Технология ремонта щелочных аккумуляторных батарей

Глава VI. Ремонт аккумуляторных батарей

23. Виды осмотра и ремонта

На тепловозах применяют кислотные 32ТН-450 (на тепловозах 2ТЭ116 — 48ТН-450) и щелочные 46ТНЖ-550 аккумуляторные батареи. Название кислотный или щелочной аккумуляторы получили по типу электролита, заливаемого в них: одни заполняют раствором серной кислоты, а другие — раствором щелочи. Цифры перед буквенной индексацией обозначают число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее, а после индексации — емкость батареи в ампер-часах. Буквы показывают: Т — тепловозная, Н — тип свинцовых пластин (намазная), НЖ — никележелезная.

При эксплуатации кислотных батарей встречаются следующие неисправности:

• короткое замыкание между положительными и отрицательными пластинами вследствие образования шлама между ними или повреждения сепаратора. Шлам — это продукт разрушения решетки и активной массы положительных пластин. Признаком короткого замыкания будет понижение плотности электролита и напряжения, повышение температуры электролита;
• загрязнение электролита примесями, попадающими в аккумулятор из-за использования кислоты и воды, не соответствующих техническим условиям. В таких случаях понижается напряжение и емкость аккумуляторов, которые не восстанавливаются путем заряда;
• сульфатация или покрытие пластин кристаллическим налетом (сульфатами), препятствующими взаимодействию электролита с активной массой. Сульфатация может появиться из-за систематически глубоких разрядов, продолжительного бездействия в состоянии неполного заряда, заливки электролита чрезмерно высокой плотности, систематически быстрых зарядов большими токами, несвоевременно выполняемыми восстановительными зарядами, низкого уровня электролита, внутренних коротких замыканий и др.;
• коррозия зажимов возникает из-за плохого контакта, вызванного недозатяжкой нижних контргаек при установке перемычек. Коррозия является причиной дополнительного сопротивления при пуске дизеля.

Основной неисправностью щелочной батареи является пониженная емкость, которая может возникнуть из-за: накопления карбонатов в электролите; недостатка в электролите едкого лития в летнее время; высокой температуры электролита во время эксплуатации; загрязнения электролита; понижения уровня электролита; короткого замыкания внутри и снаружи.

Накопление карбонатов происходит за счет углекислоты, поглощаемой из воздуха. Так, увеличение карбонатов в 2,5-3 раза против нормы снижает емкость на 35-40 %. Загрязнение электролита бывает из-за использования недостаточно чистых исходных материалов при изготовлении Электролита (особенно такие примеси, как хлор, аммиак, металлы и органические вещества). Небольшое содержание этих веществ усиливает саморазряд. При нормальной и повышенной температуре для стабильной работы положительных пластин требуется в электролит добавлять небольшое количество едкого лития. Причиной коротких замыканий внутри аккумулятора, как правило, бывают систематические перезаряды, а замыкания снаружи возникают из-за перетирания резиновых чехлов.

В процессе эксплуатации тепловоза локомотивные бригады проверяют состояние аккумуляторных батарей, очищают их от пыли и грязи и в случае обнаружения каких-либо неисправностей производят 1 запись в журнал технического состояния локомотива. На основании такой записи при постановке тепловоза на ремонт в депо слесари устраняют отмеченные неисправности. В пунктах технического обслуживания локомотивов при выполнении ТО-2 проверяют уровень электролита в каждой банке, при его понижении доводят до нормы доливкой дистиллированной водой и проверяют (при необходимости) напряжение отдельных элементов. Общее напряжение батареи измеряют без нагрузки по вольтметру, для щелочных аккумуляторов оно должно быть в пределах 50-60 В и для кислотных 60-70 В.

Уровень электролита в банке для щелочных батарей должен быть на 40-50 мм выше верхних кромок сепараторов, а для кислотных — выше предохранительной сетки не менее чем на 15 мм. Замер производят мерной трубкой с контрольными рисками 15, 40, 50 мм. Опускают конец трубки в аккумулятор и, зажав пальцем верхнее отверстие, вынимают ее и отмеряют уровень электролита по отношению к контрольным рискам. Долив воды летом в южных районах страны производят на каждом ТО-2, в зимнее время — примерно один раз в делю. Этот срок для каждого депо различен.

