您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
閥控式蓄電池在內(nèi)燃機車上的應(yīng)用研究
閥控式蓄電池在內(nèi)燃機車上的應(yīng)用研究
介紹了供內(nèi)燃機車啟動使用的閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池的研制及應(yīng)用。討論了蓄電池電性能測試及裝車實驗所表現(xiàn)出的優(yōu)良啟動能力,。DF8CJ型內(nèi)燃機車啟動實驗表明：閥控式GNC170 蓄電池在不同荷電狀態(tài)下全電壓,、低電壓啟動柴油機能力*達到鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。目前,，該蓄電池隨車正在正常運行中,。
關(guān)鍵詞：閥控式鎘鎳蓄電池,、超高倍率、內(nèi)燃機車 啟動
1. 前言：
隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,，鐵路作為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),，起到了越來越重要的作用,。為了更好的配合經(jīng)濟發(fā)展要求,，列車在一次次地提速,，因此，提速列車對蓄電池也提出了更高的要求。目前，內(nèi)燃機車大多采用鉛酸蓄電池作為直流啟動電源,，但鉛酸蓄電池存在著體積大,、質(zhì)量重,、壽命短,、酸霧腐蝕,、高倍率放電性能差等缺點,。我公司研制的內(nèi)燃機車用堿性蓄電池與酸性蓄電池相比質(zhì)量輕40%,，體積小30%,，且啟動性能優(yōu)良,，對列車提速起到很重要地作用。當(dāng)今,，許多國家的高速列車,、地鐵、動車公共交通系統(tǒng)很大一部分使用的就是啟動性能好,、可靠性高,、壽命長、使用維護方便的堿性蓄電池,。
國內(nèi)于2001年成功地研制出了以GNC170為代表的用于內(nèi)燃機車啟動的新型蓄電池——閥控式鎘鎳超高倍率堿性蓄電池,。該結(jié)構(gòu)電池不僅具備了鎘鎳堿性蓄電池的優(yōu)良性能，而且具有少維護性能,，維護周期在兩年以上,，方便了用戶，頗受用戶青睞,。該蓄電池按鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求進行了不同荷電狀態(tài)下全電壓,、低電壓啟動能力實驗。結(jié)果表明,，該電池*內(nèi)燃機車要求,。
2. 閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池設(shè)計及技術(shù)特點。
2.1設(shè)計特點：
2.1.1 為滿足鐵路內(nèi)燃機車瞬時大電流啟動放電的特殊要求,，在電池設(shè)計中,，加大負極板容量，調(diào)整正負極容量比（正極容量：負極容量=1：1.3～1.4）,，從而有效地控制充電電壓,，保證蓄電池有較高的充電效率，有效地控制充電后期兩電極氣體的析出,，尤其控制氫氣析出,；另外，選用合適的負極添加劑,，提高析氫過電位,，也能起到抑制或減少氫氣析出的作用。
2.1.2 選用新型微孔隔板加無紡布,，替代原用的接枝膜加尼龍布隔膜,，一方面可以使正極產(chǎn)生的氧氣通過微孔擴散到負極進行鎘氧復(fù)合，不僅可以減少水消耗,，同時也能保持電池電極電位的穩(wěn)定,；另一方面采用新型隔膜可有效地控制極板間距，改善極間狀態(tài)，使極板間不僅有足夠的電液量,，降低極化電阻,，同時有效地控制電池溫升，防止電池?zé)崾Э?。另外采用新型隔膜強度好,，能有效地地控制微短路發(fā)生，從而可以延長電池壽命,，提高可靠性,。
2.1.3負極處理：為提高負極充電過程中氧復(fù)合能力，負極物質(zhì)或負極表面進行親水和疏水處理,，以保證電極有足夠活性表面,，從而有效地控制電池內(nèi)壓。
2.1.4 嚴(yán)格控制電池裝配松緊度,，因為電池裝配松緊度的大小直接影響電池的大電流放電性能,。若裝配較松,，兩個電極之間電阻增大,，工作電壓偏低，不能滿足啟動要求,，并使極板嚴(yán)重膨脹,，影響電池壽命；而裝配較緊,，不僅操作困難,，長期充電后所引起的極板膨脹，會導(dǎo)致電池短路等質(zhì)量隱患,。通過對不同裝配松緊度的電池進行綜合性能測試,，確定出適合大電流放電的***佳裝配松緊度。
2. 2 技術(shù)特性：
2.2.1 少維護性：閥控式GNC170 鎘鎳超高倍率堿性蓄電池采用閥控式技術(shù),，氣塞采用閥控式結(jié)構(gòu),，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，減少電解液的碳酸鹽化,。當(dāng)蓄電池充放電產(chǎn)生氣體過多,，蓄電池內(nèi)部氣體壓力達到一定值時，蓄電池氣閥自動打開減壓,；當(dāng)內(nèi)部壓力減小時,，氣閥自動關(guān)閉，減少了水的損失,，從而使其補水周期由原來的3個月提高到2年以上,，大大延長了維護周期，達到了少維護的目的,。
