论文部分内容阅读
摘 要：本文以四方平台动车组碱性蓄电池和铅酸蓄电池为例，对碱性蓄电池和铅酸蓄电池特点及检修过程作简要分析，阐述蓄电池充放电过程中安全注意事项及后期存贮保养注意事项，以保证检修后的动车组蓄电池正常使用，确保动车组安全运行。
关键词：动车组蓄电池;检修;分析
中图分类号：U269 文献标识码：A
0 前言
蓄电池作为动车组上的重要设备，其高级修下车分解检修，主要测试蓄电池容量是否符合要求、电解液密度（镉镍蓄电池）是否符合要求，更换相应零部件，绝缘测试合格后重新装车。因此动车组蓄电池检修必须严格按照相关标准执行，动车组无高压时蓄电池能使应急通风工作90 min，应急照明、广播装置、应急显示及通讯装置工作2 h以上。
1 蓄电池的分类及充放电过程分析
1.1 蓄电池分类
四方平台动车组蓄电池主要为铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种，CRH2A（E01及E01A车型）装用阀控密封式铅酸蓄电池，其余车型装用镉镍蓄电池。铅酸蓄电池为6-GFM-100和3-GFM-100两种型号，镉镍蓄电池主要为6M80B和6M100B两种型号。
1.2 铅酸蓄电池特点
铅酸蓄电池采用密封设计，选用AGM（超细玻璃棉）隔板，在正、负极之间预留气体通道，同时选用特殊配方的铅合金材料铸造板栅，提高负极的析氢过电位，从而抑制氢气的析出，最终达到不失水的目的。电池具有良好的密封性能。电池的槽盖材料全部选用超强ABS，槽、盖间的密封采用胶封或热板焊技术，确保了槽、盖间不渗漏电液。蓄电池采用了柱状安全阀和新型的唇式安全阀，当电池内部压力达到一定值，安全阀自动开启泄压。当压力恢复到正常值时自动关闭。安全阀上的滤酸装置防止了排气过程的酸雾逸出。由于采用二次防爆结构，可避免电池在异常情况下发生危险。
1.3 铅酸蓄电池试验
铅酸蓄电池入厂电压检测，若6-GFM-100的蓄电池电压低于12.0 V，3-GFM-100型蓄电池电压低于6.0 V，则报废处理。铅酸蓄电池第一次放电：以0.1 ItA放电至1.8 V/节。第一次充电：以（2.4±0.5）V/节限流0.1 ItA充电24 h，在充电末期3 h内，电流无明显变化停止充电。第二次放电：静置1 h～24 h后，以0.1 ItA放电至1.8 V/节，放电时间≥8 h，且同组内蓄电池放电时间≤0.5 h。末次充电：以（2.4±0.5）V/节限流0.1 ItA充电24 h，在充电末期3 h内，电流无明显变化停止充电。若第二次放电时间不大于8 h，则需循环充放电试验2～3次，若仍然小于8 h则更换蓄电池。运行6年或240万公里时正常检修的铅酸蓄电池更新。
1.4 铅酸蓄电池充放电过程分析
铅酸蓄电池在充放电过程中产生如下化学反应：
高孔的玻璃纤维隔膜为正负极之间的氧气传递提供了良好的通道，正极析出的氧气在负极以极高的速度被还原，反应生成的PbO与H2SO4作用生成水。
生成的PbSO4在充电时重新转换为海绵Pb。
充电时扩散到负极表面的氧气也可以直接参与电化学反应还原成水。
1.5 镉镍蓄电池特点
蓄电池是标称电压7.2 V的中型联体排气式镉镍蓄电池。联体蓄电池由正极板、负极板、隔膜组成、电槽及电槽盖、液口栓盖、蓄电池罩盖、电解液、极柱、紧固件、螺栓等部件构成。蓄电池由电能转变为化学能之后，在内部储备，使用时供给直流电流。
1.6 镉镍蓄电池试验
镉镍蓄电池入厂进行密封性试验检测，若密封性试验测得蓄电池正负极与水之间绝缘电阻<1 MΩ，则蓄电池更新。镉镍蓄电池第一次放电：以0.2 ItA放电至1.0 V/节。第一次充电：以0.2 ItA，限制电压2.2 V/节充电8 h。静置1 h～24 h后，第二次放电：以0.2 ItA放电至1.0 V/节，放电时间要求大于4 h，且同组内蓄电池放电时间≤0.5 h，电池组性能合格。第二次充电试验：末次放电试验结束后以0.2 ItA，限制电压2.2 V/节充电8 h。若第二次放电时间<4 h，则需进行2～3次充放电试验循环，若放电时间仍然<4 h，则蓄电池更新。运行12年时镉镍蓄电池更新。