При доливке воды используют приспособление (рис. 70), позволяющее значительно упростить и существенно сократить время этого процесса и гарантировать требуемый уровень. К контактным пластинам наконечника 1 подводится напряжение 6 В. Вода подается в аккумулятор при нажатой рукоятке 8. При достижении электролитом требуемого уровня контактные пластины через воду замыкают цепь лампочки, установленной в сигнализаторе 6, заправляющий отпускает рукоятку и подача воды прекращается.

Рис. 70. Приспособление для доливки аккумуляторов водой: 1 — наконечник; 2 — гайка; 3 — провод; 4 — трубка резиновая; 5 — корпус; 6 — сигнализатор; 7 — пружина; 8 — рукоятка; 9 — лампочка; 10 — стекло красное

На техническом обслуживании ТО-3 при работающем дизеле проверяют зарядный ток по амперметру. Зарядный ток для щелочных батарей 20-30 А летом и 40-50 А зимой, для кислотных — 20-30 А. При отклонении от этих значений зарядного тока проверяют зарядное сопротивление, либо ее заряжают от стационарного источника в течение времени, которое максимально может быть отведено на эту операцию по условиям общего объема работ на тепловозе (щелочные батареи — током 150 А, а кислотные — током 45 А), либо батарею заменяют. При остановленном дизеле выполняют работы, предусмотренные циклом ТО-2, и дополнительно проверяют плотность электролита, напряжение каждого элемента, крепление аккумуляторных ящиков в отсеках и перемычек между элементами, очищают от налета окисла контактные зажимы и вентиляционные отверстия в пробках.

Плотность электролита в батарее измеряют сифонным ареометром (рис. 71,а), представляющим собой стеклянный цилиндр с резиновой грушей и трубкой для подсоса. В аккумуляторном отделении депо при разведении электролита используют обычный ареометр (рис. 71, б). Плотность электролита в заряженных кислотных аккумуляторах должна быть 1,23-1,24 г /_{см 3} при температуре электролита 30 °С. Для щелочных батарей применяют раствор едкого калия в воде с плотностью 1,19-1,21 г /_{см 3} с добавлением едкого лития.

Рис. 71. Ареометр: а — сифонный; б — обыкновенный

Напряжение одного заряженного элемента щелочной аккумуляторной батареи должно быть около 1,25 В. Напряжение замеряют вольтметром постоянного тока со шкалами 0-3-15-150 В. Аккумуляторы, предварительно проверенные и заряженные, но с напряжением менее 1 В подлежат замене.

Для проверки сопротивления изоляции замеряют напряжение (U) на зажимах батареи вольтметром с известным внутренним сопротивлением (R_д), равным не менее 25 000 Ом. Далее измеряют напряжение (U₁) между положительным полюсом и напряжением (U₂) между отрицательным полюсом и землей (корпусом ящика). Подставляют полученные значения в выражение

Полученное значение должно быть не менее 25 000 Ом при выпуске тепловоза из ТР-3 и 22 000 Ом — из ТР-2. При меньшем значении сопротивления изоляции находят причины утечки тока (пролитый электролит на стенках ящика, касание кабельных выводов корпуса, прорыв резинового чехла и т. д.).

При текущем ремонте ТР-1 производят анализ электролита, отбирая пробы из аккумуляторов, которые имеют признаки неисправности (увеличенную температуру, повышенное напряжение и др.). Если электролит не соответствует техническим требованиям, его заменяют. На каждом ТР-1 производят заряд. Кроме того, кислотную батарею подзаряжают, если она в заряженном виде оставалась без действия более 5 сут. Щелочные батареи тоже подвергают восстановительному заряду, если после полного заряда они хранились более 2 сут, систематически полностью не заряжались, были отклонения в напряжении или плотности у отдельных аккумуляторов. Если время, требуемое для восстановительного заряда, больше времени нахождения тепловоза в ремонте, батарею снимают и заменяют исправной. При заряде на тепловозе устанавливают приспособление с вентилятором для отсоса газов из аккумуляторных отсеков или с подачей сжатого воздуха. При отсутствии этих приспособлений подзаряд выполняют с прекращением всяких работ внутри кузова. По окончании подзаряда кузов тщательно проветривают.

