無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站鉛酸蓄電池的常見故障與解決方案分析

金之川

摘 要：無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站可彌補(bǔ)邊遠(yuǎn)、高寒高海拔、人口稀少、氣候惡劣、環(huán)境艱苦地區(qū)的氣象站點(diǎn)密度不足；可顯著加強(qiáng)氣象部門對(duì)氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)能力。鉛酸蓄電池作為無人自動(dòng)氣象觀測(cè)設(shè)備的供電單元，在地面氣象數(shù)據(jù)采集中顯得尤為重要。大多數(shù)的無人自動(dòng)氣象氣象觀測(cè)設(shè)備使用的蓄電池都可以通過太陽能電池板過完成充電，但是極容易受到天氣影響，常發(fā)生失水、硫酸化、失熱以及漏液腐蝕電極等問題，導(dǎo)致蓄電池充電故障、電壓不穩(wěn)甚至無法供電，對(duì)氣象觀測(cè)所得數(shù)據(jù)采集與傳輸產(chǎn)生影響。因此，針對(duì)無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站鉛酸蓄電池常見的故障，采取科學(xué)有效維護(hù)和維修措施，確保鉛酸蓄電池的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站；鉛酸蓄電池；電池故障；維修對(duì)策

一、前言

自鉛酸蓄電池投入使用以來，經(jīng)過了漫長的發(fā)展過程，鉛酸電池?zé)o論是理論、產(chǎn)品類型，還是電池的性能方面都有了很大的進(jìn)步，被廣泛運(yùn)用于交通、軍事、通信、電力以及航空等多個(gè)領(lǐng)域中，但是蓄電池實(shí)際使用時(shí)還是會(huì)出現(xiàn)各類故障，故障嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐扇酥卮笕藛T傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此，針對(duì)鉛酸蓄電池可能會(huì)發(fā)生的故障及成因進(jìn)行分析，為故障排除提供具體依據(jù)，是確保蓄電池的正常使用功能的關(guān)鍵。

二、無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站鉛酸蓄電池常見故障分析

1.蓄電池失水故障。

電池失水主要是指電解液當(dāng)中的水份經(jīng)過電解后產(chǎn)生氫氣與氧氣并離開電池，導(dǎo)致電解液量持續(xù)減少，液面低于其下限數(shù)值甚至出現(xiàn)干涸，原因主要為：（1）板柵被腐蝕，導(dǎo)致鉛轉(zhuǎn)化成為二氧化鉛，吸走水中的氧成份。（2）充電的電流太大，導(dǎo)致電池內(nèi)體的溫度升高，加劇水分的電解作用，增加氫氣和氧氣的排除量，導(dǎo)致電池水份大量流失。（3）正、負(fù)電極的自放電使板柵與導(dǎo)電部件均發(fā)生鉛氧化，導(dǎo)致正電極被腐蝕失水[1]。（4）為使電池的容量更大，生產(chǎn)時(shí)廠家會(huì)增加蓄電池內(nèi)部硫酸比例，導(dǎo)致電池硫化情況加劇，破壞其負(fù)極板氧循環(huán)功能，水份流失增加硫酸比例，兩者形成惡性循環(huán)。

2.硫酸鹽化故障

硫酸鹽化主要是指于電池的正極板位置出現(xiàn)一層導(dǎo)電性能不良的白顏色粗晶粒硫酸鉛，使得電池進(jìn)行常規(guī)充電時(shí)，無法將其全部轉(zhuǎn)變成為鉛或者二氧化鉛的一種現(xiàn)象，原因包括3個(gè)方面：（1）電池長時(shí)間充電量不充足，無法及時(shí)進(jìn)行充電，致使產(chǎn)生的硫酸鉛其中一部分溶解在電解液中，且受到溫度變化的影響再次進(jìn)行析出或者溶解，沉積之后產(chǎn)生大晶體；（2）長時(shí)間過量或者小電流放電，導(dǎo)致極板深部位置的活性物質(zhì)于孔隙內(nèi)部產(chǎn)生硫酸鉛；（3）電解液的液面太低，導(dǎo)致電極上部和空氣產(chǎn)生氧化作用，電解液和氧化位置接觸之后產(chǎn)生無法溶解的大晶粒硫酸鉛。

