王瑞云

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院電氣工程系，遼寧省葫蘆島125005)

0 引言

船舶配電裝置，是接收和分配電能，并對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的設(shè)備。其中主配電板、應(yīng)急配電板和蓄電池充放電板等還具有對(duì)電源裝置、用電設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、保護(hù)和控制功能。蓄電池充放電板為船上需要 24 V直流電源的設(shè)備提供直流電源，具有充電和放電功能。蓄電池充放電板工作是否可靠直接影響到船舶的航行安全。

船上充放電板的蓄電池組一般最少由2組構(gòu)成，一組專門給機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和主發(fā)電機(jī)、主機(jī)的安保系統(tǒng)等供電，稱為總用蓄電池組；第二組則專門給通訊導(dǎo)航系統(tǒng)供電，稱為無(wú)線電蓄電池組。正常情況下，充放電板內(nèi)充電裝置（充電單元）分別對(duì)兩組蓄電池充電；放電時(shí)，當(dāng)輸出電壓過高或者過低時(shí)，就會(huì)報(bào)警，分路開關(guān)自動(dòng)跳閘，保護(hù)船上的精密設(shè)備不受電壓沖擊影響。

1 船用充放電板系統(tǒng)的組成

船用充放電板系統(tǒng)主要由充電器、負(fù)載電源、電池組、面板顯示和報(bào)警部分組成。在電站正常工作時(shí)，充放電板選擇浮充模式，充電電路對(duì)電池充電，同時(shí)本身輸出為船上設(shè)備提供 DC24V電源。當(dāng)電站因故停止工作時(shí)，蓄電池放電，繼續(xù)向負(fù)載提供DC24 V電源，以保證應(yīng)急設(shè)備正常工作，從而保證航行安全。當(dāng)船電恢復(fù)供電時(shí)，本機(jī)又開始向電池充電并繼續(xù)向負(fù)載供電。在由船電供電轉(zhuǎn)至電池放電時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 0，以使負(fù)載真正獲得不間斷電源。

1.1 充電器部分

本充電器是由開關(guān)電源組成充電器，具有定壓充電功能。輸入電壓AC440/60 Hz，電源來自應(yīng)急配電板。輸出直流24 V±0.03 V，此電源既可以對(duì)蓄電池充電，又可以對(duì)小型直流負(fù)載供電。

1.2 負(fù)載電源部分

本負(fù)載電源是由開關(guān)電源組成，可以為以下負(fù)載提供應(yīng)急直流電源：綜合報(bào)警燈板繼電器箱、電工實(shí)驗(yàn)板、CO2釋放預(yù)報(bào)警控制箱、主機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、主配電板發(fā)電機(jī)充磁、貨油艙液位壓力檢測(cè)報(bào)警箱、機(jī)艙監(jiān)視臺(tái)、可燃?xì)怏w濃度報(bào)警控制箱、冷庫(kù)誤關(guān)報(bào)警系統(tǒng)、醫(yī)務(wù)室呼叫報(bào)警系統(tǒng)、左舷搜索燈、右舷搜索燈、駕控臺(tái)低壓助航分電箱、至 VDR系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)不間斷電源等設(shè)備。同時(shí)還有冗余接點(diǎn)，作為備用。

1.3 電池部分

本機(jī)電池采用鉛酸免維護(hù)電池，使用壽命是3~5年。每組電池額定電壓24 V、300 Ah，共計(jì)2組。蓄電池出廠前已充足電，允許直接使用。

1.4 顯示和報(bào)警部分

本部分由A、V顯示負(fù)載電流、電壓；由H1指示交流電源有無(wú)；由 H2指示電池放電；由BZ1I實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，按下 SA1消音。另外本機(jī)提供故障輸出信號(hào)觸點(diǎn)。

圖1 船用充放電板系統(tǒng)原理圖

2 船用充放電板系統(tǒng)的原理

船用充放電板系統(tǒng)原理圖如圖1所示：

1) 合上低壓斷路器 Q1，指示燈 H1亮，轉(zhuǎn)換SW3的位置，可由電壓表V指示UPN、 UP1N1或UP2N2的電壓值的大小。

2) 合上負(fù)載輸出開關(guān)，直流電加載，此時(shí)輸出電流表A會(huì)有相應(yīng)指示，相應(yīng)的取用直流電源的負(fù)載獲電工作。

合上低壓斷路器Q2可以對(duì)電池組1充電，或當(dāng)交流電源故障失電時(shí)，可及時(shí)放電繼續(xù)向負(fù)載供直流電；若合上低壓斷路器Q3，同時(shí)合上轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1，可以對(duì)電池組2充電，或當(dāng)交流電源故障失電時(shí)，同樣也可及時(shí)放電繼續(xù)向負(fù)載供直流電；使兩組蓄電池輪流處于充放電狀態(tài)。

轉(zhuǎn)換SW2的位置，由測(cè)流裝置A指示IA1A2、IA3A4或IA5A6的電流值。即由測(cè)流裝置A來監(jiān)測(cè)電流的大小。

3) 在電池充滿電狀態(tài)下，若外部交流電供電斷電，由電池放電還繼續(xù)輸出可達(dá)1.5h以上。電池在放電后，要及時(shí)充電，否則會(huì)使蓄電池容量不足，以致?lián)p壞。

