淺談蘇州軌道交通B型電客車蓄電池故障

吳嬌

摘 要：本文結(jié)合蘇州軌道交通B型電客車在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的實(shí)際案例，分析電客車蓄電池的故障情況，通過(guò)試驗(yàn)的方式找出故障原因并分析，最終得出措施。

關(guān)鍵詞：蓄電池；故障；分析

中圖分類號(hào)：U463.63+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0278-01

1 軌道交通電客車蓄電池組的重要作用

作為地鐵車輛供電網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，電客車車載蓄電池組可以提供應(yīng)急照明及控制設(shè)備的輔助電源，對(duì)重要的控制系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行提供保障。輔助逆變器需要由蓄電池供應(yīng)電源，此外，在電客車主供電系統(tǒng)接通之前，各控制系統(tǒng)的激活也需要由蓄電池提供電源。一旦帶充電機(jī)的輔助逆變器發(fā)生故障無(wú)法工作，或者電網(wǎng)線路沒(méi)有網(wǎng)壓的情況下，車上應(yīng)急通風(fēng)設(shè)施、門控開關(guān)、應(yīng)急照明、通訊設(shè)施（無(wú)線電、PIDS及廣播等）及涉及安全的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備等都需要由蓄電池持續(xù)供電，并保持足夠時(shí)間供乘客及時(shí)逃生。以B型客車來(lái)說(shuō)，當(dāng)車輛降弓時(shí)，需要有足夠電源供應(yīng)照明、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、PIDS系統(tǒng)等維持正常工作，當(dāng)故障解除時(shí)能確保車輛升弓及時(shí)恢復(fù)工作。性能可靠穩(wěn)定是電客車蓄電池組應(yīng)有的性能，網(wǎng)絡(luò)診斷及控制系統(tǒng)TCMS在蓄電池溫度發(fā)生異常時(shí)會(huì)觸發(fā)警報(bào)，容易對(duì)電客車的運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2 蘇州軌道交通B型電客車蓄電池故障案例分析

2.1 故障現(xiàn)象

在蓄電池充放電維護(hù)期間，第二次充電時(shí)，其中有1節(jié)蓄電池充電電壓不上升，出現(xiàn)0電壓；將故障蓄電池取回海四達(dá)進(jìn)行拆解分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，蓄電池外殼燒穿，上部加液氣塞變形，將蓄電池拆解后，取出正負(fù)極板，發(fā)現(xiàn)最外側(cè)的4片負(fù)極板和正極板已燒毀。

2.2 故障原因分析及試驗(yàn)

初步原因分析：電池內(nèi)部發(fā)生短路，發(fā)熱后造成外殼熱熔破損。本文將通過(guò)模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證不同狀態(tài)下的短路能量損害殼體的程度。

2.2.1 模擬富液態(tài)短路

蓄電池在富液狀態(tài)下，一個(gè)點(diǎn)短路能否產(chǎn)生燒穿殼體現(xiàn)象。在電解液較多的情況下，產(chǎn)生一個(gè)短路點(diǎn)，能量比較集中，試驗(yàn)產(chǎn)生的能量能否燒穿殼體。試驗(yàn)時(shí)，首先用金屬片制作毛刺球和寬度20mm×500mm的環(huán)氧板，接著倒出電解液，打開電池，中間極板分開，剪開隔膜，暴露極板，放入環(huán)氧板與毛刺球，用保鮮膜包裹后放入電池殼中，再倒入剛倒出的電解液，最后放入回路中充足電，抽去環(huán)氧板。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，短路的2支電池，都沒(méi)有燒穿殼體。

2.2.2 模擬貧液態(tài)短路

蓄電池在貧液狀態(tài)下，一個(gè)點(diǎn)短路能否產(chǎn)生燒穿殼體現(xiàn)象。該試驗(yàn)與富液態(tài)短路的區(qū)別是，入殼后無(wú)電解液倒入，再做上述試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，短路2支電池，其中一支電池短路，底部有小孔；其余一支電池沒(méi)有燒穿電池殼體。

2.2.3 模擬電池組充電

在該實(shí)驗(yàn)中，對(duì)84支電池串聯(lián)，模擬貼近電客車運(yùn)行實(shí)際的工況，同機(jī)車電壓一致，另外采用10A充電電源，比試驗(yàn)三更接近些實(shí)際使用的電流。在車間化成小車上進(jìn)行，小車上放置電池位置去除絕緣板，直接與不銹鋼板接觸，所有小車的鋼板用導(dǎo)線連接起來(lái)，再與電池組的負(fù)極相連。實(shí)驗(yàn)中，電池組中放置兩類試驗(yàn)電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

