煤矿用特殊型铅酸蓄电池使用维护说明书.docx
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煤矿用特殊型铅酸蓄电池使用维护说明书
煤矿用特殊型铅酸蓄电池
使用说明书
（使用产品前，请阅读使用说明书）
产品执行标准：
MT658-2011《煤矿用特殊型铅酸蓄电池》
石嘴山市太西蓄电池有限责任公司
2012年3月第1版
煤矿用特殊型铅酸蓄电池
使用维护说明书
1概述
1.1主要用途和适用范围
煤矿用特殊型铅酸蓄电池（以下简称蓄电池）装入煤矿防爆特殊型电源装置，供煤矿防爆特殊型电机车作直流电源用。
1.2产品执行标准
MT658-2011《煤矿用特殊型铅酸蓄电池》
1.3产品特点
为确保井下使用安全，蓄电池内部、外部产生火花以及电池内部积聚氢气，本蓄电池还具有下列特殊结构特点：
1.3.1电池槽和盖采用高强度工程塑料，如ABS或乙烯丙烯聚体注射而成，塑料槽具有比硬质橡胶槽高得多的抗冲击强度，可防止在使用过程中因碰撞而槽壳碎裂致使电解液漏泄的现象发生，并能消除因槽壳碎裂和电解液泄漏及正负极短路而产生火花的可能性。
1.3.2蓄电池极柱设计为双极柱结构，既两个正极柱和两个负极柱，每个极柱应能单独承受回路电流；这样，即使其中一极柱损坏，也不会产生火花。
1.3.3电池间的连接采用焊接方式，即使连接导线的接头与电池极柱焊接成一体，可消除螺栓连接易松动而产生火花的缺陷。
1.3.4蓄电池极柱与导线连接的裸露带电部分采用可靠的绝缘保护套，以防金属异物从外掉入造成极间短路而产生火花。
绝缘保护套上有小孔，以供测量电池端电压之用。
1.3.5正极板底部采用塑料封底，上部横梁包有塑料绝缘套，以防止正负极短路。
1.3.6电池采用特殊排气栓如刚玉帽排气，特殊排气栓具有良好的透气性能，使氢气不易积聚，防止蓄电池气胀爆炸，同时又使用电澥液不能溅出。
1.4使用环境条件
1.4.1环境温度：
－200C～400C
1.4.2相对湿度：
≤85﹪
1.5产品型号构成及其代表意义
例如：
D330KT
煤矿用特殊型
蓄电池5小时放电率的额定容量（Ah）
蓄电池车用铅酸蓄电池
1.6蓄电池的基本参数及电气性能
表1蓄电池的基本参数
电池型号
极板数（片）
外形尺寸（毫米）
重量（公斤）
正极
负极
长
宽
高
无电澥液
带电澥液
D330KT
6
7
182
138
468
21
28
D385KT
7
8
182
138
468
25
33
D440KT
8
9
182
176
468
28
37
表2蓄电池的电气性能
5小时放电率
3小时放电率
1小时放电率
电流（A）
容量（Ah）
电流（A）
容量（Ah）
电流（A）
容量（Ah）
66
330
91
273
198
198
77
385
107
321
231
231
88
440
122
366
264
264
注：
（1）各种放电率的终止电压为1.70V。
（2）表2所列额定容量值均指蓄电池经过1－4次练习充放电循环，第5次容量而言；
（3）开始放电时，电澥液比重为1.280±0.01,g/cm3，温度应在20-40℃范围内
（4）放电结束后容量应换算成30℃时的容量，容量按下式换算之：
式中Ca实际容量；Ah
C-初始温度为t0时的容量（Ah）；
t0－初始温度；℃
0.006－温度系数。
1.7安标受控零部件
D330KT型煤矿用特殊型铅酸蓄电池主要零部件表
序
号
主要零部件名称
型号规格
材质
生产厂家
受控类别
1
正负极板
/
铅合金、铅粉
石嘴山市太西蓄电池有限责任公司
D
2
电池槽
D330KT型
ABS工程塑料
淮南众意塑料制品有限公司
D
3
特殊排气栓
D330KT型
刚玉
南京富友模具有限公司
D
4
隔板
325*164*1.2
PP
河北邢台华邦非织造布有限公司
D
