Awarie akumulatorów kwasowo-ołowiowych i sposoby ich naprawy
1. Zwiększone samorozładowanie objawia się utratą pojemności.
Normalne samorozładowanie jest wynikiem procesów galwanicznych zachodzących w akumulatorze na skutek obecności zanieczyszczeń w materiale elektrody oraz w elektrolicie i zwykle nie przekracza 0,7% pojemności na dobę. Zwiększone samorozładowanie akumulatorów przenośnych jest spowodowane upływem prądu na zewnętrznej powierzchni wieczek i pojemników zamoczonych elektrolitem podczas nieostrożnego napełniania lub uwalniania gazu. Samorozładowanie z tego powodu, zwłaszcza jeśli powierzchnia jest dodatkowo zanieczyszczona kurzem, może być tak duże, że bateria zostanie całkowicie rozładowana w ciągu 10-20 dni.
Aby wyeliminować samorozładowanie, należy wyczyścić powierzchnię szmatką zwilżoną wodą destylowaną, a następnie zneutralizować ją alkalicznym 10% roztworem sody kalcynowanej lub amoniaku (woda amoniakalna): szmatkę zwilżyć roztworem i dokładnie wytrzeć powierzchni pokrywek i naczyń. W takim przypadku należy uważnie monitorować, czy roztwór alkaliczny nie dostanie się do akumulatora i nie zanieczyści elektrolitu.Po zneutralizowaniu naczynia ponownie przeciera się wilgotną ściereczką, a następnie wyciera do sucha.
Jeżeli po przetarciu powierzchni samorozładowanie nie zmniejszyło się, należy wykonać analizę elektrolitu z akumulatora, aw przypadku stwierdzenia szkodliwych zanieczyszczeń w ilościach przekraczających dopuszczalne, rozładować akumulator i wymienić elektrolit. Po wlaniu elektrolitu każde ogniwo zalewa się wodą destylowaną i pozostawia na 1 godzinę. Następnie woda jest wylewana, ogniwo jest ponownie zalewane wodą, a słaby prąd przepływa przez akumulator przez 2 godziny — około 1/10 normy. Następnie woda jest wylewana, akumulator jest płukany wodą destylowaną, napełniany elektrolitem o normalnej gęstości i ładowany normalnym ładunkiem prądem 0,1 C20.
Zanieczyszczenie elektrolitem. Spadek pojemności i zwiększone samorozładowanie akumulatorów często występuje na skutek obecności zanieczyszczeń w wodzie dodawanej do akumulatorów lub w kwasie użytym do przygotowania elektrolitu. Często zanieczyszczenia dostają się do baterii w przypadku naruszenia technologii naprawy, na przykład podczas lutowania zworek lutem POS, podczas długotrwałego kontaktu gołych drutów miedzianych z osłonami baterii zwilżonymi elektrolitem itp.
Obecność niektórych szkodliwych zanieczyszczeń można określić za pomocą znaków zewnętrznych:
- chlor - zapach chloru w pobliżu elementów i osadzanie się jasnoszarego osadu na dnie naczynia;
- miedź — zauważalne uwalnianie gazu w spoczynku i przy stałym ładowaniu;
- mangan — podczas ładowania elektrolit nabiera jasnoczerwonego koloru;
- Żelaza i azotu nie można wykryć za pomocą zewnętrznych znaków i można je wykryć tylko za pomocą analizy chemicznej.
We wszystkich przypadkach wykrycia niedopuszczalnych zanieczyszczeń w elektrolicie należy go wymienić. Aby to zrobić, rozładuj akumulator, wylej elektrolit, napełnij go wodą destylowaną, sprawdzoną pod kątem braku chloru i ładuj przez 1 godzinę słabym prądem 0,05 C10. Następnie spuść wodę, napełnij wysokiej jakości elektrolitem i naładuj normalnym prądem ładowania.
Opóźnienie ogniw charakteryzuje się niskim napięciem, a także mniejszą gęstością elektrolitu poszczególnych ogniw w porównaniu z innymi i zwykle wynika z niedostatecznego napięcia ładowania, początkowego etapu zasiarczenia płytki, zwarcia oraz obecności szkodliwych zanieczyszczeń w elektrolit .W przypadku wykrycia opóźnienia konieczne jest przeanalizowanie elektrolitu pod kątem obecności w nim chloru, żelaza, miedzi. W przypadkach braku rozruchu usterka jest eliminowana przez wyrównanie ładunku lub zwiększenie napięcia pływaka.
Jeśli opóźnienie nie zostanie wyeliminowane poprzez ładowanie ogniwa opóźniającego z zewnętrznego źródła, ogniwa opóźniające są odcinane od akumulatora i ładowane do czasu przywrócenia ich pojemności.