第一種為富液態(tài)短路電池，雖當(dāng)時(shí)不燒穿殼體，但長(zhǎng)時(shí)間大電流充電是否會(huì)產(chǎn)生殼體燒穿現(xiàn)象。2支富液態(tài)短路電池用10A充電2d后，在兩支電池中，其中1支出現(xiàn)了冒煙、底部變形，電池電解液已看不到液面，說(shuō)明在10A充電后，原來(lái)已經(jīng)短路的電池，電解液揮發(fā)較快，容易出現(xiàn)電解液干枯的狀況。其中另1支電池電壓一直在0.009V，電池外觀等無(wú)變化，說(shuō)明如果徹底短路的電池反而沒(méi)有電解液干枯的后患。

第二種為電解液濃縮后的電池，實(shí)驗(yàn)中模擬電解液中水分揮發(fā)后可能產(chǎn)生更多的堿結(jié)晶，與上述底部打孔電池的區(qū)別是電解液干枯后堿的濃度更高。共有3支試驗(yàn)電池。其中一支電池在充電4d后，底部出現(xiàn)面積較大的燒穿，同時(shí)伴隨有殼體炸裂，說(shuō)明短路點(diǎn)雖在殼體下方，但電解液較干枯，短路時(shí)產(chǎn)生了明火。此試驗(yàn)說(shuō)明了在電解液干枯后會(huì)發(fā)展到燒毀殼體、炸裂殼體的程度。

2.3 結(jié)果與分析

蘇州軌道交通B型車蓄電池的故障現(xiàn)象是蓄電池殼體底部燒壞、底部極板燒壞、說(shuō)明電池發(fā)生了熱失控，熱失控的開始位置在電池的底部；熱失控也會(huì)殃及到鄰近的電池，在燒毀的旁邊或多或少出現(xiàn)了電池電解液干枯，殼體有變形等現(xiàn)象。如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電池組會(huì)進(jìn)一步的惡化，甚至損壞到箱體。引起故障的原因?yàn)殡姵貎?nèi)短路與缺液，引起電解液缺少的原因：①少數(shù)電池未得到補(bǔ)液，當(dāng)電解液干枯后，不管電池內(nèi)部是否存在毛刺發(fā)生短路，電池最終都會(huì)損壞，存在毛刺會(huì)加快這個(gè)損壞過(guò)程；②電池的耗液速度加快。由于加液小車的原因，這兩種情況都存在。電池的內(nèi)短路主要是極板中有細(xì)小毛刺，極板膨脹后產(chǎn)生了微短路。電池生產(chǎn)后到出貨前有擱置期，來(lái)剔除這種異常電池。因?yàn)橐呀?jīng)運(yùn)行數(shù)年，所以這種毛刺引起的內(nèi)短路應(yīng)屬于個(gè)別現(xiàn)象。因此可以得出，內(nèi)短路和電池缺液是造成電池故障的原因。

3 蓄電池故障措施分析

3.1 調(diào)整電池液位并保證及可靠性

由于加液車故障會(huì)造成電解液液位差異，這樣會(huì)造成電解液密度的不一致，從而導(dǎo)致電解液消耗的不一致，因此先對(duì)電池組進(jìn)行補(bǔ)液，讓液位低的電池先得到補(bǔ)償，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月后液位偏高的就可以慢慢下來(lái)，根據(jù)情況再進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，這樣能使電池液位相對(duì)一致，就可以恢復(fù)到正常的補(bǔ)液周期。此外，還應(yīng)提高加液小車的可靠性，確保電池都能正?？煽垦a(bǔ)液。

3.2 加強(qiáng)質(zhì)量控制

車輛維修專業(yè)人員經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，按制定的普查工藝要求，重點(diǎn)監(jiān)控蓄電池漏液和發(fā)熱，把事故扼殺在萌芽狀態(tài)。加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，從嚴(yán)控制極板毛刺，加強(qiáng)模具、操作工、QC等管理，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。最后，對(duì)車輛加強(qiáng)有關(guān)的維護(hù)力量，配備專業(yè)服務(wù)人員，在電池補(bǔ)液與日常檢查中盡可能的多抽樣檢查電池狀態(tài)，盡早發(fā)現(xiàn)異常情況并及時(shí)匯報(bào)處理，確保蓄電池的處于正常工作狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總的說(shuō)來(lái)，地鐵電客車檢修部門平時(shí)應(yīng)做好同類零件的普查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障零件并查明原因，可以為地鐵的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

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收稿日期：2018-9-10

作者簡(jiǎn)介：吳 嬌（1991-），女，江蘇蘇州人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電客車的維護(hù)及保養(yǎng)的管理工作。