D385KT型煤矿用特殊型铅酸蓄电池主要零部件表
序
号
主要零部件名称
型号规格
材质
生产厂家
受控类别
1
正负极板
/
铅合金、铅粉
石嘴山市太西蓄电池有限责任公司
D
2
电池槽
D385KT型
ABS工程塑料
淮南众意塑料制品有限公司
D
3
特殊排气栓
D385KT型
刚玉
南京富友模具有限公司
D
4
隔板
325*164*1.2
PP
河北邢台华邦非织造布有限公司
D
D440KT型煤矿用特殊型铅酸蓄电池主要零部件表
序
号
主要零部件名称
型号规格
材质
生产厂家
受控类别
1
正负极板
/
铅合金、铅粉
石嘴山市太西蓄电池有限责任公司
D
2
电池槽
D440KT型
ABS工程塑料
淮南众意塑料制品有限公司
D
3
特殊排气栓
D440KT型
刚玉
南京富友模具有限公司
D
4
隔板
325*164*1.2
PP
河北邢台华邦非织造布有限公司
D
注意：
上述受控零部件明细表中受控类别为D的为其它主要零部件，不能随意改变零部件的规格，维护或更换时必须和矿灯生产单位联系，采用相同规格的零部件。
2.蓄电池的结构特征与工作原理
2.1结构特征
2.1.1蓄电池正极板为管式极板，每片极板由14个套管排列组成，该管是由玻璃纤维编织，再经树脂处理制成，在管内装填活性物质，负极板为涂膏式极板。
2.1.2蓄电池正、负极间的绝缘物采用微孔橡胶隔板或微孔塑料隔板。
2.1.3电池盖内镶嵌有极柱套、装配时极柱焊接成一体，可避免使用中蓄电池极柱漏酸。
2.1.4电池槽与电池盖之间采用热塑封口。
2.1.5连接导线采用耐酸作用的绝缘铜芯软电缆。
2.2蓄电池的充放电特性（工作原理）
铅蓄电池充放电时正、负两极发生的化学变化过程可用下列方程式来表式：
（正极）（电澥液）（负极）（正极）（电澥液）（负极）
PbO2+2H2SO4+Pb
PbSO4+2H2O+PbSO4
从左向右表示放电过程，而从右向左表示充电过程。
上式表明，铅蓄电池在充电后，正极的活性物质是二氧化铅（PbO2）,负极的活性物质是海棉状铅（Pb），放电后两极的活性物质都转变成硫酸铅（PbSO4），而充电后又恢复为原来物质。
随着充放电的进行，电解液浓度也发生变化。
在放电过程中消耗了硫酸（H2SO4）,并生成了水（H2O），因此电解液浓度越来越小：
而在充电过程在中电解液浓度越来越大。
蓄电池充足电时电解液规定在1.280±0.010g/cm3，放电终了时电解液比重约在1.15g/cm3左右。
2.2.1充电特征
铅蓄电池的端电压随充电的过程而变化，将电池端电压随充电时间的变化绘制成电压――时间曲线，称为蓄电池的充电曲线。
在充电时期，电池的端电压升高很快。
这是由于极板的活性物质还原为二氧化铅和海棉状铅时，在活性物质微孔内形成的硫酸骤增，来不及向极板外扩散，因此电池电势增高。
同时电池的内电压降骤增，故电池电压升高很快。
充电中期，由于活性物质微孔中硫酸比重的增加速度和向外扩散的速度渐趋平衡，故电势增高渐慢。
充电后期，极板表面上的硫酸铅已大部分还原为二氧化铅的海棉状铅。
如继续充电，则电流使水大量分解，在两极上便有很多气泡析出。
在负极板旁析出氢气，部分气泡吸附在极板表面，致使负极板的外表逐渐为氢气所包围。
氢为不良导体，因而增加了内阻。
同时在正极板旁析出氧气，正极板逐渐被氧气所包围，形成过氧化电极，提高了正极电位。
由于蓄电池的内阻增加和电极电位的提高，因此端电压又继续上升。
蓄电池的普通充电是分两阶段进行的，第一阶段充电电流充电8小时改为第二阶段充电电流时，由于充电电流减低，故电池端电压也降低，但随着充电继续进行，端电压又逐步上升。
当极
板上的活性物质已全部还原为充足时的状态，水的分解也渐趋饱和，电解液只见沸腾，而端电压保持稳定不变。
此后不论充电的时间再长，电池的电压也不再增加，只是无谓地消耗电能进行水的分解。