1.7 镉镍蓄电池充放电过程分析
电解液中的氢氧化钾<KOH>不参加充电、放电的化学反应，只在两极间让离子移动。
充电时：放电状态的负极活性物质氢氧化镉<Cd （OH）2>。失掉羟基<OH->变为（还原）金属镉<Cd>。正极活性物质氢氧化镍<2Ni（OH）2>氧化为羟基氧化镍<2NiOOH>。
充电完毕，正极的活性物质都变饱和充电状态之后，再继续充电（过充电）将发生下述的化学反应，电解液中的水会分解为氢气与氧气：
2 蓄电池检修注意事项及安全存储注意事项
2.1 蓄电池检修注意事项
根据TB/T 3061-2016《机车车辆用蓄电池》中要求，蓄电池充放电试验环境温度需在（20±5）℃的环境温度下进行。蓄电池在充电末期产生氢气，因此需保持蓄电池充放电现场的空气流通，检修现场严禁烟火。禁止使用未绝缘处理的工具（扭力扳手，T型套筒等），直接接触蓄电池组导电部位有触电危险，检修时必须戴绝缘手套、穿绝缘鞋等劳保用品。电解液为强碱溶液，加注电解液时必须佩带橡胶手套、护目镜等劳保用品，如不小心碰到皮肤上，用大量纯水清洗，再用1%～2%的硼酸水冲洗。
2.2 蓄电池安全存储注意事项
铅酸蓄电池/镉镍蓄电池应贮存在5℃～35℃干燥、通风、清洁的库房内，地面干燥、无化学药品、无酸碱等腐蚀性气体，不应受阳光直射并远离热源2 m，避免与任何液体接触，不应倒置，不应受任何的机械冲击或重压。
3 结语
本文简要分析了动车组蓄电池的特點及充放电过程注意事项，给从事动车组蓄电池检修作业人员提供一点参考价值，作业时认真按照相关标准执行，保证蓄电池检修质量。蓄电池检修质量稳定可靠，以保证蓄电池在应急时为动车组列车提供DC110 V供电，动车组无高压时蓄电池能使应急通风工作90 min，应急照明、广播装置、应急显示及通讯装置工作2 h以上。
参考文献：
[1]黄继林.李永柳动车组蓄电池电源故障分析及处置[J].铁道运营技术，2018，24（03）：8-10.
[2]李大鹏，曹志.动车组用蓄电池应用现状分析[J].铁道技术监督，2020，48（05）：53-58.
[3]CRH380A型时速350公里动车组（非高寒）维护检修手册[S].
关键词：动车组蓄电池;检修;分析
中图分类号：U269 文献标识码：A
0 前言
蓄电池作为动车组上的重要设备，其高级修下车分解检修，主要测试蓄电池容量是否符合要求、电解液密度（镉镍蓄电池）是否符合要求，更换相应零部件，绝缘测试合格后重新装车。因此动车组蓄电池检修必须严格按照相关标准执行，动车组无高压时蓄电池能使应急通风工作90 min，应急照明、广播装置、应急显示及通讯装置工作2 h以上。
1 蓄电池的分类及充放电过程分析
1.1 蓄电池分类
四方平台动车组蓄电池主要为铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种，CRH2A（E01及E01A车型）装用阀控密封式铅酸蓄电池，其余车型装用镉镍蓄电池。铅酸蓄电池为6-GFM-100和3-GFM-100两种型号，镉镍蓄电池主要为6M80B和6M100B两种型号。
1.2 铅酸蓄电池特点
铅酸蓄电池采用密封设计，选用AGM（超细玻璃棉）隔板，在正、负极之间预留气体通道，同时选用特殊配方的铅合金材料铸造板栅，提高负极的析氢过电位，从而抑制氢气的析出，最终达到不失水的目的。电池具有良好的密封性能。电池的槽盖材料全部选用超强ABS，槽、盖间的密封采用胶封或热板焊技术，确保了槽、盖间不渗漏电液。蓄电池采用了柱状安全阀和新型的唇式安全阀，当电池内部压力达到一定值，安全阀自动开启泄压。当压力恢复到正常值时自动关闭。安全阀上的滤酸装置防止了排气过程的酸雾逸出。由于采用二次防爆结构，可避免电池在异常情况下发生危险。
1.3 铅酸蓄电池试验