2.2.2 高容量特性：作為內(nèi)燃機車啟動用蓄電池在啟動過程中,，瞬時放電電流高達2000A左右,。根據(jù)機車使用條件及啟動功率，確定蓄電池容量為170Ah,；根據(jù)大電流放電所需的***佳電流密度,，正負極板裝配比例為34：33。由于極板片數(shù)較多且極板面積較大,，為確保質(zhì)量,，便于拆卸、修理,，極板組采用裝配式結(jié)構(gòu),。
2.2.3 寬溫度特性：閥控式GNC170 鎘鎳超高倍率堿性蓄電池工作溫度范圍寬：能夠在-40℃——+55℃范圍內(nèi)正常使用。
2.2.4 大電流放電特性：由于閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池內(nèi)阻很小,，可持續(xù)提供1～15C5A放電,便于啟動機車的啟動使用,。
3. 測試結(jié)果
按上述性能設(shè)計制造的閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池，其電性能結(jié)果見表1：
從表1可看出,，閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池各項性能都遠超過標(biāo)準(zhǔn)要求,，一致性好，能滿足大電流放電需要,。
4. 裝車實驗
裝車前,，機車廠首先在地面上對該電池進行了容量檢測，其平均容量為193.8Ah,。閥控式GNC170蓄電池裝車后按照鐵道部TB/T2362-93行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對蓄電池進行不同荷電狀態(tài)下全電壓,、低電壓的啟動能力實驗。測試環(huán)境溫度34℃,，測試結(jié)果見表2,。
測 試 項 目 | 標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 | 測 試 結(jié) 果 | ||
1# | 2# | |||
20℃ 放電 性能 | 0.2C5A | ≥5h | 5h45min | 5h30min |
1 C5A | ≥54min | 67 min | 65 min | |
5 C5A | ≥8 min | 13.2 min | 12.8 min | |
10 C5A | ≥2 min | 4.5 min | 4.1 min | |
－18℃ 放電 性能 | 0.2C5A | ≥3h45 min | 4h54 min | 4h48 min |
1C5A | ≥35 min | 62 min | 58 min | |
2C5A | ≥12 min | 31 min | 29 min | |
5 C5A | ≥3.5 min | 8.4min | 7.8 min | |
荷電保持 | 0.2C5A | ≥4h | 5h30min | 5h18 min |
恒壓充電接受能力 | 0.2C5A | ≥3h30min | 5h17min | 5h10 min |
狀 態(tài) | 容量百分?jǐn)?shù)% | 啟動次數(shù) | 開路電壓V | 啟動電流A | 啟動電壓V | 啟動時間S |
全電壓 | 100 | 3 | 97.3 | 1850 | 53.3 | 6.0 |
100 | 11 | 91.2 | 1803 | 53.5 | 6.2 | |
60 | 1 | 93.5 | 1834 | 51.7 | 6.4 | |
60 | 6 | 92.7 | 1803 | 51.7 | 6.4 | |
20 | 1 | 91.4 | 1803 | 51.0 | 6.7 | |
低電壓 | 100 | 1 | 87.6 | 1772 | 18.3 | 7.0 |
100 | 6 | 85.5 | 1741 | 17.5 | 7.0 | |
50 | 1 | 80.8 | 1680 | 16.7 | 7.2 | |
50 | 3 | 80.3 | 1650 | 16.7 | 7.4 |
注：GNC170蓄電池全電壓保留100%容量連續(xù)啟動11次,，保留60%容量連續(xù)啟動6次,，保留20%容量連續(xù)啟動5次，低電壓（去掉10只電池,，僅有66只電池串聯(lián)）,，保留100%容量連續(xù)啟動6次，保留50%容量連續(xù)啟動5次,。
可看出,，閥控式GNC170蓄電池*達到鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同荷電狀態(tài)下全電壓、低電壓啟動能力的要求,。
5．結(jié)論
5.1閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池設(shè)計合理,，具有優(yōu)良的電性能，*達到前述性能指標(biāo)要求。
5.2閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池具有啟動功率大,、內(nèi)阻小,、殼體儲液室大、透明度好,、使用維護簡單,、耐過充過放電、高低溫性能好,、壽命長,、無腐蝕、可靠性高等特點,，可滿足內(nèi)燃機車啟動要求,。
5.3閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池研制成功*了該系列蓄電池用于內(nèi)燃機車啟動。
閥控式蓄電池在內(nèi)燃機車上的應(yīng)用研究