这可用下列方程式来表示
2H2O→2H2↑+O2↑
2.2.2放电特性
充电后的电池，如以稳定不变的电流进行继续放电，将电池端电压随放电时间的变化绘制成电压――时间曲线表，称为蓄电池的放电曲线。
蓄电池不同放电率的放电曲线如图3所示。
放电开始时，电池电压下降很快。
为是由于极板微孔内形成的水份骤增，使微孔内的电解液比重骤减的缘故。
至放电中期，极板微孔中的水份生成与极板外比重较高的电解液的渗入取得了动态平衡而使微孔内的电解液比重下降速度大为缓慢，故端电压的降低也缓慢。
放电末期极板上的活性物质大部分已变为硫酸铅，由于硫酸铅的体积较大，在极板表面和微孔中形成的硫酸铅使极板外电解液渗入困难，因此，在微孔中已稀释的电解液很难和电池槽内的电解液相互混合，所以蓄电池的电压降落很快，当电压降至临界值（即终止电压）时，放电便告终了，应立即停止放电，以免影响电池的使用寿命。
如继续放电，此时极板外的电解液几乎停止渗入极板活性物质微孔内部，微孔内电解液几乎都变为水，因此电压急剧下降。
如停止放电，则蓄电池的电压立即上升，并随着极板活性物质微孔中电解液的扩散，电压将回升至2伏左右。
放电开始时，电池电压下降很快。
这是由于极板微孔内形成的水份骤增，使微孔内的电解液比重骤减的缘故。
至放电中期，极板微孔中的水份生成与极板外比重较高的电解液的渗入取得了动态平衡而使微孔内的电解液比重下降速度大为缓慢，故端电压的降低也缓慢。
放电末期极板上的活性物质大部分已变为硫酸铅，由于硫酸铅的体积较大，在极板表面和微孔中形成的硫酸铅使极板外电解液渗入困难，因此，在微孔中已稀释的电解液很难和电池槽内的电解液相互混合，所以蓄电池的电压降落很快，当电压降至临界值（即终止电压）时，放电便告终了，应立即停止放电，以免影响电池的使用寿命。
如继续放电，此时极板外的电解液几乎停止渗入极板活性物质微孔内部，微孔内电解液几乎都变为水，因此电压急剧下降。
如停止放电，则蓄电池的电压立即上升，并随着极板活性物质微孔中电解液的扩散，电压将回升至2伏左右。
蓄电池端电压的变化与放电电流放电的大小有关，蓄电池若以大电流放电时，到达终止电压的时间短；如以较小电流放电时，到达终止电压的时间长。
放电至终止电压的快慢叫做放电率，放电率可用放电电流和大小，或者放电到达终止电压的时间长短来表示。
例如330安时的蓄电池，
始终保持以66安培的电流放电，5小时后达到终止电压。
如用电流表示放电率，则为66安率；如以时间表示，则为5小时率。
普通放电率都用时间表示，如5、3、1小时率等。
3.使用方法
3.1电解液的选择和配制
3.1.1蓄电池用电解液是由浓硫酸与蒸馏水配制而成。
浓硫酸应采用蓄电池用硫酸。
硫酸的成份及所含杂质量，对电池寿命有一定影响，所用的硫酸及蒸馏水应符合下列规定：
表3硫酸及蒸馏水的指标
指标名称
硫酸
蒸馏水
1、硫酸（H2SO4）含量%,>
2、不挥发物%，<
3、锰（Mn）含量%，<
4、铁（Fe）含量%，<
5、砷（As）含量%，<
6、氯（Cl）含量%，<
7、氮的氧化物（N2O3）含量%，<
8、外观
92
0.03
0.00005
0.005
0.00005
0.0005
0.00005
无色透明
0.03
0.00005
0.0004
没有
0.0001
0.00005
无色透明
配制电解液时浓硫酸与蒸馏水之配比可参照表4所列的数量。
表4浓硫酸与蒸馏水的配比
电解液比重
体积比
重量比
浓硫酸
蒸馏水
浓硫酸
蒸馏水
1.240
1.250
1.260
1.300
1
1
1
1
3.7
3.4
3.2
2.6
1
1
1
1
2.1
2.0
1.9
1.5
注：
a.表列配合量之比是估计量，在配制时仅做参考，主要以用比重计实际测得的比重为准。
b.表列电解液比重是指环境温度在20℃时之比重。
c.表列浓硫酸比重为1.835g/cm3.