3.電池漏液故障

電池漏液主要是指蓄電池的外部位產(chǎn)生酸液，引發(fā)這一故障的原因包括以下幾個(gè)方面：（1）在生產(chǎn)、搬運(yùn)以及使用蓄電池的過程中塑料殼體受到損傷，并破裂。（2）電池的安全閥螺紋和電池蓋上部的螺紋存在間隙，導(dǎo)致安全閥上面的橡膠出現(xiàn)腐蝕老化現(xiàn)象。（3）蓄電池的槽蓋件殼體有細(xì)小裂紋產(chǎn)生；（4）極柱端子位置，其電解液的路徑過短，致使電池內(nèi)里的正極板沒有足夠的生長預(yù)留空間，由于端柱爬酸腐蝕與正極板生長兩個(gè)方面的影響，致某個(gè)電池的極柱端子出現(xiàn)漏液[2]。（5）電池加酸過量，形成富液狀態(tài)，阻礙氧氣的再化合通道，增加蓄電池的內(nèi)部壓力，一旦壓力過大開啟安全閥，就會(huì)放出氧氣帶酸霧，引起漏液故障。

4.電池?zé)崾Э毓收?/p>

蓄電池?zé)崾Э刂饕侵鸽姵靥幱诔潆姞顟B(tài)進(jìn)出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致電池的殼體因熱度達(dá)大出現(xiàn)變形甚至殼體破裂的情況，糾其原因主要包括：（1）鉛酸蓄電池的失水情況過于嚴(yán)重，正負(fù)極之間的間隔板出現(xiàn)收縮或者變形，正負(fù)極的活性物質(zhì)其本身的附著力降低，甚至是軟化脫落，導(dǎo)致蓄電池的內(nèi)阻增加，內(nèi)部的氧循環(huán)氣路通暢，正極板產(chǎn)生的氧氣于負(fù)極板上直接產(chǎn)生氧循環(huán)作用，產(chǎn)出大量熱能。（2）鉛酸蓄電池當(dāng)?shù)乃譄崛萘窟^大，而失水大幅度減少了電池的熱容量，導(dǎo)致電池溫度快速升高，引發(fā)熱失控。（3）電池組之間不均衡或者某一個(gè)單格的功能失效，進(jìn)行充電時(shí)，由于電壓處于恒定狀態(tài)，如果單格電池的電壓無法升高，增加充電的時(shí)間，就會(huì)導(dǎo)致其它單格電池的電壓增加，一旦電壓超過了電池組的標(biāo)準(zhǔn)值，整個(gè)電池組均會(huì)因?yàn)檫^度充電而增加發(fā)熱析氣量[3]。

三、無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站鉛酸蓄電池常見故障與電壓不穩(wěn)解決對(duì)策分析

1.及時(shí)為鉛酸蓄電池補(bǔ)水

在對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充水操作時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：（1）補(bǔ)水不宜過滿，否則充電時(shí)，水份會(huì)從蓄電池蓋部位的小孔內(nèi)溢出，由于電解液具有導(dǎo)電作用，此時(shí)，若水流入到蓄電池正、負(fù)極中間，就會(huì)造成自放電回路，因此，要及時(shí)擦掉電解液。（2）雜質(zhì)會(huì)對(duì)蓄電池造成很大的危害，導(dǎo)致蓄電池出現(xiàn)自放電現(xiàn)象，減少其使用壽命，所以在進(jìn)行蒸餾水注入時(shí)，必須嚴(yán)格控制水的純度，禁止使用自來水、礦泉水以及飲用純凈水，以免水中的鐵、銅以及鋁等等金屬元素與蓄電池內(nèi)的電解液接觸。（3）在對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電修復(fù)時(shí)，電解液當(dāng)中的水分會(huì)受到電解與蒸發(fā)的影響大量減少，使得液面降低，此時(shí)應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行蒸餾水補(bǔ)充。

