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柴油发电机启动电池的维护与使用 |
摘要：蓄电池是柴油发电机组启动系统中常见的电启动配置，它可以通过充电来重复使用。但是，如果充电方法不正确，不仅会影响电池寿命，还可能导致安全问题。选择合适的充电器非常重要。不同类型的蓄电池需要不同的充电器，因此在购买充电器时要注意选择适合自己的蓄电池类型的充电器。同时，充电器的输出电压和电流也要与蓄电池的额定电压和电流匹配，否则会影响充电效果和电池寿命。
一、蓄电池充电原理和过程
1、蓄电池充电原理
蓄电池放电后，用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电，如图1所示。蓄电池充电时，电池正极与电源正极相联，电池负极与电源负极相联，充电电源电压必须高于电池的总电动势。充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。
2、蓄电池充电器原理
蓄电池里面有大量的硫酸等可供电离的溶液，当插上电源，电流就通过里面的铅板（有些电池不是铅）电离溶液，这样就将电能转化为化学能；如果要使用，溶液就会转化为电能通过电极输送出去。这是原理上的描述，事实上，真实的情况十分复杂，可参考相关专业书籍。充电方法制度：常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
3、充电过程
蓄电池在充电时（如图2所示），应将密封盖拧下。再将充电机的正、负极分别与蓄电池的正、负极相接。蓄电池的充电方式一般有定流充电和定压充电两种。具体应根据康明斯发电机组使用充电机的技术性能和充电蓄电池的数量进行选择。
（1）初充电。
初充电是指蓄电池在使用之前的首次充电。初充电的电流和时间应严格按制造厂说明书中的规定执行。在一般情况下，初充电的电流不宜过大。电流过大，会使电解液的温度上升过高，损害极板与隔板，并影响活性物质的形成过程。当环境温度过高时，充电电流应适当减小。
（2）普通充电。
普通充电是指蓄电池使用后的再次充电。在充电前应全面检查单格蓄电池的电压和电解液密度，液面低于规定标准时，应及时添加蒸馏水后再进行充电。
普通充电的电流要分两个阶段进行：第一阶段的充电电流应为蓄电池容量的1/10，历时10~12h，当电解液冒出大量气泡，并且充到单格电池的电压为2.3~2.4V时，再按第阶段的充电电流继续充电。第二阶段的充电电流应为第一阶段充电电流的1/2，历时4~6h，当各个单格电池的电压达到2.6~2.7V，并且在2h内电解液的密度和电压不再变化，并有大量的气泡冒出时，说明蓄电池已充足电。
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图1 蓄电池充电原理 |
图2 蓄电池充电过程示意图 |
二、蓄电池充电方式
1、恒流充电法
恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。
2、恒压充电法
充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。
3、阶段充电法
此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法
（1）二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。
（3）三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。
4、快速充电法
① 脉冲式充电法
这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，如图5所示。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。
② 2REFLEXTM快速充电法
这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。
③ 变电流间歇充电法
这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，如图7所示。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。
④ 变电压间歇充电法
在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法，如图8所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
⑤ 变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法
综合合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。
三、启动蓄电池使用方法和注意事项
1、蓄电池正确充电步骤
（1）手握插头（不要用手拉电缆）断开蓄电池与柴油发电机间的电缆连接。
（2）充电前打开蓄电池箱盖，保持充电过程中蓄电池良好的通风状态，确保充电过程中产生的可燃性气体顺利排出。室内充电房要安装排风扇。
（3）抽查蓄电池电解液密度，放电终止时的电解液密度不低于1.130g/ml。如果低于上述指标表明蓄电池放电深超过80%，即过放点。过度放电会严重影响蓄电池寿命，应该引起操作者足够的重视。
（4）检测蓄电池电解液温度，如果温度高于45摄氏度要先使蓄电池冷却后再进行后续的充电操作。
（5）合上蓄电池注液塞盖子，在充电过程中请保持蓄电池注液塞盖子处于关闭状态。
（6）连接蓄电池与充电机的电缆连接插头，确保插接到位。对于已经配备自动加液系统的蓄电池，要确保水管的良好连接。
（7）闭合充电机的充电开关，充电机开始充电。
（8）充电结束后，首先关闭充电机的电源开关，然后断开充电机和蓄电池电缆连接插头。
（9）对于没有配备自动加液系统的蓄电池，充电结束后，使蓄电池静置30分钟，然后打开注液塞，检查蓄电池的液面高度。对于低于蓄电池液面标准的蓄电池单元，要补充符合标准要求的蒸馏水或去离子水，但补水后的液面不得高于最高标准液面。
（10）盖上蓄电池注液塞盖子，清洁蓄电池表面，连接蓄电池与柴油发电机的电缆插头，整个充电过程结束。
2、蓄电池使用注意事项
（1）柴油发电机的启动系统蓄电池在使用时，应安装牢固，接线卡子与蓄电池接线柱要接触良好。为避免接线柱发生氧化现象，接线卡子与蓄电池接线柱紧固后，一般要在其外表涂一薄层黄油。
（2）蓄电池接线柱经过长期的磨损、烧损后，会使接线柱变细变小，导致卡子与接线柱接触不良等故障现象，接线柱位置如图3所示。接线柱的修理方法：首先做一个与接线柱大小相当的模型放在接线柱上，然后将铅块化成铅水倒人模型内，过2分钟后取下模型即可。
（3）蓄电池的接线柱一般都标有“+”或“-”若没有标记时，可用万用表测量蓄电池的极性，不同的极柱形状如图4所示。检查其方法是：将万用表的转换开关拨到直流电压50v挡，然后用两根表笔分别与蓄电池的两个接线柱接触，如果（普通指针式万用表）指针顺时针转动，则红表笔接触的接线柱为正极；如果指针反时针转动，则红表笔接触的接线柱为负极。若用数字式万用表测量的电压值为正数，则说明红表笔接触的接线柱为正极，黑表笔接触的接线柱为负极。
（4）柴油发电机启动时间不允许超过10S以上，第二次启动的间隔时间一般要控制在1分钟以上，因为蓄电池大电流连续放电时间过长会使极板因过热而变形，造成短路或活性物质脱落而使蓄电池的容量降低。
（5）检查密封盖上的排气孔，必须使其随时保持畅通，防止堵塞造成蓄电池爆裂。
（6）要经常保持蓄电池外部表面清洁，若有灰尘或酸液时，则应用蒸馏水或纯净水及时擦洗干净。蓄电池因长时间使用而使内部电解液缺少时，应及时向电池内部补加蒸馏水，防止极板露出液面而氧化，影响蓄电池的容量，切勿补加电解液或硫酸。
（7）柴油发电机在工作中由硅整流发电机及其调节器给蓄电池充电，但当柴油发电机长时间不工作时，应定期开动柴油发电机给蓄电池充电或者用专门的充电机给蓄电池充电，新蓄电池应对其进行初充电，以保证蓄电池处于良好的技术状态。
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图3 蓄电池的接线柱检查 |
图4 启动蓄电池极柱测量方法 |
总结：
正确连接充电器和蓄电池很重要。在连接时，应先将充电器插入电源插座，然后将充电器输出端的正负极分别连接到蓄电池的正负极上。连接时要注意极性，不要将正负极连接反了，否则会导致充电器损坏或者电池短路。充电后要及时拔掉充电器，并将正负极拔掉。如果长时间不使用蓄电池，应将电池放在干燥通风的地方，避免电池自放电导致电池损坏。正确的蓄电池充电方法可以延长电池寿命，提高电池使用效果。希望大家在使用蓄电池时能够注意以上几点，避免不必要的损失。
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