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论文题目：浅谈矿用铅酸蓄电池及使用维护

姓 名： 陈海军
职 业： 矿井维修电工
身份证号： 340421197205102478
所在单位： 国投新集板集煤矿

浅谈矿用铅酸蓄电池及使用维护
国投新集板集煤矿陈海军
摘要：蓄电池是1859年由法国人普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。时至今日铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类、电气性能等方面都得到了长足的进步，在矿山、交通、通信、电力、军事、航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。
关键词：矿用铅酸蓄电池；使用及维护
0 引言：防爆特殊型蓄电池电机车适用于有瓦斯，不宜使用架线机车的环境，自备电源随车行进，凡是有轨道的地方都可使用，适应性强，机动性好，在我国煤矿双突矿井被广泛应用。矿用蓄电池电机车的电源装置（铅酸蓄电池）的日常维护和保养，为保障矿井生产，具有十分重要意义。只有了解其结构原理，才能科学地使用维护。下面我自己的维检经验浅谈铅酸蓄电池原理及其使用维护。
1 定义及分类：
定义 电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。英语：Lead-acid battery 荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。分类 a、根据铅酸蓄电池结构与用途区别分类如下：
（1） 起动用铅酸蓄电池；
（2） 动力用铅酸蓄电池；
（3） 固定型阀控密封式铅酸蓄电池；
（4） 其它类，包括小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。
b、常用铅酸蓄电池的分类：
我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类,分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。
1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。
2）干荷蓄电池：干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液20—30分钟就可使用。
3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍，但价格较高。
2 原理 铅酸蓄电池的电极反应式为
当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电。
充电：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4（电解池）
阳极：PbSO4 + 2H2O－ 2e === PbO2 + 4H+ + SO42－
阴极：PbSO4 + 2e === Pb + SO42－
当溶液的密度升到1.28g/ml时，应停止充电
放电：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（原电池）
负极：Pb + SO42－－ 2e === PbSO4
正极：PbO2 + 4H + SO42- + 2e === PbSO4 + 2H2O
3 使用及维护 a、煤矿防爆电机车用电源装置有三种类型，增安型（安全型）、防爆特殊型、和隔爆型，现大多数煤矿采用的是防爆特殊型电源装置其型号：DXT-96及DXT-140等，作为本文重点。其箱体用钢板焊接并隔成三个电池室用来存放蓄电池，每个室底留有放液孔，箱体内壁涂有耐酸绝缘覆盖层，既增强了绝缘，又避免了箱体腐蚀。箱盖由钢板制成，在上面冲压出一定数量的防水式排气孔，增大了通气面积，防止箱内氢气集聚。箱盖采用四连杆侧向双开式结构，开启灵活方便。箱内装置特殊型蓄电池，电池之间有隔板楔紧。电池组采用双极柱焊接结构，每个极柱都能独立承受满负荷时最大回路电流，极柱加盖了橡胶绝缘套，有效防止极间短路。蓄电池正极板为管式极板，采用抗氧化耐腐蚀玻璃丝灌注PbO2制成，负极板为涂膏式极板。