电的方法是,以恒压2。4V/单体、限定电流17~25。5A 充电,充电未期电流连续3小时保持不再下降可视为充电结束。

  浮充充电与均衡充电均以常温25℃为基准,如环境温度不是25℃时,应按表1蓄电池充电电压值及限流值进行电压调整:

  由表1及表2可知,HXD1C型电力机车蓄电池在额定输出充电电压115.2 V和额定浮充电108.0V时,其对应的最佳环境温度值为20℃-29℃,但经验证HXD1C型电力机车在运行时机械间内的实际温度都要超过29℃,夏季高温时机械间内的温度甚至高达40℃,已超过正常蓄电池浮充电压时对应的温度范围,蓄电池已进入过充状态,当密封蓄电池处于过充状态时,没有纯化学反应,几乎所有过充的能量都转化为热能,当热量的升高率超过了散热率时,蓄电池的温度就会升高并且需要更大的电流来维持充电电压,额外的电流又引起化合反应和热量的产生,从而进一步使蓄电池温度升高,并如此往复,影响到蓄电池的整体性能。

  4 HXD1C型电力机车蓄电池故障的整改措施

  一是根据单节电池的内阻和容量应该进行严格的配组,避免容量相差较大的蓄电池进行拼装,特别是新旧电池的搭配、混装时,同一台机车的蓄电池生产时间相差不能超过一年。二是机车蓄电池避免长时间、大电流充电或放电,因为这样会使电池温度急剧上升、电池发生膨胀鼓包,电池的极板硫化速度也会加快,电池充放电电流越大,其循环使用的次数就越少,对电池的使用寿命影响非常大。在机车检修完成后无火回送的过程中,尽可能少用照明电器,避免无火回送的过程中蓄电池亏电严重充不进电。三是定期对蓄电池进行保养,蓄电池在使用一定时间后,应对蓄电池进行充电、检查,如观察其外观是否异常,测量各电池电压是否均匀等。四是改善蓄电池柜的通风散热条件,降低电池环境温度,确保蓄电池工作在比较适宜的温度。

  5 结束语

  总之,对HXD1C型电力机车蓄电池故障进行原因分析很有意义,通过制定相应的整改措施,不仅可以降低蓄电池的故障率,同时使蓄电池能够延长使用寿命或在寿命期内更好地发挥作用,以节约检修成本。

  參考文献

  [1]南车株洲电力机车北京赛车pk10计划.蓄电池柜检修手册[1.0],株洲:南车株洲电力机车北京赛车pk10计划.

  [2]深圳市通业发展北京赛车pk10计划.TGY03型电源柜检修手册[1.0],深圳:深圳市通业发展北京赛车pk10计划.

  [3]张晓波,徐宝堂,王净泉。铁路机车车辆用阀控式密封铅酸蓄电池[TB/T3061-2002],2002。

  推荐阅读:《河南机电高等专科学校学报》(双月刊)创刊于1993年,由河南机电高等专科学校主办。主要刊登机电工程技术与理论、经济管理和其他相关专业论文。

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