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卷繞式鉛酸蓄電池在水情自動測報系統(tǒng)中的應用

作者: 時間:2010-04-07 來源:網(wǎng)絡 收藏

概述

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/180945.htm


傳統(tǒng)上,北方高寒地區(qū)的到了冬天就必須將設備拆回,然后到了來年春天再重新安裝,這就給造成了相當大的安裝維護工作量。隨著人們對化程度要求的進一步提高,這一問題也越來越引起人員的關注。

1 水情自動測報系統(tǒng)的低溫特性

影響水情自動測報系統(tǒng)低溫工作特性的因素很多。首先,早期的數(shù)據(jù)采集器或通信設備由于電路設計原因,其工作溫度范圍較窄,無法適應低溫條件下的工作;其次,水面結(jié)冰帶來的水位測量問題也是限制水情自動測報系統(tǒng)低溫工作的一大原因;再次,由于水情自動測報系統(tǒng)一般安裝在野外無人職守的環(huán)境,現(xiàn)場沒有交流供電,因此一般只能采用太陽能+浮充供電的工作方式。而傳統(tǒng)水情自動測報系統(tǒng)使用的均是閥控式密封。由于低溫條件下,的電解液有可能結(jié)凍而無法正常工作,其最低工作溫度一般只能到-10℃左右。

隨著技術的發(fā)展,水情自動測報系統(tǒng)的電子設備使用的都是工業(yè)級產(chǎn)品,其工作溫度范圍已經(jīng)不成問題,例如國網(wǎng)電科院的水情自動測報系統(tǒng)設備的核心數(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,水位測量也有了更多的方式,如超聲波、激光水位計等非接觸式測量方式,均可解決水面結(jié)冰帶來的問題。

由于蓄電池無法適應-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測報系統(tǒng)低溫工作范圍的主要因素。

為了克服低溫天氣帶來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)來保證蓄電池所處環(huán)境的溫度范圍保持在-10℃~+50℃,當系統(tǒng)在檢測到氣溫低于-10℃時,便可啟動加熱設備加熱;而在氣溫高于+50℃時,系統(tǒng)則啟動風扇進行散熱降溫,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候,系統(tǒng)的正常工作時間將大大降低。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的影響,另一方面還具有較好的防雷能力,因此在水情自動測報系統(tǒng)中得到了廣泛的,但這種方式只適用于遙測雨量站的安裝,對于帶水位或其它水文量測量的水文站來說,則不太適合。

鑒于以上種種原因,水利系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的相關標準,對水情自動測報系統(tǒng)規(guī)定的最低工作溫度也儀為-10℃和-25℃。

然而,隨著卷繞式蓄電池的推廣,這一問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開發(fā)的新產(chǎn)品。鉛酸蓄電池的工作過程就是鉛和酸之間的化學反應過程,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,它的機械強度勢必要減小,為了解決這一問題,人們將正極板、隔板、負極板交替疊放,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,卷繞式鉛酸蓄電池都是西方發(fā)達國家的一張技術王牌。據(jù)報道,美國在上世紀60年代就開始研究卷繞式鉛酸蓄電池。西方少數(shù)發(fā)達國家也把卷繞式鉛酸蓄電池在軍事(裝甲車、坦克、潛艇等)等特殊領域。在軍事測試中,這種特種電池被子彈擊穿后,仍可快速啟動戰(zhàn)車或其它軍事裝備。經(jīng)過海灣戰(zhàn)爭的考驗,這種電池組被稱之為“美國戰(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做成獨特的螺旋式卷繞。由于其使用的是固態(tài)酸,因而避免了電解液凍結(jié)的問題,同時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,而正是這些改進使其具有區(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,其機板與機板之間的間隙極小,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,更沒有液態(tài)酸可冰凍,也不存在電流輸出減少的問題。根據(jù)美國SAE測試標準,卷繞式鉛酸蓄電池可在-55℃~75℃范圍內(nèi)安全快速起動和牽引工作,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測報系統(tǒng)低溫條件工作的根本原因。


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