2. Zwarcia wewnątrz akumulatorów powstają głównie podczas niszczenia przekładek oraz poprzez gromadzenie się gąbczastego ołowiu na krawędziach płytek.
Często przyczyną zwarcia jest wysoki poziom osadu na dnie naczyń, który docierając do dolnej krawędzi elektrod tworzy między nimi mostki przewodzące.
Aby wyeliminować zwarcia, należy rozładować akumulator 10-godzinnym prądem rozładowania do napięcia końcowego i zdemontować ogniwo.Po usunięciu zwarcia – wymianie uszkodzonych separatorów, odcięciu nożem narostów na płytkach, wyczyszczeniu naczyń i usunięciu osadu, umyciu płytek – ogniwo jest składane i ładowane w trybie ładowania formatywnego.
3. Destrukcja płyt charakteryzuje się rozpadem i opadaniem masy czynnej oraz korozją kratek.
Charakterystycznymi oznakami zniszczenia płytek są gwałtowny spadek pojemności akumulatora, krótki czas rozładowania i szybki wzrost gęstości elektrolitu do normy podczas ładowania. Elektrolit staje się mętny i brązowy. Przyczyną zniszczenia okładek jest ładowanie układu, ładunki wysokoprądowe oraz wzrost temperatury. Systematyczne ładowanie zbyt małymi prądami może również spowodować zniszczenie płytek. Zasiarczenie płytek powoduje również ich zniszczenie, ponieważ siarczan ołowiu ma większą objętość niż nadtlenek ołowiu i gąbka ołowiu.
Baterie z uszkodzonymi płytkami nie nadają się do eksploatacji i należy je wymienić.
4. Zasiarczenie płyt jest najczęstszym i najbardziej niebezpiecznym uszkodzeniem akumulatora.
Jak wspomniano powyżej, tworzenie się siarczanu ołowiu (siarczanu ołowiu) PbSO4 jest normalną konsekwencją pracy akumulatora. Siarczek ołowiu generowany w trybie normalnym ma drobnokrystaliczną strukturę. W wyniku samorozładowania, gdy akumulator jest nieaktywny, zwłaszcza przy podwyższonej temperaturze i gęstości elektrolitu, kryształy PbSO4 są duże. Z zastrzeżeniem zasad przechowywania baterii, kryształy nadal będą się rozpadać pod wpływem normalnego ładowania.
5.Głębokie zasiarczenie z reguły jest wynikiem niewłaściwego użytkowania akumulatorów i jest spowodowane następującymi głównymi przyczynami:
- niewystarczające napięcie i prąd ładowania;
- zwiększone samorozładowanie z powodu zwarcia w elementach;
- obecność szkodliwych zanieczyszczeń w elektrolicie;
- nadmierne stężenie i wysoka temperatura elektrolitu;
- systematyczne niedoładowanie akumulatorów pracujących w trybie „ładowanie-rozładowanie”;
- systematyczne głębokie wyładowania;
- częste ładowanie dużymi prądami;
- długotrwałe pozostawienie rozładowanego akumulatora bez ładowania;
- długi okres czasu (ponad 6 godzin) między napełnieniem elektrolitem nowego, niesuszonego akumulatora a rozpoczęciem ładowania.
Pod wpływem tych czynników siarczan ołowiu na płytkach przekształca się w gruboziarnistą strukturę krystaliczną i tworzy ciągłą skorupę siarczanu ołowiu. Intensywne tworzenie się siarczanów występuje również wtedy, gdy płytki zwilżone elektrolitem wchodzą w kontakt z powietrzem w wyniku narażenia płytek na skutek obniżonego poziomu elektrolitu. Gruboziarnisty krystaliczny siarczan nie rozkłada się już podczas normalnego ładowania, a zasiarczenie jest uważane za nieodwracalne.
Masa aktywna płytek dodatnich poddanych nadmiernemu zasiarczeniu nabiera jasnobrązowego zabarwienia z białymi plamami siarczanu.Czasami kolor pozostaje ciemny, ale twarda, szorstka powierzchnia wskazuje na obecność gruboziarnistego siarczanu. Aktywna masa zasiarczonej płytki dodatniej ściera się między palcami jak piasek.
Powierzchnia płyt ujemnych pokryta jest ciągłą warstwą siarczanu ołowiu. Aktywny materiał staje się twardy, szorstki, jakby był piaskowy w dotyku. Na powierzchni talerzy nie ma wyraźnej metalowej linii, jeśli narysujesz na niej nóż.
