煤矿监测电源箱备用电源极板硫化修复方法研究.pdf

媒矿机电
2015年第3期
黄靓,张宏.煤矿监测电源箱备用电源极板硫化修复方法研究J」.煤矿机电,2015(3):46,10.doa:10.
16545/j.cnki. cmet.2015.03.002
煤矿监测电源箱备用电源极板硫化修复方法硏究
黄靓,张宏
(平页山T业职业技术学院,河南平项山467000
摘要:针对渫矿安全监测电源箱中备用电源的极板硫化间题,从极板硫化原因出发,提出了
种基于超声波的电池极板硫化问題修复解决办法。该办法利用超声波在液体介质中的空化效
应,达到清除电池极板上附着的硫酸铅晶体效果,从而解决因极板巯化问题引起的电池放电时间
豆、使用寿命严重短等一系列问题。该修复方法经实验结果,达到了设计要求。
关键词:极板;硫化;超声波;修复
中图分类号:TM912
文献标识码:B
文章编号:101-0874(2015)03-0004-4
Research on Backup Power Polar Plate Sulfide Repairing Method of
Mine Monitoring Power Box
ag, Zhang Hong
Industrial Vocational Technalogy Callege, Pingdingshan 4670%0. China
Abstract In view of the problem of backup power polar plate sulfide in the coal mine safety monitoring power
box, starting from the reason of plate sulfide, proposes a polar plate sulfide repair solution based on ultrasonic. This
ethod using the ultrasonie cavitation effect in liquid medium, to achieve the effect of removing the PS4 crystal
atlached to the battery plate, so as to solve a series of problems because of the plate sulfide such as battery
discharge time is short, service life is seriously shorten e. This repair method achieves the design requirements
after experiment
Keywords polar plate; sulfide; ultrasonic; repairing
源箱屮备用电源的更换要求上分州格,在井下不允
0引言
许开箱更换电池,必须先将问题电源箱搬运至地面
煤矿安全规程》第160条中规定:矿井安全监维修地点,调试正常后再运至井下使用,故更换也带
控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的米了繁重的体力劳动。摒统计,一座年产300万t
全部功能。当主机或系统电缆发生故障时,系统必的大型矿井至少要安装50台电源箱,而每台电源箱
须保证甲烷斷电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功按每两年更换一次电池计算,每年投入的比池更换
能;当电网停电后,系统必须保证正常工作时间不小成本就要多达15万元。因此,基于上述问题,本文
于2h
提出一种利用超声波技术解决蓄电池极板碗化问题
电源箱备用电源的铅酸菩电池长吋间处于连续的设计
浮充状态,其内部的电极板上附着有较厚的硫酸铻
晶体,严重影响电池的放电时间,会造成连续电池放1铅酸譜电池极板硫化原因分析及对策
电时间低于2b,甚至达不到30min的情况。一
根据蓄电池的双硫酸盐化论,蓄电池在每次放
电网停电,电源箱无法保障安全监控系统正常工作,电后,正负板的不活性物质均转变为碗酸铅,充
给煤矿安全生产带来了极大的安全胞患。同时,电电后各自还原回不同的活性物质。而当出现经常过
万方数据
2015年第3期
煤矿机电
放电、小电流深放电、低温大电流放电、补充电不及的电压、电流及硫酸铅附着厚度等信息,如采集到的
时、充电不充足、酸液密度过高、电池内部缺水、长期信息达到修复设定值,微处理器发出控制指令,启动
搁置等情况时,极板表面的硫酸铅堆积过量,且在电超声波发射换能器发出超声波,对电源箱备用电池
解液中溶解,呈饱和状态,这些硫酸铅微粒在温度、进行修复,当数据采集电路采集到的数据低于修复
酸浓度的波动下,重新结晶析出在极板表面。由于设定值时停止修复。
硫酸铅是难溶电解质,硫酸铅晶体使极板表面积减
小,且硫酸铅导电性较差,阻值大,致使电池在止常3硬件设计
的充电中欧姆极化、浓差极化增大,充电接受率降
1电池数据采集电路设计
低,在活性物质尚未充分转化完成时,极化电压产生
1.1电池电压检测电路
水分解,电池迅速升温,使充电不能继续下去,进而
蓄电池硫化不严重时,其电池电压大约在
活性物质转化不完全,因此成为电池容量降低及寿12.5V左右,硫化严重时,其电池电压大约为11V,
命缩短的主要原因
通过电压检测电路对电池开路电压进行检测,即可
提高铅酸蓄电池使用寿命及其可靠性,是相关得到蓄电池硫化程度及修复程度的相关参数之
生产企业和专家学者研究蓄电池的主要方向。目前该参数是电池硫化程度的主要参数。电池电压检测
常用的方法包括:水疗法、充电法、化学修复法、脉冲电路工作原理见图2。
修复等,而利用这些方法修复煤矿监测系统电源箱
蓄电池?采样电路电压衰淑、AD转换→单片机
备用电源的前提条件是:必须先将电源箱运至地面,
放大电路
电路
拆装后再进行修复,这样增加了电池修复的成本与
图2电池电压检测电路框图
工作量。若能在电源箱内部加装一个超声波极板硫
采样电路获取蓄电池电压后,经过由运算放大
化修复电路,此问题就可迎刃而解。
器构成的电压放大电路进行放大,输出的电压信号
2超声波硫化修复电路工作原理及总体结构
通过单片机内部的M/D模块,将模拟电压信号转换
为数字信号送给单片机。
2.1工作原理
3.1.2电池温度检测电路
超声波硫化修复电路是基于超声波在液体介质
蓄电池充电电流较大且硫化情况严重时,电池
中的空化效应实现的,该电路⊥作原理是:通过超声在充电过程中会产生大量热量,使电池温升较高,通
波发射换能器发出超声波,将能量较高的功率超声过电池温度檢测电路,可以对蓄电池在修复过程中
频源的声能转换成机械振动,通过铅酸蓄电池的外及修复后进行温度检测及高温保护。其工作原理见
壁,将超声波辐射至电池槽中的电解液中。由于受图3。
釗超声波的辐射,槽内电解液中的微气泡在超声波
温度
单片
的作用下保持振动,破坏了PSO4晶体在极板表面
传感器?采样电路电压放大AD转换
电路
电路
的附着,从而使P,SO晶体被剥离,同时,气体型气
图3电池温度检測电路框图
泡的爆裂对极板表面进行擦洗,从而完成硫化极板
本设计采用集成温度传感器将电池充电时的温
的修复,延长电池使用寿命,保证了煤矿监测备用电
度信息转换为电压输出,该