Сучасні методи збільшення терміну служби акумуляторів

1. Роль акумуляторів в забезпеченні безперебійного живлення За офіційними даними рівень зношеності основних...
2. При експлуатації акумуляторних батарей, перед багатьма компаніями виникають наступні завдання:
3. Вхідний контроль акумуляторних батарей, контроль монтажу і управління гарантійними зобов'язаннями постачальника...
4. Введення в експлуатацію і подальше обслуговування неможливо без застосування розрядно-діагностичних...
5. Що виділяє обладнання тестування і обслуговування акумуляторних батарей - Conbat?

Роль акумуляторів в забезпеченні безперебійного живлення

За офіційними даними рівень зношеності основних фондів ЛЕП становить понад 80%. У даній ситуації зростаючий темп виробництва і споживання електроенергії призводить до збільшення ймовірності аварій та збоїв подачі електроенергії, і, як наслідок, втрати інформації, загрозу людського життя, фінансових збитків організації. Незаперечним доказом у 2005 році послужив енергетична криза і в 2011 крижаний дощ в Москві. Можна-ли було мінімізувати втрати своєчасної перевіркою стану акумуляторів?

Велику роль в питанні забезпечення безперебійного харчування відіграють системи гарантованого електропостачання (СГЕ), які відомі в народі як джерела безперебійного живлення (ІБП) або електроживлення установки постійного струму (ЕПП).

Одним з важливих параметрів, якими характеризуються СГЕ, є час автономного живлення навантаження або, як ще кажуть, «час резервування». Дана величина залежить від ємності встановлених в ній акумуляторних батарей. Слід зазначити, що акумуляторні батареї - це один з найдорожчих елементів СГЕ, оскільки на практиці за час терміну служби СГЕ, акумуляторні батареї змінюються один, два, а то і три рази.

Для зменшення витрат на обслуговування систем гарантованого електропостачання сьогодні застосовуються і широко використовуються випрямлячі з високим ККД, випрямлячі з конвекційним охолодженням, віддалений моніторинг і управління. Але найбільш дієвими, з точки зору економічної ефективності, є дії, спрямовані на збільшення терміну служби акумуляторних батарей до заявленого виробником.

Термін служби акумуляторних батарей залежить від багатьох факторів. Але найголовнішим є правильне застосування і обслуговування. Щоб акумуляторні батареї витримали заявлений термін служби, не слід допускати їх перегріву, недозаряд, глибокого розряду. Але не менш важливо вчасно визначити «слабку ланку» в групі акумуляторів і по можливості замінити його.

Визначення «слабкої ланки» на ранній стадії дозволить, як мінімум, провести профілактичні заходи, спрямовані на відновлення ємності акумуляторного моноблока, як максимум уникнути дорогих простоїв обладнання.

Завдання виявлення акумулятора з погіршеними характеристиками на ранній стадії - це комплексний процес, який можна порівняти з періодичним відвідуванням кабінету «узі» і здачею необхідних аналізів. Тобто процес спостереження за «хворим» в динаміці. Сучасні технології, які дозволяють вирішити цю задачу з мінімальними ресурсами і тимчасовими витратами - це технологія вимірювання повної провідності акумуляторних батарей Midtronics .

Внутрішня провідність акумуляторів

Внутрішня провідність - це електрична величина, яка визначає здатність батареї проводити і віддавати електричний струм через свою внутрішню структуру.

• Вимірюється на низьких частотах (20-100 Гц), провідність є індикатором стану придатності і надійним прогнозним показником закінчення терміну служби акумуляторної батареї.
• Може бути використана для визначення дефектів осередків, внутрішнє замикання пластин АКБ, які можуть привести до виходу акумулятора з ладу.
• Лінійно пов'язана із залишковою ємністю акумуляторної батареї, отриманої виміром ємності методом тестування навантаження (рівень кореляції не менше 95%), 60% провідності відповідає 80% ємності АКБ.

Ключові фактори при використанні технології:

• Вимірювання провідності нерозряджаються АКБ в процесі тестування, тим самим не впливає на її стан;
• Провідність падає з зменшенням ефективності акумуляторної батареї, утворюючи чіткий взаємозв'язок між двома параметрами.
• Не потрібно відключення корисного навантаження;

Класична еквівалентна схема акумуляторного елемента представлена ​​на рис. 2.

