无人自动气象观测站铅酸蓄电池的常见故障与解决方案分析

金之川

摘 要：无人自动气象观测站可弥补边远、高寒高海拔、人口稀少、气候恶劣、环境艰苦地区的气象站点密度不足；可显著加强气象部门对气象灾害的监测能力。铅酸蓄电池作为无人自动气象观测设备的供电单元，在地面气象数据采集中显得尤为重要。大多数的无人自动气象气象观测设备使用的蓄电池都可以通过太阳能电池板过完成充电，但是极容易受到天气影响，常发生失水、硫酸化、失热以及漏液腐蚀电极等问题，导致蓄电池充电故障、电压不稳甚至无法供电，对气象观测所得数据采集与传输产生影响。因此，针对无人自动气象观测站铅酸蓄电池常见的故障，采取科学有效维护和维修措施，确保铅酸蓄电池的正常运行至关重要。

关键词：无人自动气象观测站；铅酸蓄电池；电池故障；维修对策

一、前言

自铅酸蓄电池投入使用以来，经过了漫长的发展过程，铅酸电池无论是理论、产品类型，还是电池的性能方面都有了很大的进步，被广泛运用于交通、军事、通信、电力以及航空等多个领域中，但是蓄电池实际使用时还是会出现各类故障，故障严重时甚至会造成人重大人员伤亡和财产损失，因此，针对铅酸蓄电池可能会发生的故障及成因进行分析，为故障排除提供具体依据，是确保蓄电池的正常使用功能的关键。

二、无人自动气象观测站铅酸蓄电池常见故障分析

1.蓄电池失水故障。

电池失水主要是指电解液当中的水份经过电解后产生氢气与氧气并离开电池，导致电解液量持续减少，液面低于其下限数值甚至出现干涸，原因主要为：（1）板栅被腐蚀，导致铅转化成为二氧化铅，吸走水中的氧成份。（2）充电的电流太大，导致电池内体的温度升高，加剧水分的电解作用，增加氢气和氧气的排除量，导致电池水份大量流失。（3）正、负电极的自放电使板栅与导电部件均发生铅氧化，导致正电极被腐蚀失水[1]。（4）为使电池的容量更大，生产时厂家会增加蓄电池内部硫酸比例，导致电池硫化情况加剧，破坏其负极板氧循环功能，水份流失增加硫酸比例，两者形成恶性循环。

2.硫酸盐化故障

硫酸盐化主要是指于电池的正极板位置出现一层导电性能不良的白颜色粗晶粒硫酸铅，使得电池进行常规充电时，无法将其全部转变成为铅或者二氧化铅的一种现象，原因包括3个方面：（1）电池长时间充电量不充足，无法及时进行充电，致使产生的硫酸铅其中一部分溶解在电解液中，且受到温度变化的影响再次进行析出或者溶解，沉积之后产生大晶体；（2）长时间过量或者小电流放电，导致极板深部位置的活性物质于孔隙内部产生硫酸铅；（3）电解液的液面太低，导致电极上部和空气产生氧化作用，电解液和氧化位置接触之后产生无法溶解的大晶粒硫酸铅。

3.电池漏液故障

电池漏液主要是指蓄电池的外部位产生酸液，引发这一故障的原因包括以下几个方面：（1）在生产、搬运以及使用蓄电池的过程中塑料壳体受到损伤，并破裂。（2）电池的安全阀螺纹和电池盖上部的螺纹存在间隙，导致安全阀上面的橡胶出现腐蚀老化现象。（3）蓄电池的槽盖件壳体有细小裂纹产生；（4）极柱端子位置，其电解液的路径过短，致使电池内里的正极板没有足够的生长预留空间，由于端柱爬酸腐蚀与正极板生长两个方面的影响，致某个电池的极柱端子出现漏液[2]。（5）电池加酸过量，形成富液状态，阻碍氧气的再化合通道，增加蓄电池的内部压力，一旦压力过大开启安全阀，就会放出氧气带酸雾，引起漏液故障。

4.电池热失控故障

蓄电池热失控主要是指电池处于充电状态进出现严重的发热现象，导致电池的壳体因热度达大出现变形甚至壳体破裂的情况，纠其原因主要包括：（1）铅酸蓄电池的失水情况过于严重，正负极之间的间隔板出现收缩或者变形，正负极的活性物质其本身的附着力降低，甚至是软化脱落，导致蓄电池的内阻增加，内部的氧循环气路通畅，正极板产生的氧气于负极板上直接产生氧循环作用，产出大量热能。（2）铅酸蓄电池当的水分热容量过大，而失水大幅度减少了电池的热容量，导致电池温度快速升高，引发热失控。（3）电池组之间不均衡或者某一个单格的功能失效，进行充电时，由于电压处于恒定状态，如果单格电池的电压无法升高，增加充电的时间，就会导致其它单格电池的电压增加，一旦电压超过了电池组的标准值，整个电池组均会因为过度充电而增加发热析气量[3]。

