Установка тяговых кислотных аккумуляторных батарей на российских погрузчиках и тележках


Русток. Установка тяговых кислотных аккумуляторных батарей на российских погрузчиках и тележках.


(495) 926-29-63

Русток - Надежный поставщик. Тяговые аккумуляторы. Стартерные аккумуляторы. Зарядные устройства.

Установка тяговых кислотных аккумуляторных батарей на российских погрузчиках и тележках

Полезное / Замена щелочных АКБ на кислотные

АККУМУЛЯТОР - химический источник тока, который после разряда обладает возможностью заряда (преобразования электрической энергии в химическую) путем пропускания через него электрического тока обратного направления. Мы рассматриваем две электрохимические системы аккумуляторов, свинцовую (кислотную) и никель-железную (щелочную): Свинцовый аккумулятор состоит из двух блоков пластин погруженных в электролит (25-29%-ный водный раствор серной кислоты). Положительные пластины - представляют собой трубчатые цилиндры из нетканых материалов, заполненных активной массой - диоксидом свинца PbO2 (панцирный электрод) или свинцовые каркасы, заполненные активной массой, также диоксидом свинца PbO2 (намазной электрод), отрицательные - представляют собой свинцовые каркасы, заполненные активной массой, состоящей из губчатого свинца (намазной электрод). После изготовления пластины подвергаются электролитической обработке - формовке. При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса положительной и отрицательной пластин переходит в сернистое соединение свинца PbSO4 с выделением воды, что уменьшает концентрацию электролита, его проводимость и снижает э.д.с. аккумулятора. При снижении плотности электролита до 1.14 - 1.13 г/см3 разряд следует прекратить во избежание сульфатации пластин - образования на них нерастворимого сернистого свинца. При заряде через аккумулятор проходит ток, имеющий направление, противоположное току разряда. Происходит обратная химическая реакция и на электродах восстанавливается диоксид свинца и губчатый свинец. Во избежание сульфатации аккумулятор необходимо содержать в заряженном состоянии, периодически проверять уровень, плотность электролита, напряжение под нагрузкой.

Токообразующий процесс в свинцовом аккумуляторе описывается реакцией:
Pb + PbO2 + 2H2SO4 -- 2PbSO4 + 2H2O.

Э.Д.С. свинцового аккумулятора зависит от концентрации серной кислоты. Другими словами, увеличив плотность электролита можно повысить емкость аккумулятора, но при этом ресурс аккумулятора резко снижается. К.П.Д. кислотного аккумулятора составляет 0,75-0,8.

Никель-железный аккумулятор состоит из двух блоков, расположенных в сосуде с электролитом (водный раствор едкого кали КОН или едкого натра NaOH, с добавлением едкого лития LiOH). Пластины представляют собой стальные рамки с вставленными в них стальными перфорированными коробочками, заполненными активной массой (ламельный тип электродов). Активная масса отрицательных пластин состоит из губчатого железа, положительных пластин - из гидрата окиси никеля Ni(OH)3. Гидрат окиси никеля при разряде переходит в гидрат закиси никеля, а губчатое железо - в гидрат закиси железа. При заряде реакция идет в обратном направлении - происходит восстановление массы электродов. Концентрация электролита в процессе разряда и заряда остается неизменной.

2NiOOH + Fe + 2H2O -- 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2

к.п.д. щелочного аккумулятора составляет 0,5-0,6.


Для более наглядного сравнения эксплуатационных характеристик свинцовых и никель-железных аккумуляторных батарей возьмем две батареи близкие по параметрам, применяемые на самом распространенном Российском электропогрузчике ЭП-103КО: 36ТНЖ-300ВМП У2 (36ТНЖК-350П-II У2) и 22х5Р70 (22х6Р70). Щелочная батарея производится на Великолукском аккумуляторном заводе, кислотная – на заводе СОМБОР (Сербия), под торговой маркой HEAVY HORSE.

1. Стоимость АКБ.
Стоимость щелочных и кислотных батарей может меняться в течение времени, но, кислотная батарея в любом случае будет дешевле щелочной. Стоимость любой аккумуляторной батареи находится в прямой зависимости от стоимости сырья, из которого производятся элементы ее конструкции и компоненты активной массы.

2. Стоимость электролита.
Для заливки щелочной АКБ потребуется 140кг калиево-литиевого электролита, плотностью 1,19-1,21г/см3. Стоимость электролита составляет, в среднем, 45,0руб./кг. Итого в сумме 6.300,00руб. Для заливки кислотной АКБ потребуется 120кг сернокислотного электролита, плотностью 1,27г/см3. Стоимость электролита составляет около 22,0руб./кг. Итого в сумме 2.640,00руб. (Для 22х6Р70 количество электролита составляет 130кг - на сумму 2.860,00руб.). При этом следует учитывать, что щелочной электролит подлежит полной замене не реже одного раза в год, поскольку он теряет свои электролитические свойства в процессе эксплуатации. Кислотный электролит заливается один раз и на весь срок службы батареи.

3. Экономия электроэнергии при зарядке батарей.
Кислотные аккумуляторы имеют меньшее внутреннее сопротивление, и, следовательно, более высокий К.П.Д., чем щелочные. Поэтому, при ее зарядке расходуется меньше электроэнергии. Что бы зарядить кислотную батарею, требуется отдать ей количество электричества, эквивалентное 130% емкости, для щелочной батареи, ввиду более высокого внутреннего сопротивления, этот показатель составляет 170%. Справедливости ради надо отметить, что с другой стороны высокое внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов делает их более устойчивыми к коротким замыканиям.

