盾構(gòu)施工中電機(jī)車(chē)蓄電池硫化的原因分析及處理

陳 宏 明

(中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司TBM分公司，重慶 401121)

·機(jī)械與設(shè)備·

盾構(gòu)施工中電機(jī)車(chē)蓄電池硫化的原因分析及處理

陳 宏 明

(中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司TBM分公司，重慶 401121)

描述了盾構(gòu)施工中電機(jī)車(chē)蓄電池硫化的原理和現(xiàn)象，從判斷電瓶機(jī)車(chē)蓄電池硫化的方法、硫化的原因和防止硫化的措施三個(gè)方面做了詳細(xì)的分析，對(duì)以后電瓶機(jī)車(chē)正確使用蓄電池和延長(zhǎng)壽命有深刻的意義。

蓄電池，硫化，盾構(gòu)施工

0 引言

在盾構(gòu)施工中電瓶機(jī)車(chē)用于渣土和各種盾構(gòu)施工材料運(yùn)輸作用，是保證盾構(gòu)施工重要與關(guān)鍵設(shè)備之一。通常一臺(tái)新電瓶車(chē)在使用工程不到一半時(shí)，蓄電池出現(xiàn)大量虛電。嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工生產(chǎn)進(jìn)度和存在重要不安全因素。為此，分析蓄電池在使用、充電、保養(yǎng)和管理過(guò)程中導(dǎo)致蓄電池虛電原因，最終發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致蓄電池虛電原因?yàn)樾铍姵亓蚧颉Ｖ贫ǚ婪洞胧┭泳忋U蓄電池硫化。

1 鉛酸蓄電池產(chǎn)生硫化原因

1)鉛酸蓄電池的組成：正極板(二氧化鉛)，負(fù)極板(海綿鉛)，電解液(稀硫酸)，外殼，隔板，接線柱和保護(hù)裝置。

2)鉛酸蓄電池在充電和放電過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)：

充電：

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

放電：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

根據(jù)鉛酸蓄電池內(nèi)部介質(zhì)和充放電化學(xué)反應(yīng)；鉛酸蓄電池在理想情況下遵循化學(xué)反應(yīng)平衡可逆，在鉛酸蓄電池進(jìn)行內(nèi)部充放電化學(xué)反應(yīng)；但實(shí)際情況，因鉛酸蓄電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中和維護(hù)不到位情況下，會(huì)大量存在過(guò)放電或充電不足，這樣會(huì)導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)部物質(zhì)不平衡(缺蒸餾水、電解液濃度不達(dá)標(biāo))；鉛酸蓄電池在放電中會(huì)產(chǎn)生PbSO4；因電池內(nèi)介質(zhì)不平衡，部分PbSO4沒(méi)有被在充電過(guò)程中還原成Pb；在長(zhǎng)期這樣過(guò)放電和充電不足(電流和充電時(shí)間不足)過(guò)程中，在鉛酸蓄電池負(fù)極板表面累積形成越來(lái)越多的PbSO4；PbSO4是一種堅(jiān)硬的白色顆粒，導(dǎo)電性不良、電阻大和難以溶解，在充電過(guò)程中難于參加氧化反應(yīng)；這就是鉛酸蓄電池產(chǎn)生硫化的原因；蓄電池硫化對(duì)電池性能影響極大，降低電池容量，縮短使用時(shí)間，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致電池報(bào)廢。

2 如何分辨鉛酸蓄電池的極板硫化

1)在充電前打開(kāi)蓄電池加液口蓋子時(shí)，看到在負(fù)極板表面上有一層白色顆粒狀物(PbSO4),表面粗糙；

2)當(dāng)鉛酸蓄電池在充電不到40 min時(shí)，通過(guò)溫度計(jì)測(cè)量很快達(dá)到45℃，電解液產(chǎn)生大量氣泡；

3)在充電過(guò)程中對(duì)多支電池濃度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量濃度數(shù)據(jù)低于1.10 g/cm3左右，低于標(biāo)準(zhǔn)1.20 g/cm～1.28 g/cm左右；

4)鉛酸蓄電池在由電機(jī)車(chē)更換下來(lái)后，進(jìn)行充電時(shí)很快每支電瓶測(cè)量電壓在2.0 V～2.3 V左右，在使用放電時(shí)電壓很快降到1.7 V左右；

5)電瓶機(jī)車(chē)操作室電壓顯示很高，但電瓶啟動(dòng)運(yùn)行后電壓很快降下來(lái)(重載時(shí)440 V)。

3 導(dǎo)致鉛酸蓄電池極板硫化的原因

3.1 蓄電池處于過(guò)放電

1)蓄電池在充電過(guò)程中產(chǎn)生氣泡,電解液沾落在電瓶表面,在表面形成短路放電；

2)電瓶在更換過(guò)程中,因電瓶箱體受力不均勻?qū)е職んw變形；箱體內(nèi)部擠壞電瓶與箱體接觸產(chǎn)生放電；

3)因盾構(gòu)施工中電機(jī)車(chē)軌道鋪設(shè)平整；機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)左右擺動(dòng),導(dǎo)致蓄電池電解液溢出，單支電瓶之間形成互相連接放電；