При замене электролита и во всех случаях через один ТР-1 (если батарея исправна) проводят лечебно-тренировочный заряд.

Текущие ремонты ТР-2 и ТР-3 предусматривают снятие аккумуляторных батарей с тепловоза и передачу в аккумуляторное отделение депо, где производят ревизию состояния и при необходимости выполняют вскрытие аккумуляторов, устранение неисправностей, промывку, сборку новых блоков пластин и сборку аккумуляторов.

Источник

Ремонт щелочных аккумуляторов.

При технической эксплуатации щелочных АБ применяют такие же приборы, устройства и материалы, как и при ТЭ кис­лотных АБ, за исключением некоторых особенностей: для раз­мешивания раствора щелочи можно применять стальные па­лочки; посуда для приготовления электролита должна быть стальной или чугунной.

Приготовление электролита. Для приготовления электролита используют едкий калий марок А и Б (соответст­венно твердый и жидкий); едкий натр (сода каустическая) сорта А; едкий литий аккумуляторный, составную щелочь сор­тов А и Б (соотношение LiOH/KOH соответственно 0,040…0,045 и 0,028. 0,032).

Для получения из щелочей растворов нужной концентрации используют дистиллированную воду. Разрешается доливать в аккумуляторы сырую питьевую подщелоченную воду (2 части воды на 1 часть электролита).

В зависимости от требуемой плотности, г/см 3 , электролита из гранулированных составных щелочей (при температуре 15 °С) объем, л, воды на 1 кг щелочи составляет:

для калиевого электролита

1,19 . 2,93 1,21 2,63

1,20 . 2,79 1,22 2,50

для натриевого электролита

1,17 . 4,85 1,19 4,26

Нужное количество воды наливают в сосуд, стальными щип­цами или пинцетом кладут в него небольшие кусочки щелочи и перемешивают ее в воде стеклянной палочкой или железным прутиком (при этом раствор нагревается). Остывший электро­лит доводят до требуемой плотности, добавляя воду или ще­лочь, дают ему отстояться в течение3. 12 ч до полного освет­ления. Чистый и светлый электролит сливают в бутыль и плот­но закрывают притертой пробкой.

Если раствор приготовлен не из составной щелочи, то для приготовления составного электролита к нему при тщатель­ном перемешивании добавляют едкий литий из расчета 20г на 1л раствора едкого калия плотности 1,19. 1,21; 10 г на 1 л раствора едкого натра плотностью 1,17. 1,19. При использова­нии составного электролита срок его службы составляет при­мерно 750 циклов заряд-разряд, при использовании простого электролита- 250. 350 циклов.

Для приготовления электролита заданной плотности реко­мендуется использовать концентрированные растворы щелочи, при этом концентрированный раствор щелочи выливают в со­суд с водой. В связи с тем, что значение плотности электроли­та, изменяется в зависимости от температуры (в качестве номи­нальной принята температура 15 °С), показания ареометра не­обходимо корректировать с помощью поправки, значение кото­рой составляет 0,0025 при изменении температуры на каждые 10 °С. При температурах, больших 15 °С, поправку прибавля­ют, при температурах, меньших 15 °С, вычитают.

Для аккумуляторов, работающих при температуре -15…+45 °C, применяют калиевый составной электролит плот­ностью1,19. 1,21; при температурах 10. 45 °С-натриевый составной электролит; при температурах ниже -15 °С -ка­лиевый простой электролит плотностью 1,25. 1,27.