铅酸蓄电池入厂电压检测，若6-GFM-100的蓄电池电压低于12.0 V，3-GFM-100型蓄电池电压低于6.0 V，则报废处理。铅酸蓄电池第一次放电：以0.1 ItA放电至1.8 V/节。第一次充电：以（2.4±0.5）V/节限流0.1 ItA充电24 h，在充电末期3 h内，电流无明显变化停止充电。第二次放电：静置1 h～24 h后，以0.1 ItA放电至1.8 V/节，放电时间≥8 h，且同组内蓄电池放电时间≤0.5 h。末次充电：以（2.4±0.5）V/节限流0.1 ItA充电24 h，在充电末期3 h内，电流无明显变化停止充电。若第二次放电时间不大于8 h，则需循环充放电试验2～3次，若仍然小于8 h则更换蓄电池。运行6年或240万公里时正常检修的铅酸蓄电池更新。
1.4 铅酸蓄电池充放电过程分析
铅酸蓄电池在充放电过程中产生如下化学反应：
高孔的玻璃纤维隔膜为正负极之间的氧气传递提供了良好的通道，正极析出的氧气在负极以极高的速度被还原，反应生成的PbO与H2SO4作用生成水。
生成的PbSO4在充电时重新转换为海绵Pb。
充电时扩散到负极表面的氧气也可以直接参与电化学反应还原成水。
1.5 镉镍蓄电池特点
蓄电池是标称电压7.2 V的中型联体排气式镉镍蓄电池。联体蓄电池由正极板、负极板、隔膜组成、电槽及电槽盖、液口栓盖、蓄电池罩盖、电解液、极柱、紧固件、螺栓等部件构成。蓄电池由电能转变为化学能之后，在内部储备，使用时供给直流电流。
1.6 镉镍蓄电池试验
镉镍蓄电池入厂进行密封性试验检测，若密封性试验测得蓄电池正负极与水之间绝缘电阻<1 MΩ，则蓄电池更新。镉镍蓄电池第一次放电：以0.2 ItA放电至1.0 V/节。第一次充电：以0.2 ItA，限制电压2.2 V/节充电8 h。静置1 h～24 h后，第二次放电：以0.2 ItA放电至1.0 V/节，放电时间要求大于4 h，且同组内蓄电池放电时间≤0.5 h，电池组性能合格。第二次充电试验：末次放电试验结束后以0.2 ItA，限制电压2.2 V/节充电8 h。若第二次放电时间<4 h，则需进行2～3次充放电试验循环，若放电时间仍然<4 h，则蓄电池更新。运行12年时镉镍蓄电池更新。
1.7 镉镍蓄电池充放电过程分析
电解液中的氢氧化钾<KOH>不参加充电、放电的化学反应，只在两极间让离子移动。
充电时：放电状态的负极活性物质氢氧化镉<Cd （OH）2>。失掉羟基<OH->变为（还原）金属镉<Cd>。正极活性物质氢氧化镍<2Ni（OH）2>氧化为羟基氧化镍<2NiOOH>。
充电完毕，正极的活性物质都变饱和充电状态之后，再继续充电（过充电）将发生下述的化学反应，电解液中的水会分解为氢气与氧气：
2 蓄电池检修注意事项及安全存储注意事项
2.1 蓄电池检修注意事项
根据TB/T 3061-2016《机车车辆用蓄电池》中要求，蓄电池充放电试验环境温度需在（20±5）℃的环境温度下进行。蓄电池在充电末期产生氢气，因此需保持蓄电池充放电现场的空气流通，检修现场严禁烟火。禁止使用未绝缘处理的工具（扭力扳手，T型套筒等），直接接触蓄电池组导电部位有触电危险，检修时必须戴绝缘手套、穿绝缘鞋等劳保用品。电解液为强碱溶液，加注电解液时必须佩带橡胶手套、护目镜等劳保用品，如不小心碰到皮肤上，用大量纯水清洗，再用1%～2%的硼酸水冲洗。
2.2 蓄电池安全存储注意事项
铅酸蓄电池/镉镍蓄电池应贮存在5℃～35℃干燥、通风、清洁的库房内，地面干燥、无化学药品、无酸碱等腐蚀性气体，不应受阳光直射并远离热源2 m，避免与任何液体接触，不应倒置，不应受任何的机械冲击或重压。
3 结语
本文简要分析了动车组蓄电池的特點及充放电过程注意事项，给从事动车组蓄电池检修作业人员提供一点参考价值，作业时认真按照相关标准执行，保证蓄电池检修质量。蓄电池检修质量稳定可靠，以保证蓄电池在应急时为动车组列车提供DC110 V供电，动车组无高压时蓄电池能使应急通风工作90 min，应急照明、广播装置、应急显示及通讯装置工作2 h以上。
参考文献：
[1]黄继林.李永柳动车组蓄电池电源故障分析及处置[J].铁道运营技术，2018，24（03）：8-10.
[2]李大鹏，曹志.动车组用蓄电池应用现状分析[J].铁道技术监督，2020，48（05）：53-58.
[3]CRH380A型时速350公里动车组（非高寒）维护检修手册[S].