Оценочный расчет расхода электроэнергии на заряд аккумуляторных батарей:

3.1. Исходные данные для 36ТНЖ-300ВМП У2 (36ТНЖК-350П-II У2).
Uном=43.2В;
при заряде, к батарее должно быть приложено напряжение из расчета не менее 2.0В/элемент: Uзар=2.0х36=72.0В;
а) Iзар составляет 25% от емкости аккумуляторной батареи - 75.0А (87.5А), время заряда составляет 6ч: Wзар=Uзар х Iзар х tзар= 72.0х75.0х6=32.4кВт*ч. (Wзар= 72.0х87.5х6=37.8кВт*ч);
в) Iзар составляет 20% от емкости аккумуляторной батареи - 60.0А (75.0А), время заряда составляет 8ч: Wзар=Uзар х Iзар х tзар= 72.0х60.0х8=34.6кВт*ч. (Wзар= 72.0х75.0х8=43.2кВт*ч); 

3.2. Исходные данные для 22х5Р70 (22х6Р70).
Uном=44.0В;
при заряде, к батарее должно быть приложено напряжение из расчета 2.65В/элемент: Uзар=2.65х22=58.3В;
Согласно зарядной характеристике Wa, заряд кислотной батареи происходит в две ступени. Начальный ток заряда первой ступени составляет 20% от емкости аккумуляторной батареи - 70.0А (84.0А), начальный ток второй ступени составляет 10% от емкости - 35.0А (42.0А). Ток в конце заряда составляет приблизительно 5% от емкости батареи - 17.5А (21.0А). Для упрощения расчета будем ориентироваться на зарядную характеристику IU, при которой величина тока при заряде остается стабилизированной по величине в процессе всего времени заряда и составляет 15% от емкости аккумулятора – 52.5А (63.0А). Время заряда при этом составляет 8ч:
Iзар=52.5А (Iзар=63.0А);
время заряда составляет 8ч:
Wзар=58.3х52.5х8=24.5кВт*ч (Wзар=58.3х63.0х8=29.4кВт*ч)

При сравнении щелочной и кислотной батареи одинаковой емкости (350А*ч) видно, что экономия электроэнергии составляет ~ 54% на одну батарею за смену. Вывод, чем интенсивнее используется электропогрузочная техника с кислотными АКБ, тем более ощутимой будет экономия.

4. Ресурс работы.
Ресурс работы никель-железных батарей составляет от 500 до 1000 циклов заряд-разряд, для кислотных аккумуляторных батарей этот показатель составляет от 500 до 800 циклов заряд-разряд - для намазных АКБ и 1500 (у некоторых производителей до 1750) циклов заряд-разряд - для панцирных АКБ.

5. Стоимость зарядных устройств.
Для заряда щелочных батарей необходимо использовать устройства с зарядной характеристикой IU, т.е., со стабилизированной токовой характеристикой. Такой профиль заряда требует применения сложных электронных схем и более мощного трансформатора. Как следствие, такие агрегаты стоят в несколько раз дороже, чем устройства с зарядной характеристикой Wa, применяемой для тяговых кислотных батарей с жидким электролитом. Кроме того, такие устройства не обеспечивают автоматический уравнительный заряд элементов батареи после окончания основного заряда, а требуют дополнительной перенастройки.
Конкретная цена на зарядные устройства для различных типов батарей зависит от производителя устройств, но, в общем случае, ЗУ для кислотных батарей дешевле.

6. Продолжительность работы погрузочной техники.
Рабочее напряжение элемента никель-железной электрохимической системы составляет 1.2В, свинцового элемента - 2.0В. Следовательно, что бы получить аккумуляторную батарею нужного рабочего напряжения, кислотных аккумуляторов потребуется меньше, чем щелочных. Это делает кислотную батарею более компактной, что в свою очередь позволяет смонтировать в аккумуляторный ящик, предусмотренный для установки щелочной батареи, кислотную батарею большей емкости. Увеличивается продолжительность работы погрузочной техники на одной зарядке, уже нет необходимости проводить подзаряд батареи в обеденный перерыв, а это позволяет более эффективно проводить погрузо-разгрузочные работы. Кроме того, подзаряд батареи, с точки зрения химических процессов, протекающих в батарее, можно считать полноценным циклом «заряд-разряд». И применительно к щелочной батарее это еще больше сокращает ресурс работы батареи в календарном исчислении.

Приведенные расчеты не претендуют на абсолютную точность. Они позволяют сравнить и качественно оценить два типа аккумуляторных батарей. У кислотных батарей тоже есть свои недостатки: они более требовательны к качеству обслуживания, более чувствительны к перезарядам и глубоким разрядам. При постепенном переводе техники со щелочных батарей на кислотные потребуется разделить зарядные помещения, в которых заряжаются батареи разных типов. Совместная зарядка двух типов батарей по нормам взрывобезопасности категорически запрещена.
Но, в качестве тяговых аккумуляторов, в подавляющем большинстве случаев, свинцовые батареи имеют неоспоримые преимущества перед щелочными.

 

© Русток
www.rustok.ru
1999–2016

Все права защищены

Москва, ул.Угрешская , д.1/2

Тел. : +7 (495) 926-2963
email: info.rustok@yandex.ru
Установка на электропогрузчики и тележики российского производства кислотных тяговых аккумуляторных батарей. установка на электропогрузчики и тележики российского производства кислотных тяговых батарей.