Ввод в эксплуатацию АБ, хранившихся в сухом виде. По­верхность аккумуляторов очищают от пыли и соли, проверяют правильность соединения положительных и отрицательных вы­водов, плотность затяжки гаек междуэлементных соединений. Аккумуляторы заливают отстоявшимся электролитом температурой не выше 30 °С (лучше 16. 20°). После 2-часовой про­питки пластин проверяют напряжение каждого аккумуляторе (при отсутствии напряжения необходимо продолжать пропитку еще на 10 ч, если в этом случае напряжение отсутствует, то аккумулятор нужно заменить). Затем проверяют уровень электролита над пластинами (должен быть 5. 12 мм) и проводят усиленный заряд в течение 12 ч (первые 6 ч нормальным за­рядным током, затем током, равным половине нормального).После этого разряжают аккумулятор в течение 4 ч нормальным разрядным током, А, численно равным 1/8 значения емкости аккумулятора. Указанный режим заряд-разряд повто­ряют 2. 3 раза, после чего аккумуляторы пригодны для эксплуатации.

Заряд АБ. У щелочных аккумуляторов различают нормальный, усиленный и ускоренный заряды.

Основным режимом заряда является нормальный, выполня­емый током нормального заряда в соответствии с Инструкци­ей по эксплуатации. При отсутствии указаний нормальный за­ряд проводят током, А, равным 1/4 значения номинальной емкости аккумуляторов, в течение 6 ч.

Усиленный заряд проводят током нормального заряда в те­чение 10. 12 ч. Он необходим в следующих случаях: при вво­де в действие новых аккумуляторов; после смены электролита в используемых аккумуляторах; после 10. 12 циклов заряд-разряд нормальным током; после глубоких разрядов ниже до­пустимых конечных напряжений; для аккумуляторов, исполь­зуемых в режиме автоматического подзаряда (не реже одного раза в месяц); для всех аккумуляторов не реже одного раза в 6 мес. Применение усиленных зарядов обусловлено необхо­димостью более полного восстановления активной массы элек­тродов аккумулятора.

Ускоренный заряд допускается только при крайней необхо­димости уменьшения времени заряда и проводится током, вдвое большим тока нормального заряда, в течение 3 ч. При ускорен­ном заряде надо внимательно следить за температурой элек­тролита. Частые ускоренные заряды уменьшают срок службы аккумуляторов.

Во время всех видов зарядов необходимо вести наблюдение за постоянством значения зарядного тока, напряжением акку­муляторов (напряжение аккумуляторов нужно измерять через каждые 2 ч), температурой, уровнем и плотностью электроли­та в контрольных элементах, газовыделением, эффективностью действия систем вентиляции.

Температура составного электролита не должна быть выше 45 °С, простого на основе едкого натра — выше 40 °С, на осно­ве едкого калия — выше 35 °С. При достижении предельной температуры необходимо уменьшить зарядный ток вдвое или прервать заряд на время, необходимое для снижения темпе­ратуры электролита на 5. 10 °С.

Вытекающий из аккумуляторов во время заряда электролит надо собирать с помощью резиновой груши, не допуская eго стекания в батарейный ящик, так как это увеличивает степень саморазряда аккумуляторов.

У исправных аккумуляторов напряжение элементов в нача­ле заряда должно быть 1,45. 1,55 В, в конце заряда — 1,75. 1,85 В. Признаком окончания заряда является постоянство на­пряжения в течение 2. 3 ч при обильном газовыделении во всех элементах. Следует отметить, что газовыделение может начаться и сразу же после включения аккумуляторов на заряд. Чрезмерный заряд для щелочных аккумуляторов не вреден (режим заряда лучше вести по времени, выдерживая нормаль­ный ток). Недостаточный же заряд крайне вреден, так как при этом уменьшаются емкость аккумуляторов и срок их службы.

После заряда необходимо проверить уровень электролита в элементах и плотность электролита в контрольных элементах, протереть зажимы и междуэлементные соединения ветошью и смазать их, ввернув пробки (после остывания электролита), измерить напряжение аккумуляторов и контрольных элементов с ввернутыми пробками и оставшимся электролитом (через 2 ч после заряда).

