卷繞式鉛酸蓄電池應(yīng)用實(shí)例
概述
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傳統(tǒng)上,北方高寒地區(qū)的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)到了冬天就必須將設(shè)備拆回,然后到了來(lái)年春天再重新安裝,這就給系統(tǒng)造成了相當(dāng)大的安裝維護(hù)工作量。隨著人們對(duì)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求的進(jìn)一步提高,這一問(wèn)題也越來(lái)越引起水情測(cè)報(bào)人員的關(guān)注。
1 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的低溫特性
影響水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)低溫工作特性的因素很多。首先,早期的數(shù)據(jù)采集器或通信設(shè)備由于電路設(shè)計(jì)原因,其工作溫度范圍較窄,無(wú)法適應(yīng)低溫條件下的工作;其次,水面結(jié)冰帶來(lái)的水位測(cè)量問(wèn)題也是限制水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)低溫工作的一大原因;再次,由于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)一般安裝在野外無(wú)人職守的環(huán)境,現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有交流供電,因此一般只能采用太陽(yáng)能+蓄電池浮充供電的工作方式。而傳統(tǒng)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)使用的均是閥控式密封鉛酸蓄電池。由于低溫條件下,鉛酸蓄電池的電解液有可能結(jié)凍而無(wú)法正常工作,其最低工作溫度一般只能到-10℃左右。
隨著技術(shù)的發(fā)展,水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的電子設(shè)備使用的都是工業(yè)級(jí)產(chǎn)品,其工作溫度范圍已經(jīng)不成問(wèn)題,例如國(guó)網(wǎng)電科院的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備的核心數(shù)據(jù)采集器ACS300-MM就能在一40℃的低溫環(huán)境下正常工作。另外,水位測(cè)量也有了更多的方式,如超聲波、激光水位計(jì)等非接觸式測(cè)量方式,均可解決水面結(jié)冰帶來(lái)的問(wèn)題。
由于蓄電池?zé)o法適應(yīng)-10℃以下高寒地區(qū)的使用。因此,蓄電池的工作溫度范圍就成為決定水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)低溫工作范圍的主要因素。
為了克服低溫天氣帶來(lái)的蓄電池使用方面的影響,人們也做了大量的努力,如黑龍江乾豐科技發(fā)展有限公司使用加熱降溫系統(tǒng)來(lái)保證蓄電池所處環(huán)境的溫度范圍保持在-10℃~+50℃,當(dāng)系統(tǒng)在檢測(cè)到氣溫低于-10℃時(shí),便可啟動(dòng)加熱設(shè)備加熱;而在氣溫高于+50℃時(shí),系統(tǒng)則啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行散熱降溫,從而保證蓄電池能正常工作。然而,這種方式由于需要消耗大量的電能,故在日照不能保證的時(shí)候,系統(tǒng)的正常工作時(shí)間將大大降低。另外,采取雙法拉第筒式密閉埋地安裝方式,一方面能較好地使內(nèi)部工作溫度保持在-5℃~+40℃的范圍,從而克服低溫天氣帶來(lái)的影響,另一方面還具有較好的防雷能力,因此在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,但這種方式只適用于遙測(cè)雨量站的安裝,對(duì)于帶水位或其它水文量測(cè)量的水文站來(lái)說(shuō),則不太適合。
鑒于以上種種原因,水利系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)定的最低工作溫度也儀為-10℃和-25℃。
然而,隨著卷繞式鉛酸蓄電池的推廣應(yīng)用,這一問(wèn)題可以得到較好的解決。
2 卷繞式鉛酸蓄電池
卷繞式鉛酸蓄電池是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。鉛酸蓄電池的工作過(guò)程就是鉛和酸之間的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,為了提高蓄電池的比容量,人們需要盡可能加大它們之間的接觸面積,為此,人們采用壓延鉛合金的方式制造出了很薄的鉛箔作為極板基片。但這樣一來(lái),它的機(jī)械強(qiáng)度勢(shì)必要減小,為了解決這一問(wèn)題,人們將正極板、隔板、負(fù)極板交替疊放,并卷繞在一起。從而制成電池單體為圓柱形的卷繞式鉛酸蓄電池,又稱(chēng)螺旋卷式鉛酸蓄電池,或卷式電極鉛酸蓄電池。其外形如圖1所示。
一直以來(lái),卷繞式鉛酸蓄電池都是西方發(fā)達(dá)國(guó)家的一張技術(shù)王牌。據(jù)報(bào)道,美國(guó)在上世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究卷繞式鉛酸蓄電池。西方少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家也把卷繞式鉛酸蓄電池應(yīng)用在軍事(裝甲車(chē)、坦克、潛艇等)等特殊領(lǐng)域。在軍事測(cè)試中,這種特種電池被子彈擊穿后,仍可快速啟動(dòng)戰(zhàn)車(chē)或其它軍事裝備。經(jīng)過(guò)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的考驗(yàn),這種電池組被稱(chēng)之為“美國(guó)戰(zhàn)略電池組”。
3 卷繞式鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)性能
卷繞式鉛酸蓄電池為螺旋型結(jié)構(gòu),如圖2所示。它采用只有1 mm左右的極板并經(jīng)高壓卷繞而成。由于采用的板柵材料為純鉛或鉛錫合金,故其比較柔軟,利于卷繞,其電解液是固態(tài)酸,電極板和固態(tài)酸一起捆綁并卷起來(lái)做成獨(dú)特的螺旋式卷繞。由于其使用的是固態(tài)酸,因而避免了電解液凍結(jié)的問(wèn)題,同時(shí)具有卓越的低溫性能,可在-55℃的低溫條件下正常工作
卷繞式鉛酸蓄電池與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的工作原理是一樣的,它只是在制造工藝上有了改進(jìn),而正是這些改進(jìn)使其具有區(qū)別于傳統(tǒng)蓄電池的更優(yōu)異的特性,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)卓越的高低溫性能
卷繞式鉛酸蓄電池可在-55℃~75℃下工作。由于卷繞式鉛酸蓄電池采用了螺旋卷繞技術(shù),其機(jī)板與機(jī)板之間的間隙極小,且其酸是固體酸,并能被玻璃纖維網(wǎng)所吸附,整個(gè)結(jié)構(gòu)極其緊密。因此,在高溫下,其基本不存在冒氣冒泡現(xiàn)象,而在低溫下,更沒(méi)有液態(tài)酸可冰凍,也不存在電流輸出減少的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)SAE測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),卷繞式鉛酸蓄電池可在-55℃~75℃范圍內(nèi)安全快速起動(dòng)和牽引工作,而普通蓄電池的適用溫度范圍一般只在-10℃~40℃。這也是其能解決上述水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)低溫條件工作的根本原因。
評(píng)論