Восстановление щелочных аккумуляторов в локомотивных депо

5.    Исследовательская часть.

5.1. Общие положения.

В ряде локомотивных депо успешно проводится восстановление щелочных аккумуляторов, параметры которых не удовлетворяют требованиям эксплуатации. Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при ремонте щелочных аккумуляторов.

Известен способ ремонта щелочного аккумулятора путем проведения разряда, промывки дистиллированной водой, введения активирующих добавок, удаления кристаллических отложений и вредных примесей с последующим активированием электролизом в дистиллированной воде и проведением контрольно-тренировочных зарядно-разрядных циклов в щелочном электролите.

Этот способ сложен, малопроизводителен и не обеспечивает снижения саморазряда, газовыделения и восстановление ёмкости и э.д.с.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ ремонта щелочного аккумулятора путём обработки сепараторов и положительных электродов водным раствором серной кислоты, промывки водой, нейтрализации в щелочном электролите и заряда

Этот способ обеспечивает восстановление ёмкости только на 30-50% от номинальной, т.е. недостаточно эффективен.

Целью настоящего изобретения (а. с. №1034559 главного эксперта сектора ремонта тепловозов ЦТ МПС Б.Н. Соколова) является повышение эффективности. Это достигается тем, что в способе ремонта щелочного аккумулятора, путём обработки сепараторов и положительных электродов водным раствором серной кислоты, промывки водой, нейтрализации в щелочном электролите и заряда, согласно изобретению, плотность раствора серной кислоты выбирают равной 1,25 – 1,27 г/см³, обработку этим раствором сепараторов ведут в течении 3-х часов, а положительных электродов в течении 20 – 30 секунд.

5.2  Технология восстановления.

Аккумулятор с повышенной емкостью или повышенным саморазрядом разряжают до нуля, сливают электролит, закрывают верхнюю крышку, извлекают блоки положительных и отрицательных электродов с сепараторами. Сепараторы обрабатывают водным раствором серной кислоты плотностью 1,25 – 1,27 г/см³ в течении 3 –х часов. Это время необходимо, чтобы гидроокислы железа и магнетита перевести в сернокислое железо, частично растворить его в воде и смыть с поверхности сепараторов, восстановив тем самым диэлектрические свойства сепараторов и снизив в несколько раз величину саморазряда. При продолжительности пропитки менее 3 – х часов на поверхности сепараторов сохраняется налет активной массы, в основном соединения железа. Дальнейшее увеличение времени обработки больше 3 – х часов на качество сепараторов никакого влияния не оказывает, т.е. не приводит к улучшению их диэлектрических свойств.

Положительные электроды обрабатывают водным раствором серной кислоты плотностью 1,25 – 1,27 г/см³ в течение 20 – 30 секунд.

После обработки в растворе серной кислоты производят промывку сепараторов и положительных электродов в воде и нейтрализацию в щелочном электролите. Отрицательные электроды обрабатывают водой сразу же после разборки, затем обрабатывают в водном растворе щелочи. После этого электроды собирают с сепараторами в блоки, устанавливают в корпус, заливают подщелоченную воду, приваривают крышку, сливают подщелоченную воду, заливают электролит нормальной плотности 1,17 – 1,19 г/см³, производят заряд, затем контрольный разряд и окончательный заряд.

Пример. Для испытания было отобрано 46 аккумуляторов марки ТПЖН-550 (одна батарея), которые по своему состоянию не удовлетворяли техническим требованиям, в т.ч. 27 аккумуляторов нулевых (имеющих повышенный саморазряд), 14 – имеющих недостаточное напряжение (в пределах от 0,2до 0,8 В) и 5 переполюсованных.

Эти аккумуляторы были разобраны, отремонтированы, собраны и испытаны.

Снятые с положительных и отрицательных электродов сепараторы погружали в водный раствор серной кислоты плотностью 1,25 – 1,27 и выдерживали 3 часа. Затем промывали в струе воды с целью удаления с их поверхности сернокислого железа.

Положительные электроды (полублоки) погружали в водный раствор серной кислоты плотностью 1,25 –  1,27 и выдерживали 25 секунд, затем незамедлительно промывали водой. При этом сернокислое железо легко смывалось с поверхности электродов (ламелей), а также частично из под сеток ламелей, а затем погружались вместе сепараторами в щелочной электролит.

 По внешнему виду положительные электроды до обработки имели бархатную поверхность черного цвета (FeOH, FeOOH), а после обработки – чистую глянцевую металлическую поверхность сребристого цвета, идентичную новым.

Смонтированные аккумуляторы были собраны, заряжены в течении 12 часов током десятичасового режима 150А, имели ЭДС 1,4 – 1,5 В, а при проверке на саморазряд по истечению 100 суток имели ЭДС 1,38 – 1,4 (обычно не выдерживают и 10 суток), имели емкость ( при первом разряде) 440 А и более – 27 аккумуляторов, а при 330 – 440 А – 6, 220 – 330 А – 9, 160 – 220 А – 4 аккумуляторов.

В период зарядки батареи температура (в конце цикла) составляла от +29 до +38⁰С (при температуре в помещении +12⁰С), что свидетельствует о нормальном ходе процесса зарядки и хорошем состоянии аккумуляторов.

Отремонтированная батарея испытана на работоспособность десятикратным пуском дизеля тепловоза (без подзарядки между пусками). После десятого пуска общее напряжение на зажимах батареи составляло 64В, а перед первым пуском 65 В.

Отремонтированная батарея признана пригодной к дальнейшей работе на тепловозе в качестве источника электрической энергии.

5.3  Пример расчета годового экономического эффекта.

Расчет выполнен согласно «Методическим указаниям по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений на железнодорожном транспорте».

Расчетная формула имеет вид:

  ,                                            (5.1.)

где  Э – годовой экономический эффект, руб.;

С₁, С₂ – эксплуатационные расходы в расчете на один аккумулятор в год, в базовом и новом вариантах, руб.;

Е_Н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Е_Н  = 0,15;

К₁, К₂ – удельные капитальные вложения в производственные фонды, соответственно в базовом и новом вариантах, руб.;

А₂ – количество аккумуляторов, восстановленных в условиях депо в год, шт.

После алгебраических преобразований формулу 5.1 можно записать в следующем виде:

,                                                 (5.2.)

Из формулы 5.2 видно, что при определении экономического эффекта необходимо и достаточно рассчитать изменения только тех статей и элементов издержек эксплуатации и капитальных вложений, на которые применение способа восстановления аккумуляторных батарей оказывает непосредственное влияние.