4) 需要關(guān)機(jī)時(shí)，應(yīng)先切斷負(fù)載，最后關(guān)斷Q1輸入開關(guān)。

5) 充放電板工作期間，設(shè)有以下報(bào)警電路和消音電路：

（1）絕緣低報(bào)警——當(dāng)充放電板絕緣降低時(shí)，AL閉合，使繼電器P1得電，P1的常開觸點(diǎn)閉合，一路使絕緣低報(bào)警指示燈 H5亮，另一路使報(bào)警鈴BZ1響，發(fā)出絕緣低聲光報(bào)警。同時(shí)將絕緣低報(bào)警信號(hào)送至機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

（2）電源故障報(bào)警——當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，使繼電器 6KA得電，6KA的常開觸點(diǎn)閉合，一路使電源故障報(bào)警指示燈 H4亮，另一路使報(bào)警鈴BZ1響，發(fā)出電源故障聲光報(bào)警。

（3）充電器故障報(bào)警——當(dāng)充電器出現(xiàn)故障時(shí)，CU閉合，使繼電器1KA得電，1KA的常開觸點(diǎn)閉合，一路使充電器故障報(bào)警指示燈H6亮，另一路使報(bào)警鈴BZ1響，發(fā)出充電器故障聲光報(bào)警。

（4）消音電路——按下 SA1，繼電器 7KA得電，7KA的常閉觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖，7KA的常閉觸點(diǎn)斷開，切斷報(bào)警鈴電路，警鈴?fù)Ｖ埂?/p>

3 船用充放電板系統(tǒng)的故障排除

為了保護(hù)用戶的使用安全，嚴(yán)格禁止用戶解剖電池。蓄電池在使用過程中發(fā)生故障，就幾點(diǎn)常用故障可按以下方法進(jìn)行分析及排除。

1) 當(dāng)開始放電時(shí)電壓下跌過多，甚至在開始數(shù)秒鐘已跌破最低電壓限數(shù)，可能的原因：

（1）電纜線徑小，引起過大的電壓降，應(yīng)加并聯(lián)電纜；

（2）電池定額容量太小，可增加要求的并聯(lián)串列；

（3）有短路單元，單元變熱，會(huì)發(fā)展至熱失控，內(nèi)部火花會(huì)導(dǎo)致爆炸，應(yīng)及時(shí)換掉短路故障單元并評(píng)價(jià)整個(gè)串列。

2) 端子上有腐蝕：可能因?yàn)橹圃鞎r(shí)殘留電解液或電池端子密封漏出的電解液侵蝕了單元間的連接，這樣會(huì)增加接觸電阻使高速放電時(shí)接頭發(fā)熱增加及電壓降加大。應(yīng)拆下連接，清潔連接面、端子區(qū)并密封涂上抗氧化油再妥善安裝。如果端子區(qū)滲漏明顯，則必須換掉電池。

3) 25℃時(shí)系統(tǒng)浮充電壓平均值大于2.3 V/單格：可能原因是充電器輸出設(shè)定不正確，過度充電導(dǎo)致產(chǎn)生氣過多，電解液干涸至發(fā)生熱失控。要再調(diào)整充電機(jī)輸出至推薦值。

4) 25℃時(shí)系統(tǒng)浮充電壓平均值小于 2.25 V/單格： 可能原因是充電器輸出設(shè)定不正確，充電不足造成充電循環(huán)時(shí)工作時(shí)間減少和容量逐漸喪失。若任其發(fā)展，極板上便會(huì)生成不可逆轉(zhuǎn)的硫酸鉛，造成容量永遠(yuǎn)喪失。應(yīng)重新調(diào)整充電輸出電壓到推薦值。將電池系統(tǒng)均衡充電48至72 h，進(jìn)行容量試驗(yàn)。如果容量喪失是永久性的，即須調(diào)換整個(gè)電池系統(tǒng)。

5) 系統(tǒng)均衡電壓大于平均2.4 V/C ：可能原因是充電機(jī)均衡充電電壓調(diào)整不正確 ，過度充電導(dǎo)致產(chǎn)氣多，電解液干涸以至發(fā)生熱失控。應(yīng)重新調(diào)整充電機(jī)輸出電壓到推薦值 。

6) 個(gè)別電池浮充電壓小于平均2.2 V/C：可能個(gè)別電池短路，負(fù)載下操作時(shí)間縮短。浮充電流增加，放電時(shí)單元發(fā)熱，潛在熱失控危險(xiǎn)，應(yīng)換掉個(gè)別電池。

7) 個(gè)別電池浮充電壓大于平均2.42 V/C：可能個(gè)別電池存在開路單元。這可憑檢查（零）浮充電電流或檢查電池的電阻（很高）來證實(shí)，無(wú)法支持負(fù)載、能造成引燃室內(nèi)氣體的內(nèi)部電弧，應(yīng)換掉個(gè)別電池。

4 結(jié)論

船用充放電板主要用作應(yīng)急照明、報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急通訊裝置、柴油機(jī)起動(dòng)等的電源，是船上極為重要的電氣設(shè)備。由于蓄電池本身在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量易燃有害氣體，如使用不當(dāng)會(huì)造成大量溶液溢出，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的絕緣電組下降，影響蓄電池的容量，對(duì)船舶安全及人體健康帶來很大危害。應(yīng)研究船用充放電板的原理，掌握蓄電池的故障排查方法，以免造成嚴(yán)重后果。

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