盾构施工中电机车蓄电池硫化的原因分析及处理

陈宏明

(中国中铁隧道集团一处有限公司TBM分公司，重庆 401121)

·机械与设备·

陈宏明

(中国中铁隧道集团一处有限公司TBM分公司，重庆 401121)

描述了盾构施工中电机车蓄电池硫化的原理和现象，从判断电瓶机车蓄电池硫化的方法、硫化的原因和防止硫化的措施三个方面做了详细的分析，对以后电瓶机车正确使用蓄电池和延长寿命有深刻的意义。

蓄电池，硫化，盾构施工

0 引言

在盾构施工中电瓶机车用于渣土和各种盾构施工材料运输作用，是保证盾构施工重要与关键设备之一。通常一台新电瓶车在使用工程不到一半时，蓄电池出现大量虚电。严重影响盾构施工生产进度和存在重要不安全因素。为此，分析蓄电池在使用、充电、保养和管理过程中导致蓄电池虚电原因，最终发现导致蓄电池虚电原因为蓄电池硫化原因。制定防范措施延缓铅蓄电池硫化。

1 铅酸蓄电池产生硫化原因

1)铅酸蓄电池的组成：正极板(二氧化铅)，负极板(海绵铅)，电解液(稀硫酸)，外壳，隔板，接线柱和保护装置。

2)铅酸蓄电池在充电和放电过程中化学反应：

充电：

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

放电：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

根据铅酸蓄电池内部介质和充放电化学反应；铅酸蓄电池在理想情况下遵循化学反应平衡可逆，在铅酸蓄电池进行内部充放电化学反应；但实际情况，因铅酸蓄电池在长期使用过程中和维护不到位情况下，会大量存在过放电或充电不足，这样会导致铅酸蓄电池内部物质不平衡(缺蒸馏水、电解液浓度不达标)；铅酸蓄电池在放电中会产生PbSO4；因电池内介质不平衡，部分PbSO4没有被在充电过程中还原成Pb；在长期这样过放电和充电不足(电流和充电时间不足)过程中，在铅酸蓄电池负极板表面累积形成越来越多的PbSO4；PbSO4是一种坚硬的白色颗粒，导电性不良、电阻大和难以溶解，在充电过程中难于参加氧化反应；这就是铅酸蓄电池产生硫化的原因；蓄电池硫化对电池性能影响极大，降低电池容量，缩短使用时间，严重的甚至导致电池报废。

2 如何分辨铅酸蓄电池的极板硫化

1)在充电前打开蓄电池加液口盖子时，看到在负极板表面上有一层白色颗粒状物(PbSO4),表面粗糙；

2)当铅酸蓄电池在充电不到40 min时，通过温度计测量很快达到45℃，电解液产生大量气泡；

3)在充电过程中对多支电池浓度进行测量，测量浓度数据低于1.10 g/cm3左右，低于标准1.20 g/cm～1.28 g/cm左右；

4)铅酸蓄电池在由电机车更换下来后，进行充电时很快每支电瓶测量电压在2.0 V～2.3 V左右，在使用放电时电压很快降到1.7 V左右；

5)电瓶机车操作室电压显示很高，但电瓶启动运行后电压很快降下来(重载时440 V)。

3 导致铅酸蓄电池极板硫化的原因

3.1 蓄电池处于过放电

1)蓄电池在充电过程中产生气泡,电解液沾落在电瓶表面,在表面形成短路放电；

2)电瓶在更换过程中,因电瓶箱体受力不均匀导致壳体变形；箱体内部挤坏电瓶与箱体接触产生放电；

3)因盾构施工中电机车轨道铺设平整；机车运行时左右摆动,导致蓄电池电解液溢出，单支电瓶之间形成互相连接放电；

4)电机车在运行过程中，长期运行在重负荷和高速下，出现大电流工作，引起长时间大电流工作；

5)电瓶电压过低情况下未进行更换，直到电机车无法运行，导致电瓶过量放电；

6)单支蓄电池之间绝缘损坏，导致单支蓄电池之间放电。

3.2 电解液浓度偏高或偏低

1)充电人员在充电过程中误操作，在蓄电池未充电前或充电完成后对浓度测量，然后进行调整电解液浓度,导致浓度偏高；

2)调整电解液浓度蒸馏水与电解液不合格；

3)机车运行时左右上下摆动时,导致蓄电池电解液溢出，蓄电池电解液浓度不合格；

4)充电过程中在对电瓶表面进行降温时，有自来水进入到单支蓄电池中，改变了电解液浓度和介质；

5)充电时温度偏高或偏低进行测量，一般温度在35 ℃～45 ℃之间进行。

3.3 蓄电池充电不足

1)电机车蓄电池在第一次充电过程中，充电电流、电压和时间设置不够；

2)蓄电池在充电过程中电流不合理，未对电瓶进行二次小电流补充充电。

4 防止蓄电池极板硫化的措施

1)蓄电池在充电前和充电完成后，需要对电瓶表面进行清洗，防止单支电瓶与单支电瓶、单支电瓶与电瓶箱体之间表面产生短路漏电；

2)蓄电池在充电过程中，第一阶段充电电流一般设置在84 A，充电时间在8 h～10 h;第一阶段充电完成后，等温度降下来后，将电流设置为42 A，充电时间在2 h～4 h，进行小电流补充充电;一般情况下蓄电池在使用三个月后需做一次预防性的去硫充电；

3)充电中温度达到35 ℃～45 ℃之间，生气泡；对电解液浓度进行检查，一般浓度在1.20 g/cm～1.28 g/cm之间属于正常；如果高于浓度范围加蒸馏水进行调整，低于时添加硫酸调整；

4)充电过程中，电解液温度不能高于50 ℃；

5)充完电后，对蓄电池进行检查，保证每单支蓄电池电解不能太高，一般高于极板1 cm～2 cm；检查单支电瓶连接紧固；

6)蓄电池在更换时，每箱蓄电池应进行平衡吊装，防止蓄电池箱体变形，挤压单支蓄电池损坏绝缘材料引起放电；

7)盾构施工中电机车运行时，提速应该均匀，速度起来平衡稳定后再提速，以免过快提速导致大放电流；

8)充电应由专业人进行日常检查和保养。

5 结语

本文对蓄电池产生硫化原理和现象进行描述，分析了盾构施工中导致电机车蓄电池硫化的操作，提出规范注意事项。能使充电人员及养护人员有目的、有计划地正确使用维护蓄电池，尽可能防止硫化现象的出现，以延长蓄电池的使用寿命，提高其使用效率。

[1] 淄博蓄电池说明书[Z].

[2] 白连庆.蓄电池硫化原因分析及处理[J].设备管理与维修，2005(6)：40.

[3] 肖永清，肖军.汽车蓄电池的使用与维修[M].北京：中国电力出版社，2010.

The reasons analysis and processing about the battery vulcanizing of battery locomotive in the shield construction

CHEN Hong-ming

(TBM Branch, China Railway Tunnel Group of the First Engineering Department Co., Ltd, Chongqing 401121, China)

The paper describes electricity car storage battery sulphur principles and phenomenon in shielding construction, the author made the detailed analysis by three aspects: how to determine the battery vulcanizing of the battery locomotive, the causes of the battery vulcanizing, and preventing measures, which has profound significance for subsequent proper use of the battery locomotive and extending battery life.

battery， sulfide， shield construction

1009-6825(2014)31-0236-02

2014-08-27

陈宏明(1981- )，男，工程师

U264