Малюнок. Еквівалентна схема елемента акумуляторної батареї

Класичний метод розрахунку провідності заснований на методі розрахунку повного внутрішнього опору АКБ. Повний внутрішній опір буде визначатися як сума складових опорів:

, де

• R S - опір металевих частин акумуляторної батареї, а також опір сепараторной пластини і електроліту;
• RP - омічний опір пластин акумуляторної батареї;
• XC - опір еквівалентної електростатичного ємності;
• XL-опір еквівалентної індуктивності (дуже малий і в розрахунках може не враховуватися).

Повна внутрішня провідність є зворотною величиною від повного внутрішнього опору:

Слід зазначити, що для знаходження провідності необхідно знати значення всіх складових, що в разі акумуляторних батарей є неможливим.

Метод вимірювання провідності, застосовуваний в обладнанні Midtronics:

1. Прилади й системи моніторингу Midtronics в процесі тестування посилають в акумулятор тестовий сигнал струму відомої амплітуди і частоти
2. Потім автоматично вимірює відгук акумулятора на цей сигнал.
3. Отриманий сигнал обробляється приладом і перераховується в провідність за формулою:
   

Метод, застосовуваний в обладнанні Midtronics, з точки зору фізики є методом провідності і не є класичним виміром провідності.

Даний метод враховує провідність тестованих акумуляторних моноблоків на частоті 22 Гц.

Вся процедура тестування виконується автоматично, таким чином тест одного елемента АКБ займає не більше 10 секунд)

При експлуатації акумуляторних батарей, перед багатьма компаніями виникають наступні завдання:

1. Вхідний контроль акумуляторних батарей
2. контроль монтажу
3. Управління гарантійними зобов'язаннями постачальника
4. Введення в експлуатацію і подальше обслуговування
5. Можливість відбраковування акумуляторів і підбір Б / У акумуляторів для повторного використання, наприклад, на базових станціях.

При цьому керівництво компанії нерідко ставить умови зменшення витрат на обслуговування.

Вхідний контроль акумуляторних батарей, контроль монтажу і управління гарантійними зобов'язаннями постачальника акумуляторів

Слід брати до уваги такі факти:

• Виробники акумуляторних батарей не гарантують постійність значень внутрішньої провідності акумуляторних батарей для одного і того ж типу акумуляторів в залежності від номера партії. Це обумовлено декількома факторами: вартістю свинцю на ринку, наявності добавок в сплаві свинцю при виробництві, термін зберігання свинцю до передачі у виробництво (окислення свинцю), термін зберігання без підзарядки і тд.
• Поставляються акумуляторні батареї не мають 100% ємності, а набирають її після введення в експлуатацію при роботі в буферному режимі протягом наступних 3-х місяців.

Таким чином, при здійсненні вхідного контролю та контролю акумуляторної батареї протягом гарантійного терміну експлуатації, проводять як мінімум 2-3 вимірювання протягом 3 місяців з моменту поставки АКБ.

Перший контрольних завмер проводиться при поставці, на предмет відповідності значень провідності 30% коридору, щодо середнього для даної партії або опорного для акумуляторних батарей вже знаходяться в експлуатації.

Другий контрольний замір, проводиться за фактом монтажу АКБ, на предмет контролю якості монтажу з метою виявлення несправних борнов, в разі, якщо монтажна організація «перекрутила» болтові з'єднання і «згорнула» Борн. А також проводиться контрольний замір межелементних з'єднань.

Третє контрольне вимірювання провідності акумуляторних батарей, проводиться через 3 місяці після введення в експлуатацію. Всі окремі акумулятори повинні «підтягнутися» до 5-10% розкиду щодо середнього значення. В іншому випадку, акумуляторних моноблок матиме менший термін служби.

Для вирішення цілого спектра завдань пов'язаного з обслуговуванням акумуляторних батарей в даний момент виправдане застосування тестерів аналізаторів стану акумуляторних батарей виробництва MIDTRONICS (США) і систем поелементного моніторингу акумуляторних батарей, які крім усього іншого, ще й дозволяють зменшити вплив людського фактора. Компанія Midtronics більше 25 років випускає моделі ручних тестерів і системи моніторингу, призначені для різних сфер застосування.

Так, для перевірки АКБ в малопотужних джерелах безперебійного живлення і системах охоронно-пожежної сигналізації, аварійного освітлення і т.д. , Там де потрібна перевірка стаціонарних свинцево-кислотних батарей ємністю до 50 Ач напругою 6, 12 В, незамінний компактний і бюджетний тестер Secure Power (SCP-100) .

Для застосування в телекомунікаціях і зв'язку, тобто для тестування 2,6,12 і 16В акумуляторів використовується пристрій тестер акумуляторних батарей Celltron Ultra CTU-6000 , Який дозволяє тестувати моноблоки ємністю до 6000 Ач.

В енергетиці і промисловості так-же широко застосовується універсальний тестер акумуляторних батарей Celltron Ultra (CTU-6000) з захистом 600 В. Прилад тестує всі типи батарей номіналом від 2 до 16 В ємністю до 6000 Ач, зберігає на карті пам'яті до 10 000 вимірів.

Нещодавно випущена новинка - мультичастотний тестер акумуляторних батарей Celltron Advantage 5500 , Здатний тестувати як всі види стаціонарних, так і стартерних акумуляторних батарей і вимірювати внутрішню провідність в діапазоні від 100 до 19990 Сіменс.

Дана технологія, дозволяє більш якісно оцінити стан акумуляторних батарей.

Для відстеження стану великих, особливо важливих і важкодоступних об'єктів, ціна простою яких перевищує собівартість, застосовується універсальна бездротова система моніторингу Cellguard System . Вимірювання по кожному елементу з заданим інтервалом надходять на сервер даних, дозволяючи оперативно реагувати на зміни.

Для зберігання і обробки результатів вимірювань використовується клієнт-серверне програмне забезпечення Celltraq, яке дозволяє зберігати, обробляти і аналізувати дані вимірювань від великої кількості об'єктів з розмежуванням прав доступу та перегляду інформації.

Дані технології і продукти знайшли широке застосування у таких компаній, як ВАТ «Мегафон», ВАТ «МТС», ВАТ «ВимпелКом», ВАТ «Ростелеком», ВАТ «Связьтранснефть», ВАТ «Газпром». Кожна компанія вирішує різні завдання за допомогою обладнання MIDTRONICS.

Одні організовують вхідний контроль акумуляторів на складі, інші планують бюджети на закупівлю нових акумуляторних батарей, треті скорочують витрати на обслуговування, четверті вирішують задачу підвищення надійності гарантованого енергопостачання.

Введення в експлуатацію і подальше обслуговування неможливо без застосування розрядно-діагностичних пристроїв акумуляторних батарей або, як їх ще називають, «навантажувальні пристрої» акумуляторів

Можливість відбраковування акумуляторів і підбір Б / У акумуляторів для повторного використання, наприклад, на базових станціях.

Основним параметром, що характеризує якість акумулятора, є його ємність, яка визначається за кількістю ампер-годин електрики, яке він може віддати при розряді від початкового до кінцевого напруги при певному режимі розряду. За класифікацією ГОСТ Р МЕК 896-1-95 ємність акумулятора (Сп) визначається за часом його розряду струмом десятигодинного режиму розряду до кінцевого напруги 1,8 В / ел при середній температурі при розряді 20ºС. Контрольний розряд АКБ слід проводити раз в 1-2 року, в результаті якого визначається її залишкова ємність.

Компанія «Логічний Елемент» грунтуючись на багаторічному досвіді обслуговування акумуляторних батарей, а так само на основі всебічного аналізу достоїнств і недоліків існуючого обладнання, випустила власну лінійку разрядно - діагностичних пристроїв акумуляторних батарей «КОНБАТ» / «CONBAT» . Дані пристрої дозволяють проводити вимір залишкової ємності до 4-х груп акумуляторних батарей шляхом проведення зарядно-розрядних циклів в режимі розряду стабілізованою значенням струму або потужності до кінцевого напруги з безпосереднім контролем кожної акумуляторної батареї або акумулятора в групі.