三、无人自动气象观测站铅酸蓄电池常见故障与电压不稳解决对策分析

1.及时为铅酸蓄电池补水

在对铅酸蓄电池进行补充水操作时，需要注意以下几个方面：（1）补水不宜过满，否则充电时，水份会从蓄电池盖部位的小孔内溢出，由于电解液具有导电作用，此时，若水流入到蓄电池正、负极中间，就会造成自放电回路，因此，要及时擦掉电解液。（2）杂质会对蓄电池造成很大的危害，导致蓄电池出现自放电现象，減少其使用寿命，所以在进行蒸馏水注入时，必须严格控制水的纯度，禁止使用自来水、矿泉水以及饮用纯净水，以免水中的铁、铜以及铝等等金属元素与蓄电池内的电解液接触。（3）在对铅酸蓄电池进行充电修复时，电解液当中的水分会受到电解与蒸发的影响大量减少，使得液面降低，此时应该及时进行蒸馏水补充。

2.硫酸盐化故障解决对策

（1）如果蓄电池的硫酸盐化情况并不严重，可以通过长时间的小电流重复充电方式进行解决，先于电池内加入适量的纯水，之后以每第一次充电时第二阶段的电流进行连续的过量充电，当电解液内产出一定数量的气泡或者电解液的密度到达到标准时表示电池处理成功。（2）如果硫酸化情况严重，则需要以硫化充电法进行处理，该方法主要是通过反复充放电的方式排除故障，同样于电池内加入定量的纯水，并静置一至两个小时，再使用0.05C充电使得电解液密度上升到一定数值后，再改成0.02C放电，持续两小时，之后使用0.02C充电，直至冒出均匀气泡，以此重复数天，等到采用0.05C放电进行检查时，电池的容量超过蓄电池额定容量数值的80%，表示去硫化成功[4]。

3.电池漏液故障解决对策

（1）对电池壳体外观进行全面检查，若因外壳裂痕而漏液，马上将外壳更换；（2）槽壳封闭如果采用胶封，尽量采用溶解类的密封胶作密封处理， 确保电池和槽盖完全融合，确保电池的密封性；如果采用热封，应依据电池槽盖所用的材料，对热容的温度与时间进行严格的控制，确保热容表面的清洁度，并及时将电池的内应力去除，以免槽盖产生裂纹产生。（3）增加电池极柱端子和密封胶层的厚度，使得蓄电池爬液的路径与腐蚀漏液的时间增加；（4）选用耐老化性能较好的橡胶进行安全阀的制作，并对安全阀进行定期更换，确何安全阀的安全性与开启的灵敏度[5]。

4.电池热失控故障解决对策

（1）在确保蓄电池未发生漏液的条件下，可适当加液或者及时补充电解液， 降低热失控的发生率。（2）及时清除电池内部的杂质，以免杂质引发内部短路或微短路或者电压不稳的情况。（3）使用电池之后，及时进行充电，以免出现过度放电情况。（4）采用适当的充电器，并对充电的时间进行合理控制，避免过度充电情况，如果电池外部的温度过高，可合理减少充电时间。

四、结束语

总之，针对无人自动气象观测站铅酸蓄电池常见的故障问题，及时采取维护和修修措施，不仅可增长蓄电池使用的寿命，还能确保蓄电池设备的正常使用功能，有效避免因素电池故障对气象观测数据采集与传输的不利影响。为气象部门对气象灾害的监测和发展现代气象业务，提供了快速、准确、连续动态的实时监测信息，对增强全社会应对重大突发灾害的应急保障能力具有重要意义。

参考文献：

[1]王金萍，詹华贵.无人自动气象观测站常见故障分析與处理[J].时代农机，2018，45（12）：31.

[2]杨尚明.浅谈核电厂铅酸蓄电池作用与维护[J].城市建设理论研究（电子版），2018（27）：4.

[3]李钊.探究废铅酸蓄电池回收利用现状及发展趋势[J].科技风，2018（26）：156.

[4]张长青，张玉铃.电动农机用铅酸蓄电池的正确使用及维护保养[J].当代农机，2018（07）：70-72.

[5]毕崇炜，张德惠，于琳琳，王刚，李作平.自动气象站的日常故障判断与维护[J].农业技术与装备，2018（01）：77-78.