排气口采用特殊排气栓（钢玉帽），具有毛细孔结构，防止酸雾外逸及酸液溅出，蓄电池内部氢气不宜集聚。煤矿电机车用铅酸蓄电池型号： DG-XXX-KT （D:电机车用 G：管式正极板 XXX：5小时率额定容量 KT：矿用特殊防爆型）。根据机车粘重型号等，常采用的蓄电池型号有：DG-330-KT DG-370-KT DG-385-KT DG-440-KT等。国投新集各矿多使用粘重5T及8T即CTL5/9GB和CTL8/9GB电机车，前者采用的电源装置是DXT-96蓄电池是DG-330-KT或DG-385-KT型蓄电池，后者采用电源装置是DXT-140，蓄电池型号为DG-440-KT。电池额定容量是按国家标准规定的电池容量。单位用Ah即安时来表示，它反映了电池存储电量的大小。数值越大，则存储的电量就越多。蓄电池充电到放电，完成一个循环，放电完毕，再对其进行充电，如此循环不断使用。国标规定，铅酸蓄电池使用期限不低于750个循环，碱性蓄电池不低于2000个循环。
b、铅酸蓄电池的初充电(加注电解液后第一次充电)非常重要，初充电的质量直接影响其容量的形成及使用寿命。配制电解液时，蒸馏水和硫酸体积比为3:1的比例。将浓硫酸（1.98g/ml）缓缓注入蒸馏水中，并不断搅拌散热，操作人员防护用具齐全。容器及搅拌用具使用耐酸塑料等，严禁使用铁等金属容器，严禁将蒸馏水注入硫酸内，以防硫酸飞溅伤人。电解液密度以20℃时之密度（1.250g/ml）为准，否则应换算为20℃时密度。换算公式如下：
D20=Dt+0.0007(t-20)
D20——换算成20℃时的比重（密度）
Dt——温度为t度时实测的密度
t——测定时的温度
0.0007——密度之温度系数
将准备初充电的铅酸蓄电池的特殊排气栓旋开，把配制好的电解液缓缓注入、加满，待一段时间极板吸收后，再加注一次。观察测量温度情况，如果温度控制在45℃以下，注液后应静置6-8小时，即可用额定容量10﹪的电流开始充电，初充电容量应为额定容量的3-5倍。如果温度超过45℃应采用风冷或循环水冷进行降温。初充电分两阶段进行，第一阶段为其额定容量的10﹪，时间为25-30小时，第二阶段为第一阶段电流的一半，时间约为30-40小时。以DG-440-KT蓄电池为例，初充电第一阶段充电电流为44A,时间30小时，充电过程中，每2小时测量一次温度及电解液密度（比重），并记录。第一阶段末期，蓄电池比重可达到1.265g/ml ，如果温度超过45℃应暂停充电，但不得超过2小时，之后相应延长充电时间。第二阶段电流降至22A，充电40小时左右，临近充电末期，测量电解液比重，大部分比重应达到1.280g/ml，如果部分低于或高于该数值，用事先配制好的比重为1.400g/ml硫酸或蒸馏水对不合格的部分进行调整，直至充电2小时内比重稳定不变为止。
c、铅酸蓄电池在正常使用时的日常充电叫普通充电，当电解液的比重下降到1.18g/ml以下或电源装置总电压下降至V=K×1.75伏时（式中V——组合电池总电压，K——单体电池数），必须对该电源装置进行充电。否则会造成过放电，影响蓄电池寿命。充电时所充的电量应为放出电量的1.3——1.5倍，需在专用充电室进行。每次充电需检查电解液的液面高度，以高出防护板10——20mm为佳，否则应适当补充蒸馏水。充电完成后，旋紧特殊排气栓，用清水冲洗溢出的酸液，静置1——2小时待温度降下后，即可待用。煤矿机车用电源装置，根据规定可计算出使用寿命一般为1.5年左右，如果维护得当，可达到甚至延长其寿命。充电时，应严格按照规定电流充电，并每2小时检查温度、比重，时间为10——12小时，待比重上升至1.28g/ml，改用降流充电，即减半电流充电，蓄电池冒出细密强烈的细泡，时间3——5小时，待比重稳定不变，即可停机。充电时间过长，导致过充电，会使蓄电池活性物质脱落、温度升高，缩短其使用寿命。过放电会导致正负极板上的PbSO4结晶，使极板扭曲变形，甚至产生短路，导致其不可逆性，不可恢复，严重影响蓄电池寿命，所以蓄电池严禁过充电和过放电。蓄电池在使用1.5年后，到寿命使用年限，部分蓄电池会在放电过程中，严重发热，俗称开锅。是因为其提前完成放电，在电池组中，起到相反的作用，相当串入一个电阻。此时，应使用同时期的蓄电池，替换该蓄电池，由具有特殊焊接资格的人员用氧焊替换。经过如此合并、维修，该蓄电池又可发挥作用，为矿井生产服务。
参考文献：
［1］《窄轨电机车司机机车维修工》煤炭工业出版社2007年4月。
［2］国营淄博电池厂 铅酸蓄电池使用说明书。
［3］《煤矿安全规程》2010年2月。