3.1.2配制电解液用的容器应采用耐酸耐温的容器，配制前先将容器内部清洗干净。
再根据所需要的数量按表4所列配比分别计算好浓硫酸及蒸馏水的需要量，把蒸馏水先倒入洗净的容器内，
然后将一定数量的浓硫酸缓慢地倒入蒸馏水中，用耐酸棒进行充分搅拌，切不可将蒸馏水倒入浓硫酸内，以免沸腾造成人身事故。
3.1.3刚配制好的稀硫酸电解液温度较高，不可注入蓄电池内，等温度下降到40℃以下时方可注入蓄电池内。
在注入前必须将电解液的比重调整至1.260±0.01g/cm3.，以30℃为准。
如果电解液的温度不在30℃时。
可用表5校正之。
表5
温度℃
比重
温度℃
比重
温度℃
比重
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
1.2570
1.2563
1.2556
1.2549
1.2542
1.2535
1.2528
1.2521
1.2514
1.2507
1.2500
1.2493
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
1.2486
1.2479
1.2472
1.2465
1.2458
1.2451
1.2444
1.2437
1.2430
1.2423
1.2416
1.2469
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
1.2402
1.2395
1.2388
1.2311
1.2344
1.2377
1.2300
1.2333
1.2366
1.2399
1.2322
倘若电解液的温度不在30℃，电解液比重也可按下式换算：
Ｄ30＝Ｄt+0.0007（t－30）
式中：
Ｄ30――换算成30℃时的比重；
Ｄt――在温度t度时实际测得的比重；
0.0007――比重的温度系数
3.2充电方法
3.2.1使用前的检查：
新蓄电池或蓄电池组开箱后使用对新电池作全面检查。
先把电池表面灰尘擦拭干净，然后检查电池槽、电池盖是否损坏，封口是否严密牢固，蓄电池工作栓（即刚玉帽）是否透气。
如发现问题，应在注入电解液前及时更换。
3.2.2把各蓄电池的刚玉帽旋下将配制好的比重为1.260g/cm3的稀硫酸温度应在22－34℃之间注入蓄电池内，放置2-4小时左右，注入量以液面高于多孔保护板15-20毫米为准。
如电解液温度过高，可采取降温措施，风冷或水冷，若用清水降温，应先将刚玉帽旋上，待液温降至40℃以下时，再将刚玉帽旋下，然后进行充电。
3.2.3充电前检查电池串联连接是否正确，防止反极和短路。
检查方法：
用直流电压表逐个检查单只蓄电池的端电压，观察其极性是否与蓄电池盖上所标注的正负极相同。
否则应立即采取措施，将该蓄电池取出，另换一只新电池。
3.2.4各种整流器和充电机均可作为电池充电的直流电源，其输出电压应较蓄电池组的额定电压高50%，电流应不小于蓄电池5小时放电率的电流。
3.2.5充电时蓄电池组正极接电源正极，负极接电源负极。
3.2.6蓄电池的充电分为初充电和日常充电。
初充电就是蓄电池经注入电解液后的第一次充电，初充电后的各次充电均为日常充电。
由于蓄电池在贮存期间负极海棉状铅与空气接触氧化成氧化铅，而且正负极板制成后其活性物质未充分形成，因此在使用前必须经过较长时间的初充电，初充电的好坏对蓄电池的初期容量影响较大，必须很好注意。
在初充电过程中不准中间停电，并且注意液面高度及时补充蒸馏水。
日常充电采用恒流充电法，分两个阶段进行。
蓄电池初充电和日常充电按表6进行。
表6初充电和日常充电表
电池型号
初充电
日常充电