4)電機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，長(zhǎng)期運(yùn)行在重負(fù)荷和高速下，出現(xiàn)大電流工作，引起長(zhǎng)時(shí)間大電流工作；

5)電瓶電壓過(guò)低情況下未進(jìn)行更換，直到電機(jī)車(chē)無(wú)法運(yùn)行，導(dǎo)致電瓶過(guò)量放電；

6)單支蓄電池之間絕緣損壞，導(dǎo)致單支蓄電池之間放電。

3.2 電解液濃度偏高或偏低

1)充電人員在充電過(guò)程中誤操作，在蓄電池未充電前或充電完成后對(duì)濃度測(cè)量，然后進(jìn)行調(diào)整電解液濃度,導(dǎo)致濃度偏高；

2)調(diào)整電解液濃度蒸餾水與電解液不合格；

3)機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)左右上下擺動(dòng)時(shí),導(dǎo)致蓄電池電解液溢出，蓄電池電解液濃度不合格；

4)充電過(guò)程中在對(duì)電瓶表面進(jìn)行降溫時(shí)，有自來(lái)水進(jìn)入到單支蓄電池中，改變了電解液濃度和介質(zhì)；

5)充電時(shí)溫度偏高或偏低進(jìn)行測(cè)量，一般溫度在35 ℃～45 ℃之間進(jìn)行。

3.3 蓄電池充電不足

1)電機(jī)車(chē)蓄電池在第一次充電過(guò)程中，充電電流、電壓和時(shí)間設(shè)置不夠；

2)蓄電池在充電過(guò)程中電流不合理，未對(duì)電瓶進(jìn)行二次小電流補(bǔ)充充電。

4 防止蓄電池極板硫化的措施

1)蓄電池在充電前和充電完成后，需要對(duì)電瓶表面進(jìn)行清洗，防止單支電瓶與單支電瓶、單支電瓶與電瓶箱體之間表面產(chǎn)生短路漏電；

2)蓄電池在充電過(guò)程中，第一階段充電電流一般設(shè)置在84 A，充電時(shí)間在8 h～10 h;第一階段充電完成后，等溫度降下來(lái)后，將電流設(shè)置為42 A，充電時(shí)間在2 h～4 h，進(jìn)行小電流補(bǔ)充充電;一般情況下蓄電池在使用三個(gè)月后需做一次預(yù)防性的去硫充電；

3)充電中溫度達(dá)到35 ℃～45 ℃之間，生氣泡；對(duì)電解液濃度進(jìn)行檢查，一般濃度在1.20 g/cm～1.28 g/cm之間屬于正常；如果高于濃度范圍加蒸餾水進(jìn)行調(diào)整，低于時(shí)添加硫酸調(diào)整；

4)充電過(guò)程中，電解液溫度不能高于50 ℃；

5)充完電后，對(duì)蓄電池進(jìn)行檢查，保證每單支蓄電池電解不能太高，一般高于極板1 cm～2 cm；檢查單支電瓶連接緊固；

6)蓄電池在更換時(shí)，每箱蓄電池應(yīng)進(jìn)行平衡吊裝，防止蓄電池箱體變形，擠壓?jiǎn)沃铍姵負(fù)p壞絕緣材料引起放電；

7)盾構(gòu)施工中電機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)，提速應(yīng)該均勻，速度起來(lái)平衡穩(wěn)定后再提速，以免過(guò)快提速導(dǎo)致大放電流；

8)充電應(yīng)由專業(yè)人進(jìn)行日常檢查和保養(yǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)蓄電池產(chǎn)生硫化原理和現(xiàn)象進(jìn)行描述，分析了盾構(gòu)施工中導(dǎo)致電機(jī)車(chē)蓄電池硫化的操作，提出規(guī)范注意事項(xiàng)。能使充電人員及養(yǎng)護(hù)人員有目的、有計(jì)劃地正確使用維護(hù)蓄電池，盡可能防止硫化現(xiàn)象的出現(xiàn)，以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，提高其使用效率。

[1] 淄博蓄電池說(shuō)明書(shū)[Z].

[2] 白連慶.蓄電池硫化原因分析及處理[J].設(shè)備管理與維修，2005(6)：40.

[3] 肖永清，肖 軍.汽車(chē)蓄電池的使用與維修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

The reasons analysis and processing about the battery vulcanizing of battery locomotive in the shield construction

CHEN Hong-ming

(TBM Branch, China Railway Tunnel Group of the First Engineering Department Co., Ltd, Chongqing 401121, China)

The paper describes electricity car storage battery sulphur principles and phenomenon in shielding construction, the author made the detailed analysis by three aspects: how to determine the battery vulcanizing of the battery locomotive, the causes of the battery vulcanizing, and preventing measures, which has profound significance for subsequent proper use of the battery locomotive and extending battery life.

battery， sulfide， shield construction

1009-6825(2014)31-0236-02

2014-08-27

陳宏明(1981- )，男，工程師

U264

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