2.硫酸鹽化故障解決對(duì)策

（1）如果蓄電池的硫酸鹽化情況并不嚴(yán)重，可以通過長時(shí)間的小電流重復(fù)充電方式進(jìn)行解決，先于電池內(nèi)加入適量的純水，之后以每第一次充電時(shí)第二階段的電流進(jìn)行連續(xù)的過量充電，當(dāng)電解液內(nèi)產(chǎn)出一定數(shù)量的氣泡或者電解液的密度到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)表示電池處理成功。（2）如果硫酸化情況嚴(yán)重，則需要以硫化充電法進(jìn)行處理，該方法主要是通過反復(fù)充放電的方式排除故障，同樣于電池內(nèi)加入定量的純水，并靜置一至兩個(gè)小時(shí)，再使用0.05C充電使得電解液密度上升到一定數(shù)值后，再改成0.02C放電，持續(xù)兩小時(shí)，之后使用0.02C充電，直至冒出均勻氣泡，以此重復(fù)數(shù)天，等到采用0.05C放電進(jìn)行檢查時(shí)，電池的容量超過蓄電池額定容量數(shù)值的80%，表示去硫化成功[4]。

3.電池漏液故障解決對(duì)策

（1）對(duì)電池殼體外觀進(jìn)行全面檢查，若因外殼裂痕而漏液，馬上將外殼更換；（2）槽殼封閉如果采用膠封，盡量采用溶解類的密封膠作密封處理， 確保電池和槽蓋完全融合，確保電池的密封性；如果采用熱封，應(yīng)依據(jù)電池槽蓋所用的材料，對(duì)熱容的溫度與時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保熱容表面的清潔度，并及時(shí)將電池的內(nèi)應(yīng)力去除，以免槽蓋產(chǎn)生裂紋產(chǎn)生。（3）增加電池極柱端子和密封膠層的厚度，使得蓄電池爬液的路徑與腐蝕漏液的時(shí)間增加；（4）選用耐老化性能較好的橡膠進(jìn)行安全閥的制作，并對(duì)安全閥進(jìn)行定期更換，確何安全閥的安全性與開啟的靈敏度[5]。

4.電池?zé)崾Э毓收辖鉀Q對(duì)策

（1）在確保蓄電池未發(fā)生漏液的條件下，可適當(dāng)加液或者及時(shí)補(bǔ)充電解液， 降低熱失控的發(fā)生率。（2）及時(shí)清除電池內(nèi)部的雜質(zhì)，以免雜質(zhì)引發(fā)內(nèi)部短路或微短路或者電壓不穩(wěn)的情況。（3）使用電池之后，及時(shí)進(jìn)行充電，以免出現(xiàn)過度放電情況。（4）采用適當(dāng)?shù)某潆娖?，并?duì)充電的時(shí)間進(jìn)行合理控制，避免過度充電情況，如果電池外部的溫度過高，可合理減少充電時(shí)間。

四、結(jié)束語

總之，針對(duì)無人自動(dòng)氣象觀測(cè)站鉛酸蓄電池常見的故障問題，及時(shí)采取維護(hù)和修修措施，不僅可增長蓄電池使用的壽命，還能確保蓄電池設(shè)備的正常使用功能，有效避免因素電池故障對(duì)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)牟焕绊憽闅庀蟛块T對(duì)氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)，提供了快速、準(zhǔn)確、連續(xù)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，對(duì)增強(qiáng)全社會(huì)應(yīng)對(duì)重大突發(fā)災(zāi)害的應(yīng)急保障能力具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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