第一阶段
第二阶段
第一阶段
第二阶段
电流（A）
时间（h）
电流（A）
时间（h）
电流（A）
时间（h）
电流（A）
时间（h）
D330KT
34
36-40
17
32-36
46
8
23
4
D385KT
39
36-40
20
32-36
54
8
27
4
D440KT
44
36-40
22
32-36
62
8
31
4
注：
a.表内充电电流及时间仅供参考，如果蓄电池贮存时间过长或充电齐备输出电流小于表内规定的电流数，可适当延长充电时间。
b.开始用第一阶段电流充电，当每只单体电池端电压升至2.4伏特以上时，改用第二阶段电流充电。
c.电池达到充足电时的现象是，电压及电解液比重在3小时内基本上不再上升，电解液表面冒出大量均匀的气泡。
3.2.7电解液比重的调整
初充电终期应调整电液比重为1.28±0.010（30℃），如电液比重过高，用蒸馏水调整，如电液比重过低，则用比重1.300硫酸来调整。
经调整后，再继续充1小时左右，使其均匀，电液比
重合格后，调整电解液液面至规定高度。
3.2.8容量检查
初充电结束后，静止1小时，然后用可变电阻器或水阻以5小时率放电电流进行放电，作容量检查，所得结果换算成30℃的容量。
如达不到额定容量，则以日常充电法进行充电，再次作容量检查，在5次容量检查内达到额定容量者，即认为电池容量合格，可进行正常使用。
3.3蓄电池的日常维护和管理
3.3.1电池经使用后交充电房进行充电时，每次都应该详细检查，观察电池槽盖有否损坏，电解液是否干涸，封口是否严密牢固等现象，发现问题及时处理或更换，并将情况记录在记录本上。
3.3.2旋下刚玉帽，抽查放电后电池电液比重，判别电池是否有过放电，如有过放电，在充电时应延长充电时间以达到充足电程度。
3.3.3按日常充电法进行充电。
充电时，每隔一小时记录标示电池的端电压、电液比重和温度。
3.3.4日常充电进行到第二阶段时补充蒸馏水，但在充电过程中，随时注意液面高度，及时补充蒸馏水，切忌加酸。
3.3.5充电终期，电解液比重应在1.280±0.010（30℃）否则应调整电液比重。
3.3.6刚玉帽的清洗
蓄电池每使用一次，刚玉帽也须用水清洗一次，清洗后，晾干再使用，使其透气畅通。
3.3.7当每次蓄电池充电结束后，静置1小时左右，让电池内的气体排出，再将刚玉帽旋上，将蓄电池表面的酸液探试干净，即可交付使用。
3.3.8电池表面清洗的漏电流检查
当用第一阶段的电流充电终了时，应停止充电，旋上刚玉帽，用清水冲洗蓄电池表面的煤尘和酸液，旋下刚玉帽，继续以第二阶段的电流进行充电，每次充电结束后，应检查电源装置的漏电流值。
电池任一级柱对地漏电流值。
2.5吨机车不大于100毫安。
5吨机车不大于60毫安。
相邻两蓄电池极柱间漏电流应不大于100毫安。
检查对地漏电流的方法：
将万用表拨到毫安档，然后将万用表的正极接蓄电池的正极柱上，万用表的负极接电池箱的外壳钢板上，此时万用表指针所指的数值就是漏电流值，如果漏电流值为负，则须将万用表的两个极掉换一下即可。
检查极柱间漏电流时，应将万用表正负极分别接在极柱和极柱周围的盖体上。
3.3.9蓄电池容量检查
蓄电池每使用三个月作一次容量检查。
充电后，容量检查放电前应调整电解液比重。
3.3.10刚玉帽透气性能检查
蓄电池每下井使用一个月对刚玉帽透气性能作一次检查。
在空气流量为396毫升/分时，刚玉帽内压在干态和湿态时分别不大于5和15毫米水柱。
4.蓄电池使用和维护中注意事项
4.1蓄电池在运行过程中必须避免过放电。
4.2不同容量的蓄电池一般不准串连在一条线路进行充电，在充电过程中不应中途停电，特别是蓄电池的初充电更要注意。