Ponieważ gruboziarnisty siarczan jest słabym przewodnikiem prądu elektrycznego, w przypadku nieodwracalnego zasiarczenia wzrasta opór wewnętrzny ogniwa. W rezultacie napięcie ładowania wzrasta do 3 V, a napięcie rozładowania gwałtownie spada. Duże kryształy zatykają pory w masie aktywnej, co utrudnia przedostawanie się elektrolitu do warstw wewnętrznych. Pojemność baterii jest znacznie niższa niż zwykle. Te znaki są typowe dla akumulatorów siarczanowych.
6. Nadmierna produkcja osadów.
W przypadku zanieczyszczenia elektrolitu żelazem i kwasem azotowym oraz jego solami, a także podczas zwarć i niewłaściwej eksploatacji (poważne przeciążenia i głębokie wyładowania) cząsteczki masy czynnej opadają z płytek tworząc osad (osad), który , wznosząc się do płytek, może spowodować zwarcie.
Charakterystyczne oznaki i przyczyny pojawienia się osadu.
Zgodnie z przyczynami, które spowodowały zwiększone oddzielanie się osadów, należy podjąć działania w celu ich usunięcia.
Osad usuwa się z otwartych naczyń za pomocą pompy lub syfonu, pompując szklanym prętem mętny elektrolit z ogniw wcześniej rozładowanych do 50-60% ich pojemności. W takim przypadku należy uważać, aby nie spowodować zwarcia z cząstkami osadu. Po opróżnieniu elementy należy przepłukać wodą destylowaną.
Zamiast wlewanego elektrolitu do słoiczków wlewa się czysty, bo nie da się długo trzymać gołych talerzy w powietrzu.
Usuwanie osadów z akumulatorów przenośnych odbywa się raz w roku poprzez demontaż płytek i przepłukanie pojemników i płyt po wcześniej rozładowanym akumulatorze.
7. Odwróć biegunowość baterii.
Jeżeli akumulator składa się z połączonych szeregowo ogniw o różnych pojemnościach lub niektóre ogniwa mają płytki cięte lub zasiarczone, to przy rozładowaniu akumulatora ogniwa o mniejszej pojemności mogą zostać rozładowane do zera, a reszta nadal będzie dawała rozładowanie aktualny. Ten prąd płynący przez rozładowane ogniwa od ujemnego do dodatniego zaczyna ładować je w przeciwnym kierunku (płytka ujemna stanie się dodatnia, a płytka dodatnia ujemna). W tym przypadku w płytach pojawia się mieszanina dwutlenku ołowiu i gąbczastego ołowiu, dochodzi do silnego samorozładowania i tworzenia się siarczanów.
Płytki ujemne znacznie ciemnieją i pęcznieją. Takie elementy należy wyciąć z akumulatora i poddać kilku treningowym wstrząsom i naładowaniu.
Odwrócenie biegunowości może również wystąpić, gdy akumulator zostanie omyłkowo podłączony do przeciwnych biegunów (plus do minusa, minus do plusa) ładujących generatorów silnikowych lub prostowników starej konstrukcji, które nie mają zabezpieczenia przed nieprawidłowym załączeniem. Konieczne jest uważne monitorowanie prawidłowego podłączenia ładującego akumulatora. Błąd zauważony na czas można naprawić. Przełączając akumulator na właściwy tryb ładowania, eliminuje to odwrócenie polaryzacji elektrod.
Jeżeli odwrócenie biegunowości spowodowane jest długotrwałym nieprawidłowym włączeniem, należy wykonać 2-3 cykle ładowania-rozładowania-ładowania.W szczególnie niekorzystnych przypadkach spolaryzowana bateria nie odzyskuje swojej pojemności i ulega całkowitemu rozpadowi.
8. Zmniejszona rezystancja izolacji akumulatora spowoduje samorozładowanie.
Najczęściej występuje na skutek zanieczyszczenia powierzchni akumulatorów, przedostania się elektrolitu na wieczka i ścianki zewnętrzne naczyń oraz na stojaki. W przypadku wykrycia wycieku elektrolitu z pęknięć w zbiorniku należy go wymienić.
Pęknięcia w mastyksie uszczelniającym są naprawiane przez topienie go małym płomieniem palnika gazowego lub palnika.
Uwaga: prace należy wykonywać poza komorą baterii. Akumulator należy rozładować, pozostawić sam na 1-2 godziny z otwartymi korkami, a następnie przedmuchać powietrzem w celu usunięcia resztek gazów i zapobieżenia wybuchowi mieszanki wybuchowej. Topienie należy wykonać ostrożnie, aby krawędzie zbiorników i pokryw nie zapaliły się.
