卷绕式铅酸蓄电池应用于现代柴油机可靠性分析

摘 要 柴油发电机作为电厂事故保安段的备用电源，其启动蓄电池原为普通平板式铅酸蓄电池，为提高其启动可靠性，特配置卷绕式铅酸蓄电池，現分析卷绕式铅酸蓄电池的性能特点。

关键词 卷绕式；铅酸蓄电池；特点

引言

托电公司1-8号机柴油机启动蓄电池原为普通平板式铅酸蓄电池，因长期投运已到运行寿命，出现不同程度老化现象，现更换为卷绕式铅酸蓄电池，较普通平板式铅酸蓄电池性能优越，可靠性高。

1 卷绕式铅酸蓄电池简介

铅酸蓄电池的工作原理就是铅和酸之间的化学反应，为了提高蓄电池的比容量，需要尽可能加大它们之间的接触面积，为此，采用压延铅合金的方式制造出了很薄的铅箔作为极板基片，但它的机械强度势必减小，为了解决这一问题，将正极板、隔板、负极板交替叠放，并卷绕在一起，制成了电池单体为圆柱形的卷绕式铅酸蓄电池[1]。

首先，它是螺旋形结构，而普通铅酸蓄电池一般是平板叠片结构；其次，它采用的板栅材料为纯铅或铅锡合金，较柔软，利于卷绕，而普通铅酸蓄电池一般采用Pb-合金或Pb-Ca合金，材质较硬；最后，它都是密封阀控式，而普通铅酸蓄电池分好几种，有开口式也有封闭式。

2 卷绕式铅酸蓄电池主要特点

2.1 卓越的高低温性能

因采用了螺旋卷绕技术，其极板与极板之间的间隙极小，且其酸是固体酸，并能被玻璃纤维网所吸附，整个结构极其紧密。高温下，其基本不存在冒气冒泡现象，低温下，更没有液态酸可冰冻，也不存在电流输出减小的问题。根据美国SAE测试标准，该蓄电池可在-55℃～75℃范围内安全快速起动和牵引设备，而普通蓄电池的适用温度范围一般只在-10℃～40℃。

2.2 高倍率放电能力

薄极板的设计使电池活性物质利用率增高，内阻降低，这使电池可进行高倍率放电，即短时间、大电流放电。

2.3 可任意方向放置

因電解液被完全吸附在极板和AGM隔板中，电池内没有游离电解液，因此电池在充电、放电、储存时可以任意方向放置而不会出现电解液泄漏[2]。

2.4 浮充寿命长

高纯度的板栅合金使电池具有超长浮充寿命，在合适环境温度下，可以达到10年以上。因活性铅面积非常大，故其放电后恢复能力也极强，根据美国SAE标准，在J240测试中，卷绕式铅酸蓄电池的启动次数高达15000次以上，相比于普通蓄电池一般2000-4000次左右的动力与启动次数来说，更具强劲的优势。

2.5 能抗剧烈振动和晃动

因采用螺旋卷绕技术和使用固体酸，故抗震晃能力十分卓越，根据美国SAE测试标准，其能抗4G（33HZ）的震动12小时以及6G的震动4小时后一点也不受损。在军事测试中，当子弹射穿蓄电池后，其照样可快速起动车辆，而普通的平板式结构及使用液态酸的蓄电池，注定了其不可给较大震晃，其最多能抗4G（33HZ）震动4小时以及6G震动1小时后便不能工作了，因此在一些特殊环境中，使用卷绕式铅酸蓄电池将会更牢靠。

2.6 高比能量

薄极板紧装配设计极大地提高了活性物质利用率，使电池具有较高的比能量。

2.7 启动功率大

同样规格的卷绕式铅酸蓄电池与普通蓄电池作比较，其输出功率则至少比普通蓄电池高出4倍。

2.8 循环寿命长

电池在进行有效的充电后，在不同的放电深度下，电池的循环寿命可以达到350至4000次甚至更多，这是由于卷绕式铅酸蓄电池极小的内阻和极大的活性铅面积所决定的。在100%深放电后的全电量恢复循环能力高达350次以上，在50%深度放电后，其全电量再循环次数可达1500次以上，在25%深度放电后，其全电量再循环次数则更高达4000次以上，由此可见，使用卷绕式铅酸蓄电池则更为保险可靠。

2.9 快速充电性能高

卷绕式铅酸蓄电池在40分钟内可充入95%以上的电量，由于它的内阻极低，因此可将充电电流基本上全部接受，且其本身容量较大，故充电时没有电流限制，一般快速充电在1小时左右就能满载，而普通蓄电池的内阻较高，故其部分充电电流将转化为热能散出，且其充电时间一般至少要6小时以上。

2.10 储存性能优越

由于卷绕式铅酸蓄电池的内阻极小，故其本身在闲置不用时的自放电极小，可放置两年而不用充电，故从某种意义上真正实现了免维护。而普通蓄电池至多可放置1-2个月就必须补充电。

3 卷绕式铅酸蓄电池应用于柴油机启动

柴油发电机作为事故保安段的备用电源，在机组运行中发生厂用电失电事故时，可靠保证机组安全停机，而托电1-8号机柴油机启动蓄电池组原为普通平板式蓄电池，因长期投运已到运行寿命，出现不同程度老化现象，如电池缺水、极板硫化、活性物质脱落等问题，已不能满足柴油机启动的要求，经常出现启动时蓄电池电压拉至18V甚至更低，使柴油机无法正常点火启动，事故时已不能可靠为保安段提供备用电源。现经技改全部更换为高性能卷绕式铅酸蓄电池，单节电压均为12V，更换前普通平板式蓄电池单节容量198AH，更换后卷绕式蓄电池单节容量仅为75AH，在启动蓄电池节数保持不变的情况下，卷绕式铅酸蓄电池凭借其优良的性能，在每次定期启动柴油机试验中无一次失败，运行稳定，可靠性高，值得推广[3]。

4 结束语

随着生产制造水平的不断提高，卷绕式铅酸蓄电池的性能更加优越，凭借其启动功率大、比能大、使用寿命长、自放电极小、充电迅速、抗震动和冲击力强等突出特性，应用于电力系统设备启动尤其是柴油发电机启动越加广泛，可靠保证柴油机正常点火启动，保证事故时柴油机为保安段提供可靠备用电源。

参考文献

[1] DL/T637-1997.阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件[S].北京：中华人民共和国电力工业部发布，1998.

[2] DL/T724-2000.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程[S].北京：中华人民共和国经济贸易委员会发布，2000.

[3] DL/T857-2004.发电厂、变电所蓄电池用整流逆变设备技术条件[S].北京：中华人民共和国发展和改革委员会发布，2004.

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