4.3当蓄电池充电时，内部有大量气体产生，因此必须把刚玉帽旋下，这样可使气体顺利排出，否则蓄电池有爆炸危险。
蓄电池交付使用时，应把刚玉帽旋紧，以免使用时因振动而掉出。
4.4蓄电池经常使用以后的充入电量应比输出电量多25～35%，但有时蓄电池的新旧程度不同及蓄电池的内在质量优劣也会影响安时效率的高低，因此蓄电池充足与否，主要视其充电时电压，电解液比重和液面冒气情况为准，千万不要给过量充电。
4.5在充电过程中电解液的温度不得超过45℃，若有超过45℃的趋势，应设法使其冷却。
若采取降温后，温度仍不下降，则要减小充电电流或暂时停止充电，待电解液温度下降后再继续充电。
4.6充电时必须经常检查连接导线和接头有无异常。
如松动、脱落、断路、冒白烟或温升过高等现象，如有异常，必须排除后才继续使用。
4.7必须在充电后期而不在放电后补充蒸馏水，并应补水到液面高于多孔保护板15—20毫米，不得补水过多。
因充电时液面要升高，如在放电后补水到规定高度，充电时电解液就会从注液孔冒出，造成电解液比重过低和漏液，致使电源装置电流值增大。
4.8蓄电池电解液应用硫酸（或化学纯试剂硫酸）和蒸馏水进行配制，不得使用工业用硫酸（或杂质很多的硫酸）和河水或井水进行配制，切勿将水倒入硫酸中，以免因液面温度突然升高沸腾导致硫酸飞溅伤人。
4.9要绝对保证电池极性连接正确，电池正极连接充电器正极，负极连接充电器负极，否则将损坏电池。
4.10使用过程中，电解液温度不得超过55℃。
否则将严重缩短电池使用寿命。
4.11电池必须在装入电源箱并按要求组装好电源装置后才能在井下使用。
4.12必须在通风良好的充电硐室内才能对蓄电池进行充电。
5.故障分析和处理
蓄电池在日常使用过程中，可能会出现以下故障，一般要采取以下处理方法：
故障现象
原因分析
处理方法（以D330KT型蓄电池为例）
（1）容量显著降低；
（2）电解液的比重下降，低于正常值，比其它蓄电池同期比重要低。
（3）充电过程中，端电压上升很快，高达2.9～3.0伏；而在放电过程中，端电压降低很快，甚至1～2小时就降至1.8伏左右；
（4）充电过程中过早大量出气。
极板硫酸盐化。
正常的蓄电池放电时正负极的活性物质大部分变为松软细晶粒的硫酸铅，在充电时很容易恢复为原来的二氧化铅和海绵状铅。
如果蓄电池使用不当，如长期处于充电不足、液面低，极板长期外露、电解液比重过高，过放电后未及时充电以及贮存，蓄电池的温度过高等，则在极板表面生成致密、坚硬、晶粒粗大的硫酸铅层，这种硫酸铅堵塞极板孔，妨碍电解液渗透，增加电池电阻，要充电时不易变为活性物质，致使极板容量大为下降。
这种现象称极板不可逆的硫酸盐化，
（1）过充电法：
适用于一般硫酸化不严重的蓄电池。
注入蒸馏水，使液面超过多孔保护板15～20毫米，用40安培电流充电，当电压上升至2.5伏时停充半小时，再以减小一半的电流充电，充至有大量气泡时停充半小时，再用10安培电流充电24小时，调整电解液比重为1.280（30℃）即可。
（2）反复充电法：
适用于硫酸化比较严重蓄电池（容量损失达50%）。
将蓄电池游动酸抽出，注入蒸馏水至液面高于多孔保护板15～20毫米，用20安培电流充电，当电压升至2.5伏时，停充半小时，再用5安培电流充电，充电到有大量气泡产生时，停充半小时，再继续充电至电压、电解液比重不变。
调整电解液比重为1.26.±0.01.静置一小时，用66安培电流放电，到单体蓄电池端电压为1.70伏时停止放电，
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