Разряд АБ. Заряженность щелочных аккумуляторов во время разряда можно контролировать по значению напряже­ния. Разряд проводят различными токами до соответствующего предельного конечного напряжения элементов при различных режимах: 1,1 В при 8-часовом и более; 1,0 В при 5-часовом; 0,8 В при 3-часовом; 0,5 В при часовом. Нормальным разряд­ным режимом считается 8-часовой (при этом разрядный ток, А, численно равен 1/8 емкости аккумулятора).

Рекомендуется не реже одного раза в 6 мес разряжать ак­кумуляторы током 6-часового режима разряда до напряжения 1В. 1,2 В на элемент, после чего проводить усиленный заряд.

Тренировочный цикл. Щелочные аккумуляторы через 50. 60 циклов заряд-разряд, но не реже одного раза в год, а также после смены электролита подвергают контроль­ным испытаниям. Порядок испытаний: провести усиленный за­ряд; разрядить АБ током 8-часового режима до напряжения 1,0В на зажимах каждого элемента; провести нормальный заряд; повторно разрядить АБ током 8-часового режима до на­пряжения 1,0 В, измеряя напряжение каждого аккумулятора через 1 ч, а при достижении 1,1 В -через каждые 15 мин; по данным разряда определить емкость , где I_р— ток раз­ряда, А; t_p-время разряда, ч.

Аккумуляторы, преждевременно достигшие напряжения 1,0 В, выводят из разряда. Аккумуляторы, емкость которых на 20 % меньше, чем у остальных, заменяют.

Неисправности щелочных АБ в большинстве случаев возни­кают из-за несоблюдения в процессе ТЭ требований заводских инструкций и ПТЭ. В табл. 6.26 приведены характерные неисправности щелочных АБ, возникающие при их работе, и спо­собы их устранения, а в табл. 6.27 указаны способы ремонта щелочных АБ.

