Стать партнером
ruencn
Стать партнером
ruencn

Методы оценки состояния аккумуляторов в процессе эксплуатации

19.12.2019

От работоспособности аккумуляторных батарей в огромной степени зависит работоспособность различного оборудования, где они применяются для резервирования питания. Так, отказ в работе оборудования определенного класса может привести к выходу из строя всего комплекса, а хуже того, тяжким последствиям. Например, медицинское оборудование для поддержания жизнеобеспечения, системы банковской защиты и охранно-пожарные системы безопасности, системы автоматики на железнодорожном и других видах транспорта, системы экстренной связи и передачи информации.

В процессе эксплуатации ввиду многих факторов аккумуляторные батареи приходят в негодность и единичные разовые проверки не всегда вовремя обнаруживают их неисправность, а тем более выявление причин неисправности по факту отказа только подтверждает упущенное время своевременной диагностики.

Как правило, свинцово-кислотные аккумуляторные батареи поставляются заряженными и готовыми к эксплуатации. В тоже время, в Руководствах по эксплуатации производителями акцентируется внимание, что перед вводом в эксплуатацию обязательно необходимо провести полный заряд батарей. Это связано с тем, что зачастую с момента выхода с конвейера завода-изготовителя готовой продукции до поступления последней заказчику проходит определенное время, в течение которого происходит так называемый естественный саморазряд (в пределах 3% в месяц).

Но даже это не означает, что предварительно зарядив батареи и поставив их на объект с последующим монтажом и подключением к нагрузке, отпадает необходимость контролировать их работоспособность в процессе эксплуатации.

Одним из важных внешних параметров, характеризующих работоспособность аккумуляторных батарей, является показатель разброса напряжения отдельных элементов в составе батареи в процессе эксплуатации. Как правило, он не должен превышать 2-5% среднего значения. В противном случае, это может свидетельствовать о некачественной продукции или нарушении условий эксплуатации.

Важным показателем является и внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей, которое влияет на величину снижения напряжения при протекании токов. Регулярность измерений внутреннего сопротивления обеспечивает возможность прогнозирования выработки ресурса аккумуляторной батареи, и планировать ее замену заблаговременно. Элементы аккумуляторной батареи, сопротивление которых отличается от среднего, вычисляемого для всех элементов, более чем на 10%, подвергаются тренировочному заряду, а, если он не дает нужного эффекта, считаются неисправными и нуждающимися в замене. Но тут необходимо учитывать, что внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей является условной величиной. Свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой нелинейное устройство, внутреннее сопротивление которого не остается постоянным, а меняется в зависимости от температуры, величины нагрузки, степени заряженности, концентрации электролита и прочих параметров. Поэтому для проведения точных расчётов аккумулятора желательно все-таки использовать разрядные кривые, а не величину внутреннего сопротивления.

Если на объекте используются малообслуживаемые аккумуляторные батареи с жидким электролитом, то одним из показателей является плотность электролита, которую можно измерить обычным ареометром. Понижение плотности электролита в среднем на 0,02 г/см3 и более от ее номинального значения для данных типов аккумуляторов свидетельствует о протекании необратимых последствий, вроде опадания активной массы решеток или глубокой сульфатации электродов.

Основным же показателем работоспособности аккумуляторных батарей является показатель остаточной емкости. Главная задача при проверке – выяснить, обладает ли аккумуляторная батарея достаточной емкостью, может ли она обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени.

Аккумуляторные батареи считаются работоспособными до отдачи не менее 80% заявленной производителем емкости. Чтобы выявить этот предел работоспособности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы необходимо периодически проводить проверку батарей на соответствие их заявленным характеристикам. Самый главный показатель здесь – это фактическая емкость на данный момент времени.

Зачастую многие пользователи используют обычные мультиметры (или вольтметры) для замера напряжения. Кто-то использует более сложные и дорогие устройства с возможностью замера, как напряжения разомкнутой цепи, так и внутреннего сопротивления, например, типа японского производителя «Hioki». Для стартерных аккумуляторных батарей используют, так называемую, «нагрузочную вилку» с различными токами нагрузки.

Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, внутреннее сопротивление, плотность электролита (для заливных аккумуляторов), сила тока. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной производителем методике. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу аккумуляторных батарей, как уже упоминалось выше, носят нелинейный характер. Могут сказываться такие факторы, как тип аккумуляторных батарей, характеристика нагрузки, температура эксплуатации, рекомендации производителя и другие.

Сегодня на рынке предлагают множество приборов для проведения экспресс-анализа состояния батарей на данный момент времени. К ним можно отнести «Скат», «Кулон», «Midtronics», «PITE», «Fluke», «Vencon» и другие, основанные на принципе работы «нагрузочной вилки». К сожалению, у этого оборудования большая погрешность измерения, о чем не скрывают и сами производители. Также необходимо учитывать, что результаты замеров образуются за счет внутренних расчетов на основе тех же данных по напряжению, внутреннему сопротивлению, проводимости, минимальной токовой нагрузке и т.д., что приводит опять-таки к погрешности результатов.

Поэтому, сегодня, как и много лет назад, наиболее действенным, проверенным, объективным и точным способом проверки состояния батарей является контрольный 20-, 10-, 5-, 3- или 1-часовой разряд. При этом необходимо учитывать, что чем длиннее временной период разряда, тем наиболее объективнее будут результаты.

Для проведения контрольного разряда батареи необходимо полностью зарядить, дать им в течение 1-2 часов отстояться для приведения повышенной температуры после заряда в нормальную в пределах 20-25°С и нормализации повышенного напряжения сразу после заряда в напряжение холостого хода (напряжение разомкнутой цепи) и придать батарее нагрузку током 20-, 10-, 5-, 3- или 1-часового разряда в зависимости от срочности проведения контроля и точности результатов. Нагрузка постоянным током придается батарее строго в соответствии с таблицами разряда постоянным током завода-изготовителя до конечного напряжения разряда, указанными в этих таблицах.

В результате, при достижении заданного конечного напряжения разряда, фиксируется время разряда данной нагрузкой и рассчитывается остаточная емкость батареи на данный момент времени произведением тока нагрузки на время нагрузки в часах. При этом необходимо, чтобы для объективности результатов температура соответствовала 20-25°С.

Результаты измерений контрольного разряда необходимо сравнить с результатами измерений предшествующих разрядов. Для более правильной оценки состояния аккумуляторных батарей необходимо, чтобы все контрольные разряды данных аккумуляторных батарей велись в том же режиме и данные заносились в аккумуляторный журнал.

После разряда аккумуляторную батарею необходимо незамедлительно полностью зарядить.

Это, по сути, не что иное, как контрольно-тренировочный цикл, который позволяет не только осуществить контроль технического состояния аккумуляторных батарей и проверку отдаваемой ими емкости, но и «исправление» отстающих аккумуляторов.

Сегодня разработаны и выпускаются отечественные приборы электронной программируемой нагрузки с программным обеспечением, позволяющие в автоматическом режиме производить тестирование аккумуляторных батарей по вышеуказанной методике.

Однако, несмотря на то, что этот способ оценки состояния аккумуляторов является наиболее прямым и достоверным, он требует наличия специального оборудования, больших временных и трудовых затрат и не всегда приемлем, когда нет возможности отключения аккумуляторной батареи от основной нагрузки и заменить ее подменным фондом (резервными аккумуляторными батареями), что может привести к снижению надежности систем питания.

Общие требования к методам испытаний стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей подробно описаны в руководящих документах ГОСТ Р МЭК 896-1 (открытые типы) и ГОСТ Р МЭК 60896-2 (закрытые типы). Там, в частности, определены порядок и последовательность мероприятий по проведению испытаний на емкость, на пригодность к работе в режиме постоянного подзаряда, на наработку циклов, на сохранность заряда, на ток короткого замыкания и внутреннее сопротивление.

Таким образом, каждый способ определения текущего состояния аккумуляторных батарей имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от задач и возможностей на местах. Но все методы объединяет решение основных задач: текущий контроль и прогнозирование технического состояния аккумуляторных батарей, а также предупреждение их отказов (неисправностей).

Отправить заявку

Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа