Поддръжка на акумулатори за електрокари

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 9/2019 • 09.01.2020

Технологията на оловно-киселинните акумулатори не се е променила много от въвеждането й, но това не оправдава използването на остарял подход за поддръжката на тези, захранващи електрокарите в едно предприятие. Напредъкът в технологията на зареждане и методите за поддръжка, заедно с ефективните методи за охлаждане, могат да помогнат да бъде изминат дългият път към осигуряване на възможно най-доброто състояние на акумулаторите – задължително условие, предвид значителната инвестиция, необходима за закупуването им.

Експертите са единодушни, че животът на акумулатора в голяма степен зависи от това колко тежък е режимът на използване на оборудването. Колкото по-често се използва електрокарът, колкото по-тежки са товарите, които пренася, и колкото по-неблагоприятни са работните условия, толкова по-къс ще е експлоатационният живот на акумулатора. Според експертите обаче следването на правилните методи за зареждане и поддръжка може допринесе за удължаване на живота на акумулатора с няколко години, което е предпоставка за реализиране на значителни спестявания.

 

Зареждане

Не съществуват акумулатори и зарядни системи, които да са подходящи за абсолютно всички електрокари. Всяка една система за конвенционално, междинно и бързо зареждане се характеризира със съответните предимства и ограничения. Може да се твърди, че това доколко паркът от електрокари е добър се определя до голяма степен от качеството на използваните акумулатори и зарядни системи.

Конвенционалното зареждане е подходящо за приложения с една работна смяна, при които не е необходимо зареждане на акумулатора. Конвенционалният подход изисква зареждане в продължение на 8-часов период, охлаждане за още 8 часа и използване (разряд) за 8-часова смяна. Акумулаторът се използва през деня до 20% остатъчен капацитет, презарежда се вечерта до състояние на 100% заряд, до следващия ден се охлажда и тогава вече е готов за употреба. Конвенционалните зарядни устройства ежедневно зареждат акумулатора до състояние на 100% заряд, което е свързано със значително изпускане на експлозивни газове, за да се достигне подходящата относителна плътност на електролита. Това налага разполагане на зарядните устройства в централизирани зони с цел поддържане концентрацията на водород под граничните стойности.

При многосменна работа (на две или три смени) потребителите се нуждаят от поне 2 акумулатора за един електрокар, тъй като се изисква смяна на акумулатора на приблизително всеки 8 часа, което е свързано с разходи за труд, загуба на време и риск от нараняване. Макар че съществуват ефективни начини за смяна на акумулаторите, подходът има също и някои недостатъци: оборудването за смяна на акумулатори е скъпо; съображения за безопасност; екологични съображения, свързани с течове или разлив на електролит; производителността може да бъде засегната отрицателно; потенциално по-кратки периоди на работа; подмяна на акумулатора по-рано от очакваното; вероятност за по-високи разходи за ремонт.

Ако има висока консумация на енергия в едносменни приложения, потребителят често се налага да ползва електрокара за повече от 1 смяна на ден, или смяната е с продължителност над 8 часа, системата за междинно зареждане се явява като добро решение. Междинното зареждане се извършва по време на почивки, между смените и всеки друг кратък период, в който акумулаторът не се използва.

Устройствата за междинно зареждане са програмирани да се изключват при състояние на заряд до 80-85% през деня, когато работните смени ограничават използваните цикли, като същевременно се контролира количеството генерирана топлина. Акумулаторите се зареждат до 100% веднъж на денонощие, обикновено през нощта. Системите за междинно зареждане имат някои ограничения: зареждането не може да отговори на изискванията на приложения с висока консумация на енергия или при повечето приложения с 3-сменен режим на работа, при които електрокарите се използват до предела на възможностите им. Ако все пак работните условия на потребителя предразполагат към такъв тип зареждане, има някои допълнителни фактори, които трябва да се имат предвид: има разходи за инфраструктура за локализиране на зарядните устройства в близост до помещенията за почивка или работните зони, така че да е удобно за операторите да зареждат при всяка възможност; процедурите за зареждане по време на почивките трябва да се спазват стриктно, за да може електрокарът да се използва през всички смени; потребителят трябва да осигури време за престой всяка нощ, за да може между смените акумулаторът да възстанови състоянието на заряд до 100%; електрокарите трябва да бъдат зареждани постоянно в продължение на 12 часа, за да се постигне седмичното изравняване на напрежението.

Дори и при такива условия междинното зареждане може да спести на компанията средства в дългосрочен план чрез използване на по-малко акумулатори, елиминиране на необходимостта от оборудване за подмяна на акумулатори и увеличаване на производителността благодарение на премахването на загубите на време за подмяна.

Ако предприятие с висока производителност използва машини с прекомерно голяма консумация на енергия или ако се работи при непрекъснат режим, тогава най-доброто решение би била система за бързо зареждане. При тези системи скоростта на зареждане е по-висока и зареждането през деня може да се осъществява с по-голяма честота, което означава, че за всеки електрокар е необходим само един акумулатор. Акумулаторът може частично да се зареди по време на почивките или между смените. Това елиминира нуждата от допълнителни акумулатори и подмяна между смените. Предприятията, в които пространството е ограничено, също ще извлекат полза от бързото зареждане, тъй като вече няма да са необходими помещения за подмяна на акумулаторите.

Бързозареждащите се акумулатори са проектирани така, че да се сведе до минимум повишаването на температурата, като същевременно се увеличи до максимум капацитетът на натоварване, което означава, че те могат да издържат на по-висока скорост на зареждане, без да се стигне до нарастване на работните температури. При бързото зареждане акумулаторите се зареждат само до степен на заряд от 80-85% на ежедневна база, като така се елиминира ненужното формиране и отделяне на газове. Премахва се и необходимостта от допълнителни акумулатори и до голяма степен се подобрява продуктивността на водача на електрокара, тъй като се елиминира времето, прекарвано в подмяна на акумулатори в приложения с две и три смени. При бързо зареждане коефициентът на използване на акумулаторите скача до цели 100% (пълно използване на актива).

Производителите изискват също всички бързозареждащи се акумулатори да предлагат обратна връзка за температурата. Трябва да се вземат предвид и някои други аксесоари, включително едноточкова система за доливане на вода с индикатор за нивото и опционално устройство за следене на състоянието на акумулатора.

 

Поддържане на графика за допълване с вода

Осигуряването на навременното доливане на вода е втората практическа стъпка, която може да се предприеме от персонала за удължаване на живота на акумулаторите. Тази дейност често остава на заден план в натоварените предприятия, което само вреди на акумулаторите. Оловно-киселинните акумулатори съдържат вода, която се изразходва по време на работа и е необходимо да се допълва регулярно. Пренебрегването на този процес може да доведе до множество проблеми, най-същественият от които е окисляване на пластините на клетките, когато те са изложени на въздух. Тъй като промишлените акумулатори имат много клетки, които трябва да бъдат наблюдавани и допълвани, процесът може да отнема време и да изисква много усилия.

От друга страна, препълването също е често срещан проблем. То настъпва, когато персоналът допълва акумулатори, които не са напълно заредени, добавя твърде много вода и/или доливането се изпълнява твърде често. Това може да доведе до загуба на известно количество киселина, необходима за поддържане на работата им. Възможно е да се стигне и до корозия на компонентите на акумулатора. Ето защо акумулаторите трябва да бъдат допълвани само след като са напълно заредени.
Водата, използвана в акумулаторите, трябва да е с pH между 5 и 7 и съдържанието на примеси да е в рамките на препоръчителните нива. Спецификациите и допустимите граници на примесите във водата могат да бъдат открити в документацията за акумулатора на електрокара. Предпочита се използването на дестилирана вода.

Спазването на регулярен график за поддръжка ограничава тези проблеми. Акумулаторите трябва да бъдат проверявани ежеседмично и да бъдат допълвани само онези, които имат нужда. Едноточковите системи за доливане на вода, които позволяват работниците да допълват множество клетки от един източник, са добър начин за пестене на време и труд. В допълнение, аксесоари като светлинен индикатор за нивото на водата могат да допринесат за ускоряване на процеса на поддръжка.

 

Управление на температурата

Излагането на топлина е друг фактор, който влияе на ефективността на акумулатора, което е свързано с третата практическа стъпка за удължаване на живота на акумулатора – вентилацията. Простото добавяне на вентилатори в помещението със зарядната станция и отварянето на капака на електрокара при бързо зареждане на акумулатора могат да донесат значителни ползи.

Управлението на температурата може да помогне за намаляване на степента на износване вследствие на по-интензивна експлоатация. Общото правило, свързано с температурата на акумулатора, е, че всеки градус над 25°C намалява очаквания живот на акумулатора с 2%. Ако акумулаторът е със средна температура 38°C през целия срок на експлоатация, очакваният му живот намалява почти наполовина.

Поддържането на подходящо съотношение на акумулаторите спрямо оборудването помага и за това акумулаторите да се използват, зареждат и след това охлаждат правилно, преди отново да се използват.

 

Изравняване на напрежението

Някои акумулатори изискват изравняване на напрежението. По своята същност изравняването означава свръх зареждане с цел отстраняване на сулфатните кристали, които се натрупват по пластините, скъсявайки живота на акумулатора. Изравняването на акумулатора реверсира също стратификацията на киселината, която възниква, когато концентрацията на киселината на дъното на акумулатора е по-голяма от тази в горната част. Не всеки акумулатор за електрокар изисква изравняване, затова е нужно предварително да се проверят спецификациите на акумулатора преди дейността да се добави към процедурата за поддръжка.

Акумулаторите с мокри клетки изискват изравняване на напрежението веднъж седмично.

 

Почистване

Почистването и подсушаването на оловно-киселинните акумулатори за електрокари е жизненоважно, тъй като по време на работа, зареждане и доливане на вода се изпускат електролит, водни пари и други газове. Това създава влажен филм върху акумулаторите, в който се натрупват прах от въздуха, масла и други вещества, които могат да се открият в работната среда. И тъй като отделящата се от акумулаторите топлина изпарява водата от този филм, това, което остава, е сярна киселина и други примеси, които правят филма опасно електропроводим. Замърсените акумулатори могат да се разреждат през електрически проводимите пътища, създадени между връзките на клемите на акумулатора и металния корпус на акумулатора или металните части на електрокара, което може да доведе до запалване на отделяните газове и да предизвика пожар или взрив. По тези и други причини е необходимо акумулаторите на електрокарите да се поддържат чисти и сухи.

Почистването и подсушаването на акумулаторите за електрокари повишават безопасността на работата с тях и зареждането им чрез свеждане до минимум на възможността персоналът да влезе в контакт с разлята вода (избягват се потенциални подхлъзвания и падания), изпускан електролит (избягват се потенциални химични изгаряния) и проводими повърхности на акумулатора (избягват се потенциални къси съединения). По-чистите акумулатори предотвратяват също и повреждането на акумулаторните клеми и кабели, както и ненужното и скъпо увреждане от корозия, които могат да възникнат, ако се допусне контакт на флуидите на акумулатора с компонентите и електрониката на електрокара.

Почистването на акумулаторите на електрокарите със специален препарат или топла вода не е само добра практика за поддръжка. То е необходимо също и за поддържане на условията на гаранцията на някои акумулатори. Ежемесечното почистване е препоръчително, дори ако не се изисква от гаранцията, за да се избегне формирането на филм.

Новият брой 5/2020

брой 5-2020

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

Top