Таблица 6.26. Характерные неисправности щелочных аккумуляторов

Неисправность	Причина	Способ устранения
Пониженная ем­кость	Нарушение правил экс­плуатации и в первую оче­редь требований, предъявля­емых к электролиту. Загряз­нение электролита вследст­вие длительной работы, на­личия примесей, содержа­ния углекислого калия или натрия более 70 г/л Изменение плотности элек­тролита Понижение уровня элек­тролита (обнажена часть пластин) Глубокий разряд неболь­шим током Систематический недозаряд Утечка тока в цепи бата­реи Высыпание активной массы из пластин	Разрядить батарею током нормального режима до на­пряжения в 1 В на элемент. Электролит слить со встряхиванием. Залить акку­мулятор подщелоченной во­дой. Через 2 ч воду слить со встряхиванием и залить второй раз. Через сутки во­ду слить со встряхиванием и залить новый электролит плотностью на 0,02 выше нормы и после 2 ч пропит­ки пластин провести контрольно-тренировочный цикл. Затем дать усиленный за­ряд током 1 /3 емкости в те­чение 10 ч Довести плотность элек­тролита до нормы и прове­сти усиленный заряд Восстановить уровень электролита Дать два усиленных за­ряда, при этом разряжать батарею током нормального режима Проверить схему зарядной цепи и работу амперметра при заряде Измерить сопротивление изоляции с помощью вольт­метра и устранить причину утечки Сменить электролит и вос­становить емкость путем тренировочных зарядов. При невозможности восста­новления емкости заменить аккумулятор
Ненормальное газовыделение
Усиленное газо­выделение при за­ряде и разряде	Примеси в электролите Короткое замыкание у ак­кумулятора: во внешней це­пи в результате образования большого количества солей и загрязнения поверхности аккумулятора внутри акку­мулятора	Сменить электролит и дать усиленный заряд Очистить поверхность, уст­ранить короткое замыкание Сменить электролит
Ненормальное напряжение
Пониженное на­пряжение при разомкнутой цепи Пониженное на­пряжение при за­ряде и разряде Повышенное на­пряжение при за­ряде и понижен­ное при разряде	Короткое замыкание; большое количество осад­ков; выпучивание пластин или стенок сосудов Утечка тока; короткое за­мыкание в аккумуляторе Ослаблены контакты в ба­тарее; загрязнена поверх­ность аккумуляторов; понижена плотность электро­лита	Сменить электролит,при выпучивании пластин заме­нить аккумулятор Проверить изоляцию, уст­ранить причину утечки и короткое замыкание Проверить затяжку кон­тактов; очистить батарею; откорректировать плотность электролита
Повышенный самозаряд
Быстрое умень­шение напряжения после заряда Медленный за­ряд	Загрязнение поверхности аккумулятора Загрязнение электролита Понижение электрического сопротивления изоляции батареи, а также судовой электроцепи	Очистить батарею Заменить электролит. Про­верить сопротивление изо­ляции токопроводящей цепи относительно корпуса судна и устранить утечку тока
Выпучивание
Выпучивание со­суда аккумуля-тора Выпучивание пластин, пониже­ние напряжения на аккумуляторе	Неисправности вентиляционных пробок и в результате высокое давление скопившихся газов В активную массу пластин попали вредные примеси	Если после вывинчивания пробки стенки аккумулято­ра останутся выпученными, необходимо разрядить акку­мулятор нормальным током до напряжения 1 В и с по­мощью тисков с деревянны­ми прокладками выпрямить стенки аккумулятора, после чего вылить электролит с встряхиванием. Если ламели не нарушены, то электролит чистый. Если электролит за­грязнен, промыть аккумуля­тор подщелоченной водой, залить чистый электролит и дать контрольный заряд Аккумулятор подлежит замене
Чрезмерный нагрев аккумулятора
Нагрев корпуса аккумулятора Нагрев борнов (выводов) Быстрое образо­вание солей	Повышенный ток заряда, замыкание между пластина­ми Электролит не покрывает пластины Ослабление контактов на борнах Высокий уровень электро­лита. Повышенная плот­ность электролита Ослабление сальников на выводных борнах через крышку аккумулятора	Выключить с заряда и дать остыть, продолжить за­ряд нормальным током Отрегулировать уровень электролита и дать кон­трольный заряд Проверить надежность контактов Довести уровень до нор­мы. Установить нормальную плотность Проверить затяжку гаек сальников

Таблица 6.27. Ремонт щелочных аккумуляторов

Вид повреждения

Способ ремонта

Коррозия корпуса Течь бака аккумуля­тора

Очистить ветошью, смоченной керосином Слить электролит из корпуса, насухо протереть поверхность, поврежденные места зачистить наж­дачной бумагой или напильником до металличе­ского блеска. Зачищенное место нагреть до тем­пературы 60. 80 °С, наплавить сталь или запа­ять кадмием. Перед пайкой кадмием зачищенное место смочить соляной кислотой, травленной цин­ком. Дефектное место окрасить битумным лаком

Вопросы для самопроверки

1. Какие объемы работы выполняются при текущем, среднем, капиталь­ном ремонтах судового электрооборудования?

2. Для чего нужна предремонтная и окончательная дефектация СЗО?

3. Для чего нужны операционные и приемо-сдаточные испытания?

4. Какие ремонтные документы вам известны?

5. Перечислите основные требования, которые должны соблюдаться при ремонте электрических машин.

6.Опишите технологическую последовательность выполнения ремонтных работ для электрических машин.

7. Укажите характерные неисправности и способы ремонта обмоток элек­трических машин.

8. Какой должна быть степень коммутации для электрических машин про­должительного, кратковременного, повторно-кратковременного режима работы?

9. Опишите технологические операции ремонта обмоток и магнитопроводов судовых трансформаторов.

10.Каким образом определяются механические неисправности электрической аппаратуры?

11.Назовите виды ремонта и соответствующие им объемы работ для судовых аккумуляторов.

12.Поясните последовательность приготовления электролита и ввода в эксплуатацию кислотных, щелочных аккумуляторов.

13.Укажите характерные неисправности и способы ремонта кислотных, щелочных аккумуляторов.

Источник