9. Pęknięcia w monoblokach i naczyniach ebonitowych.
Uszkodzenia monobloków i pojemników powodują wyciek elektrolitu, zanieczyszczenie komory baterii oraz stwarzają warunki do samorozładowania baterii. Ponadto opary kwasu siarkowego są szkodliwe dla personelu serwisowego. Pęknięcia w przegrodach międzykomórkowych monobloków są szczególnie niebezpieczne dla akumulatorów. Kontakt elektrolityczny między sąsiednimi ogniwami tworzy ścieżki dla zwiększonego samorozładowania. Przy dużych pęknięciach prąd samorozładowania osiąga wartość zwarciową, napięcie akumulatora spada o 4 V, a elektrody są zasiarczone lub całkowicie zniszczone.
Uszkodzone monobloki akumulatorów rozruchowych są zwykle niepraktyczne w naprawie, zwłaszcza w przypadku występowania pęknięć w przegrodach elementów pośrednich. W przypadku braku możliwości wymiany monobloku na nowy, naprawa może być skuteczna, gdy akumulator będzie używany w warunkach stacjonarnych (nie narażony na uderzenia i wstrząsy).
Naprawiony monoblok przemywa się obficie bieżącą wodą i suszy w temperaturze pokojowej przez 3-4 godziny. Dopuszcza się suszenie w szafach w temperaturze nie wyższej niż 60°C.
Aby uszczelnić pęknięcia, te ostatnie wierci się na krawędziach wiertłem o średnicy 3-4 mm. Pęknięcia są wycinane pilnikiem lub dłutem na głębokość 3-4 mm. W monoblokach z wkładkami kwasoodpornymi wiercenie i wycinanie spękań odbywa się tylko do głębokości mieszanki asfaltowej i tylko od zewnątrz. Bloki ebonitowe są cięte z obu stron. Wycięta szczelina jest czyszczona papierem ściernym, aż po obu stronach szczeliny powstanie szorstka powierzchnia o szerokości 10-15 mm. Następnie oczyszczone obszary odtłuszcza się serwetką zamoczoną w acetonie i suszy przez 5-6 minut.
Naprawiony monoblok należy sprawdzić pod kątem szczelności za pomocą specjalnego urządzenia.
Podczas sprawdzania monobloków pod kątem uszkodzeń należy zachować szczególną ostrożność iw żadnym wypadku nie trzymać obu elektrod w dłoniach, gdyż może to doprowadzić do porażenia prądem.
Ponowne lutowanie i prostowanie płytek
Jeżeli płytki są mocno odkształcone (zwłaszcza dodatnie) w wyniku niewłaściwej eksploatacji, zanieczyszczenia elektrolitem lub zwarcia, należy posortować akumulatory i wyprostować płytki. Należy to zrobić poprzez rozładowanie akumulatorów.Płytki ujemne należy natychmiast zanurzyć w wodzie destylowanej, aby usunąć z nich kwas, i tylko po dwu- lub trzykrotnej wymianie wody można je utrzymać w powietrzu. Naładowane ujemne płyty w powietrzu stają się bardzo gorące i stają się bezużyteczne.
Podczas wyjmowania płyt dodatnich należy uważać, aby nie dotknąć płyt ujemnych. W celu wyrównania, przycięte płyty dodatnie umieszcza się między dwiema gładkimi deskami, a następnie stopniowo i ostrożnie waży. W żadnym wypadku nie należy uderzać młotkiem i mocno naciskać na płyty, ponieważ mogą one pęknąć z powodu swojej kruchości.
Lutowanie płytek w komorze baterii podczas ładowania jest surowo zabronione! Można je lutować nie wcześniej niż dwie godziny po zakończeniu ładowania i przy ciągłej wentylacji.
Lutowanie połączeń akumulatorów stacjonarnych należy wykonywać za pomocą płomienia wodorowego lub elektrycznego podgrzewacza węglowego. Ta praca może być wykonywana wyłącznie przez specjalnie przeszkolony personel.
Lutowanie małych akumulatorów (rozrusznikowych, żarnikowych itp.) można wykonać zwykłą lutownicą, ale bez użycia lutów cynowych i kwasu, które zanieczyszczają akumulator i prowadzą do jego samorozładowania i uszkodzenia.
Oczyszczona z cyny lutownica topi pręt lub pasek czystego ołowiu, który wpadając w szew spaja ze sobą ołowiane części akumulatora. Należy uważać, aby stopiony ołów nie tworzył włókien, które w przypadku uwięzienia w ogniwie mogą spowodować zwarcie. Musisz zespawać cały przekrój przewodów i zworek, aby ich przewodność nie spadła.