起动电瓶充放电机理、技术检查和保养保养

摘要：柴油发电机组作为应急后备电源设备，平时绝大多数时间处于待机状态，投入使用时间较少，为使柴油发电机组在平时开机较少的前提下，在应急时能及时供电和安全可靠运转，停电结束后完成备用任务又能立即停机，必须做好柴发机组的平日保养保养和管理作业。cummins公司在本文中具体强调了启动系统和蓄电池各自构成及作用，重点细说了蓄电池的充放电步骤和工作机理，以及启动蓄电池的后期保养保养相关内容。

       柴发机组是由柴油发电机、 相交流同步发电机、控制面板、启动和控制用电瓶等结构（实物装配如图1所示）。而启动装置详细由蓄电池、充电机、调整器、充电指示灯、起动开关等结构（电路如图2所示）。其中，电瓶是发电机组的启动电源，启动装置需要24v的电池电流，由二只12v铅酸电池串联而成。连接时需注意正负极，同时注意蓄电池的负极放在最后连接以减小电弧的危险。电瓶是柴发机组不可缺少的部分，约有90％的充电机损坏源于电瓶。

      大概而言，起动装置的功用就是向发电机组上的用电装置供电。在发电机组上，电瓶和充电机是并车连接配合供电的。它们配合供电的状况如下：

③ 发电机正常运行，充电机电压高于电瓶电压时，由充电机向发电机组上除起动系统以外的所有用电设备供电，同时向电瓶充电。

④ 当同时作业的用电装置过多，用电量过大，超过充电机供电能力时，蓄电池协助充电机向用电装置供电。

      电瓶、充电机与发电机组用电装置都是并机的。在发电机正常作业时，用电设备详细由充电机供电，同时充电机还向蓄电池充电，于是充电机在发电机组上是详细的供电电源；而启动时，详细由蓄电池向启动系统供应强大的起动电流，于是将电瓶称发电机组的起动电源；放电警告灯用来指示蓄电池的充放电状况；调整器的功用是使充电机在转速变化时，能保持其输出电压恒定。

      当起动开关处于ON位置时，电流从蓄电池流向充电机的励磁绕组供电。这是由于充电机是通过导体切割磁力线来发电的，但充电机产生磁力线的磁体不是永久磁体，而是电磁体，它要通过内部线圈通以电流来产生磁场柴油发电机厂家。因此，在起动发电机时，充电机准备发电之前必须由蓄电池向充电机励磁绕组供电。

      电瓶既是一种储存电能的装置，又是一个化学电源，它输出的电流是直流电。一旦连接外部负载（称放电）或接通充电电路（称充电），它便开始了能量转换流程。在放电流程中，蓄电池中的化学能转变成电能；在充电流程中，电能被转变成化学能。

① 在起动发电机期间，它为起动装置、控制系统、电子燃油喷射系统和仪表等发电机组的其他电气装备供电；

④ 电瓶起到了整车电气系统的电压稳定器的作用，能够缓和电气装置中的冲击电压，保护发电机组上的电子装置；

      电瓶通常由正极板、负极板、隔板、电解液、电池盖板、联条、加液孔塞和电池外壳结构，如图5、图6所示。蓄电池一般分隔为3个或6个单格，每个单格电池的标称电压为2V柴油发电机型号及规格，将3个或6个单格电池串联后制成一只6V或12V电瓶总成。目前，装在柴油发电机的发电机组上使用的是有6个单格电池组成的12V电瓶，装在柴油发电机上操作的是由12个单格电池构造的24V电瓶。

（2）在电瓶中，与活性物质反应的电解质是由化学纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成的，称电解液。水的品质密度为1g/cm3，硫酸的品质密度为1.84g/cm3，两者以不同的比例混合后形成不一样密度的电解液。

（3）电瓶电解液的质量密度一般为（1.24～1.30）g/cm3。使用中，密度的大小应根据地区、天气因素（一般是低气温选高密度；高气温选低密度。在不致结冰的状况下，尽量选较低密度的电解液）和制造厂要求而定。

      电瓶的工作原理实质上就是化学能与电能的相互转化（如图12，13所示）。当电瓶将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电程序；当蓄电池与外界直流电源相连，而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电程序。

