論述應用便攜式蓄電池閥體失效以及電池漏液快速檢定裝置的意義和方法

林偉建

摘要：人們的生活離不開各類電子產(chǎn)品，小至各類常用的電子設備，大至各種大型機電設備中的蓄電池，電池在人們的生活中扮演著至關重要的角色。然而在長期的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)蓄電池的安全閥時常發(fā)生故障，導致電池液的外滲透。這不僅影響蓄電池的使用壽命，而且對人們的安全造成了嚴重的威脅。鑒于此，筆者在本文中介紹了一種蓄電池閥體以及電池液泄漏快速檢測裝置，旨在便于質(zhì)檢員在不影響蓄電池外觀以及正常使用的情況下實現(xiàn)對蓄電池安全閥的快速檢驗，防止事故發(fā)生。

關鍵詞：閥體失效;電池滲液;檢定裝置

前言

人們在使用蓄電池的過程中，時常會遇到電池安全閥失效以及電池液泄漏的情況。然而在實際的過程中，很難直接從電池的外觀上發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象。在不拆卸電池的情況下，往往只有當電池的殼體發(fā)生了明顯的變形以及電池液泄漏量已經(jīng)達到可觀測的程度才能夠進行判斷。檢測難度較大，且難以在早期發(fā)現(xiàn)問題。這一現(xiàn)狀無疑給蓄電池的使用增加了風險。筆者在長期的研究過程中發(fā)現(xiàn)，通過電池表面的電容場的電勢變化這一因素可以對蓄電池安全閥的狀態(tài)進行判斷。并以此為基本原理制定了可行的設計方案，研究開發(fā)出能快速檢測電池閥體故障和電池漏液的裝置，實現(xiàn)對目前缺陷的提前判定，為早期發(fā)現(xiàn)缺陷填補檢測手段的空白提供有效的解決方法。

1研究背景及研究意義

在電力部門中，為了確保變電站的持續(xù)穩(wěn)定工作，往往會選擇大量的蓄電池組作為備用電源。一般來說，組成這些蓄電池組的電池從幾十節(jié)到幾百節(jié)不等。如此大規(guī)模的蓄電池組如何確保其使用安全以及使用質(zhì)量成為了相關研究人員共同關注的話題。在實際的使用過程中，往往會安全質(zhì)檢員對蓄電池進行檢測工作。檢測的內(nèi)容包括電池容量測試、電池內(nèi)阻測試。而控制閥作為電池中確保電池使用安全的核心部件，一旦發(fā)生失效導致電池發(fā)生滲漏液將直接導致電池失效甚至爆裂，造成現(xiàn)場工作人員人身和運行設備的危險，而經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)到目前位置，從未進行過電池閥體的檢測，無法了解其有效性，在已有的電池檢測中，發(fā)現(xiàn)有較多電池有漏液后的爬酸現(xiàn)象，是閥體失效還是電池發(fā)生開裂漏液急需進行定性定量的判斷，及時消除隱患，所以非常有必要研發(fā)出一種可以不停電保證系統(tǒng)安全運行的前提下對電池閥體和殼體進行定性定量的快速檢測裝置，解決目前的安全盲點。

2 危害及原理分析

2.1電池液滲透原因及其危害

（1）原因：導致蓄電池內(nèi)部液體滲出的原因有很多，例如，極柱密封老化失效、外殼粘接老化失效等等。這些原因是由于蓄電池在長期使用的過程中由于材料的自然老化導致的。此外，還有在運輸、安裝等過程中由于人為因素導致的漏液。如暴力搬運以及操作不當導致的電池外殼的隱形破壞。

（2）危害：電池液泄漏的危害分為兩個方面，一是對電池本身的使用造成的危害，而是對使用者的人身和財產(chǎn)造成的危害。首先，泄漏的電池液一般是強酸性液體，當這些液體覆蓋在電池端子、電池母線或者電池架等位置時，由于酸性液體以及電解液本身具備的導電性使得電池短路現(xiàn)象很容易發(fā)生;其次，泄漏的酸液對人體皮膚有較強的腐蝕性，短路造成的局部溫度升高則極有可能導致火災，造成財產(chǎn)損失。甚至爆炸事故，對人們的生命和財產(chǎn)安全造成極大的危害。

上圖為電池液滲透的示例圖，從圖中我們可以看出，電池液滲透之后往往直接附著在元器件的表面，工作人員很容易直接接觸到。且如果泄漏量較大，連接到兩個電子元件之間，那么很容易造成元器短路。

2.2電池閥體失效原因及其危害

安全閥作為閥控式密封鉛酸蓄電池的一個關鍵件，安裝在蓄電池蓋上，控制著蓄電池內(nèi)部的氣體壓力。蓄電池在充電過程中以及在使用過程中都會產(chǎn)生少量的氣體，氣體的主要成分為氫氣及氧氣，以及少量的酸霧及水汽，酸霧是蓄電池排氣一直存在的難點，因為酸霧通過安全閥直接排出的話，容易造成廢氣排放以及酸霧腐蝕蓄電池室的問題，傳統(tǒng)安全閥一些采用直接排放含酸霧氣體的方式來對蓄電池排氣，一些是通過軟管連接安全閥的出氣口回收集中處理酸霧，但是這兩種方法都存在弊端，前一種肯定是造成污染問題，后一種接軟管影響了蓄電池的整體結(jié)構(gòu)緊湊性，不太實用，特別是針對一些大型的蓄電池，正確排氣以及安全排氣是需要正確看待和解決的。

危害：當安全閥門失效時，會導致大量氣體無法排除而使電池外殼膨脹、破裂。在多年的鉛酸蓄電池維護工作經(jīng)歷中就有此類范例：對蓄電池組（300AH、24個單體）采用3小時率放電，放電時間經(jīng)歷2個小時36分時，由于蓄電池大電流放電，放電過程產(chǎn)生大量熱量，其中一個蓄電池單體閥門失效的電池因氣體無法排出而導致蓄電池當場破裂。

綜上，無論是電池液泄漏還是安全閥失效對于電池的使用壽命以及使用者的安全都會造成極大的危害。因此，有必要設計一種便攜式檢測裝置來實現(xiàn)對這兩個環(huán)節(jié)的快速檢測，防止事故的發(fā)生。

3裝置設計及其基本原理

3.1電池漏液檢測

對電池漏液情況的檢測我們采用的是雙重檢測法，即同時進行差壓檢測和氮氫氣體檢測。下面分別敘述檢測原理：

（1）差壓檢測

如下圖所示為差壓檢測的基本原理圖。首先在基準物端和被測物端充入氣體，是兩端的氣壓維持在初始平衡的狀態(tài)。此時傳感器會測量兩端氣壓并通過放大器將信號傳送至顯示器。當被測物存在泄漏時，那么其氣壓會隨著時間的推移變小，差壓傳感器兩端的氣壓大小不再相等，差壓器處于失衡狀態(tài)。失衡信號同樣會經(jīng)過放大器傳至顯示器。放大器的作用是將微小的失衡信息進行放大，使得此檢測器的檢測精度更高，能夠檢測出微小的氣壓失衡。這對于蓄電池在泄漏早期的檢測是十分有必要的。顯示器的作用則是便于檢測者直觀的進行觀測，能夠從顯示器上的數(shù)據(jù)判斷出泄漏的程度。便于提供維修信息，對泄漏出進行處理。與此同時，該裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，檢測器體積較小便于攜帶。

（2）氮氫檢測