Для груп акумуляторних батарей складаються з декількох послідовно з'єднаних акумуляторних батарей або акумуляторів, фактична ємність буде розраховуватися по ємності самого «слабкого» акумулятора. Основна мета процесу тестування груп акумуляторних батарей методом заряду-розряду - визначення залишкової ємності всієї групи акумуляторних батарей і акумуляторів окремо. Виявлення «відстає» акумулятора і його заміна, дозволить збільшити ємність і термін служби всієї групи акумуляторної батареї.

Як правило, при проведенні класичного зарядно-розрядного циклу для групи акумуляторних батарей необхідно докласти навантаження дозволяє стабілізувати струм розряду для тестованої групи на рівні 10% від номінальної ємності С10 і здійснювати вимірювання напруги кожного акумулятора або акумуляторної батареї окремо і групи в цілому під час тестування . Так само контролюється час розряду групи акумуляторної батареї до досягнення напруги одного з акумуляторів кінцевого напруги розряду, рівного значенню 1,8 В. Грунтуючись на даних, отриманих в результаті тестування, струму і часу розряду, розраховується залишкова ємність акумуляторної батареї твором струму, що вимірюється в Амперах, на час, що вимірюється в годиннику. Так само виділяють відносну залишкову ємність, яка визначається як відношення залишкової ємності акумуляторної батареї до її номінальної ємності помноженої на 100%. Умовою виведення з експлуатації акумуляторних батарей і окремих акумуляторів є зниження відносної залишкової ємності менше 80%.

РДУ Конбат за своїми технічними параметрами перевершує всі існуючі аналоги на ринку. Широка лінійка обладнання ( серія ВСТ , серія ВСТ-О ) Дозволяє підібрати пристрій, що відповідає виробничим потребам вашої організації (за діапазоном напруги і разрядному току), певним завданням і бюджету організації.

Що виділяє обладнання тестування і обслуговування акумуляторних батарей - Conbat?

По перше, РДУ Конбат поєднує в собі навантажувальний блок і пристрій вимірювання напруги на окремих елементах АКБ. Гнучкі настройки переривання процесу за кількома пороговим величинам дозволяють запобігти руйнуванню АКБ ( «догляд» батарей в область глибокого розряду, нижче 1,7 В), визначити відстаючі осередки і виключити їх із системи. Поелементний контроль здійснюється за допомогою бездротових датчиків і не вимагає покупки цілої системи, як у випадку з обладнанням Torkel. Один датчик пристрою Конбат контролює 4 АКБ.

По-друге, з'являється можливість тестувати АКБ без відключення від навантаження. Тобто після завершення процесу випробування акумуляторної батареї методом тестування навантаження, прилад підключає акумуляторну батарею до існуючої системи харчування за допомогою внутрішнього контактора. Далі пристрій виробляє моніторинг процесу заряду всієї акумуляторної батареї поелементно. Існує можливість обмеження струму заряду акумуляторів. Цей функціонал реалізований в серії ВСТ-О , Що значно спрощує процес тестування і підвищує безпеку проведення робіт.

По-третє, автоматична система значно спрощує роботу обслуговуючого персоналу і не вимагає постійного контролю. Установка параметрів процесу розряду і заряду займає не більше 3 хвилин і ці параметри зберігаються для проведення подальших тестів. За допомогою звукових сигналів інтелектуальна система пристрою сповіщає про хід процесу розряду і заряду

По-четверте, РДУ Конбат має російськомовний інтерфейс, великий сенсорний дисплей і російськомовне програмне забезпечення, на відміну від західних розробок, де замість російської мови використовується англійська. Меню пристрою дозволяє надавати значення як в цифровому, так і в графічному вигляді.

На сьогоднішній момент РДУ КОНБАТ внесений до Державного реєстру засобів вимірювальної техніки. Гарантія на обладнання становить 2 роки.

РДУ Конбат було вже успішно експлуатується в великих компаніях Телекому та Нафтогазовій галузі.

Автор: Кулігін Михайло Олексійович, генеральний директор ЗАТ «Логічний Елемент», Іванова Наталія Миколаївна, керівник проектів ЗАТ «Логічний Елемент»

З повагою,
Російський розробник комплексів обслуговування і тестування акумуляторів,

Беттері Сервіс