      充电过程是蓄电池与外接直流电源连接后，将放电时生成的硫酸铅和水还原成活性物质和硫酸的流程。

      当电瓶充足电时，正极板上的硫酸铅还原成活性物质——二氧化铅，负极板上的硫酸铅还原成活性物质——纯铅。电解液中，水消耗，还原成硫酸。电瓶的电量恢复。

      充电时有可燃气体（氢）产生，必须打开通气孔盖和任何的密封，否则会事故极板或隔离板，并禁止燃烧物体接近蓄电池。偶尔操作发电机组工作的，电池电解液比重将减轻，必须进行补充充电直到所有的单元比重上升并在3个小时内保持恒定，在很少使用了发电机组的时候，必须安排电池每个月补充充电以确保电池保持充足准启动状态，常规充电的电池每6个月必须做一次深度充电，直到电压和比重都有回升。充电完毕后如检修比重不在此范围，则须操作蒸馏水或比重为1.4的稀硫酸调节。

      放电流程是蓄电池与用电设备电路接通时，正极板上的二氧化铅、负极板上的纯铅与电解液反应生成硫酸铅和水的程序。

（1）在电解液（纯硫酸+蒸馏水）用途下，发生如图1.15所示的化学反应。电瓶的充、放电流程中的化学反应是可逆的，总的反应式如下：PbO?+Pb+2H?SO?=2PbSO?+2H?O

（2）理论上，放电流程可以进行到极板上的全部活性物质都转变为硫酸铅为止。实际上，由于放电过程中生成的硫酸铅的体积较原活性物质的体积大，先生成的硫酸铅逐渐地堵塞了极板的孔隙，使电解液不能渗透到极板内层，在大部分活性物质没有来得及参加化学反应时放电化学反应就停止了。

（3）发电机组用蓄电池放完电时的电压是1.75V（单格电池电压）。如电压下降到1.75V以下的放电为过度放电，过大放电会在极板上生成粗结晶的硫酸铅（称极板硫化损坏），它在充电时不易还原，使极板损坏。

      蓄电池技术情形的检查包括电解液液面高度的检测、蓄电池端电压的检测、电解液密度的检测及电瓶放电程度的检验。

      必须按期的检修电解液的高度，如有必要应添加蒸馏水。蓄电池的壳体为透明或半透明材料制成的，在上面有正常液位范围标记（如图1.16所示）。电解液的液位必须在该范围之内，即保持足够高以没过各电解槽中的极板。

③ 分别测得6个单格的电压。此时，电瓶是在电网流放电状况下的端电压，各单格的端电压应在1.5V以上，且能稳定5s。如果各单格的电压低于1.5V，但5s内尚能稳定者，则为放电过多，应及时进行充电恢复；单格电压低于1.5V，且5s内电压迅速下降，则表示有事故。某单格无电压指示，说明内部有短路、断路或严重硫化故障。

      电解液密度与放电程度的关系为，电解液密度每下降0.01g/cm3相当于电瓶放电6%。当预判蓄电池在夏天放电超过50%，冬季放电超过25%时，则蓄电池不宜再使用，应及时进行充电，也可选用外置充电器（如图11所示）；否则，会使电瓶早期故障。电瓶的放电程度可通过用密度计检测电解液密度来估算（如图12所示），也可用高率放电计测定单格电池电压来预判。

（3）确保通气孔盖或塞已被盖紧或塞紧；经常检查电解液液位，必要时加注蒸馏水，保持不低于电极板。

      正常的使用及充电会导致电瓶内一些水被蒸发，液位低于电极板时，需要对电瓶进行补液，补液时应先清洁加注口周围的污物，预防其落入电极板中，然后把加注口打开加入适量的蒸馏水或纯净水，切勿加得过满（以电极板刻度为标准） ，否则，电瓶放电/充电时发电机组，内部的电解液会从加注中的溢流孔涌出，造成对周围物体、环境的腐蚀破坏。在加注电池电解液后一个月内不充电，不使用，将致使电池内部极板事故，电瓶损坏。

      蓄电池应放置在低温、干燥和有良好通风的地方，电池不允许直接迭放一起，电池与地面之间必须垫有木制的托架或厚纸板以保护地面。