Ремонт тепловозной кислотной батареи

ВВЕДЕНИЕ

 

Система технического обслуживания и ремонта - это комплекс взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию, текущему и капитальному ремонтам тепловозов для заданных условий эксплуатации для обеспечения предусмотренных показателей их качества. Система технического обслуживания и ремонта регламентирует следующие параметры: номенклатуру ремонтов и технических обслуживании (виды технических обслуживании и ремонтов, их число) ; структуру ремонтного цикла (цикличность технических обслуживании и ремонтов); периодичность ремонтов и технических обслуживании (межремонтные периоды работы); глубину восстановления (объем ремонтных и профилактических работ).

Поддержание локомотивов постоянно в исправном состоянии обеспечивается хорошим уходом за ними со стороны локомотивных бригад и эффективной системой технического обслуживания и ремонта. Она включает в себя структуру ремонтного цикла, основные положения и правила ремонта, локомотиворемонтную базу и высококвалифицированные кадры ремонтников. Эти основные составляющие единой системы (организационная структура, производственная база и квалифицированные работники локомотивных депо и ремонтных заводов) обеспечивают своевременную постановку локомотивов на технические обслуживания и ремонты, качественное выполнение осмотра, очистки и ремонта в полном объеме и в установленные сроки и своевременную выдачу под поезда исправных локомотивов в количестве, необходимом для выполнения заданного объема перевозок.

Правильная организация и совершенная технология ремонта локомотивов, как показывает опыт локомотивных депо  и железных дорог позволяют содержать их в исправном состоянии при минимальных трудовых и материальных затратах. Большое значение при этом имеет наличие ремонтной базы и ее оснащенность.

 

1 КОНСТРУКЦИЯ  И УСЛОВИЯ РАБОТЫ КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ 48ТН-450 ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ116

 

На тепловозах 2ТЭ116 установлены в кислотные 48ТН-450 батареи.

В условном обозначении: 48 — число элементов; буквы Т — тепловозная; Н—тип положительных пластин — намазные; числа 450 — емкость батареи в ампер часах.

Три или четыре элемента кислотной батареи составляют секцию и монтируются в деревянном ящике 1 (рисунок 1). Это создает удобство транспортировки (предусмотрена подвеска 2), монтажа и предохраняет бак аккумулятора от повреждения. Внешняя и внутренняя поверхности ящика покрыты черным кислотоупорным лаком.

 

Рисунок 1 – Тепловозная кислотная аккумуляторная батарея

 

Рисунок 2 – Элементы тепловозной кислотной аккумуляторной батареи

 

Элемент тепловозной кислотной аккумуляторной батареи (рисунок 2) состоит из эбонитового бака 1 и двух полублоков положительных и отрицательных пластин 2 (составляющих блок), разделенных сепараторами 7   и 8. На дне бака (сосуда) имеются четыре выступа, на которые опираются ножки пластин, а снизу — четыре резиновые амортизационные полосы 9. В крышке 5 элемента пять отверстий, четыре из которых предназначены для контактных выводов (борнов) 4 и одно — для заливки электролита. Это отверстие закрыто пробкой 6 особой конструкции с вертикальными и горизонтальными каналами и отражательным щитком.

По каналам выходят наружу газы, образующиеся в элементе при работе, а щиток 3 предотвращает выплескивание электролита. К полублокам припаяны контакты, состоящие из медного штыря и свинцово-сурьмянистой наплавки. Контакты уплотнены в крышке резиновыми кольцевыми прокладками. Зазоры между крышкой и баком заливают кислотостойкой мастикой. В каждом элементе 19 положительных и 20 отрицательных пластин при емкости батареи 450 А-ч. Пластины изготовлены в виде решеток, отлитых из свинцово-сурьмянистого сплава (95 % свинца и 5 % сурьмы) и заполненные (методом намазывания) активной массой.

Один из сепараторов, разделяющих разноименные пластины, изготовлен из листового пористого мипласта, другой — из стекловолокна. В кислотной батарее тепловоза электролитом служит раствор аккумуляторной серной кислоты в дистиллированной воде. Плотность электролита для южных районов должна быть 1,24— 1,25 г/см³ в остальных районах — 1,24—1,25 г/см³ в летнее время и 1,26—1,27 г/см³ в зимнее.

Все аккумуляторы соединены последовательно. Контактные выводы и межэлементные соединения изготовлены из меди или латуни. Чтобы предохранить от коррозии, их покрывают свинцом.

Срок службы аккумуляторной батареи определяется условием сохранения необходимой емкости, обеспечивающей надежный пуск дизеля. Аккумуляторные батареи на тепловозе эксплуатируются в переменных температурных условиях, подвергаются действию пыли, грязи, влаги, а также тряске, вибрации и толчкам. Эти условия без надлежащего ухода за батареями приводят к сокращению срока их службы. Работа аккумуляторов при температуре выше 45 °С приводит к размягчению активной массы пластин и, ослабляя ее связь с решеткой, способствует оползанию. Глубоко разряженная батарея подвергается опасности замерзания при низкой температуре.

 

2 ОСНОВНЫЕ  НЕИСПРАВНОСТИ КИСЛОТНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

 

При эксплуатации кислотных батарей встречаются следующие неисправности:

- короткое замыкание между положительными и отрицательными 
пластинами вследствие образования шлама между ними или повреж- 
дения сепаратора. Шлам - это продукт разрушения решетки и актив- 
ной массы положительных пластин. Признаком короткого замыкания будет снижение плотности электролита и напряжения, повышение температуры электролита;

- загрязнение электролита примесями, попадающими в аккумулятор из-за использования кислоты и воды, не соответствующих техническим условиям. В таких случаях понижается напряжение и емкость аккумуляторов, которые не восстанавливаются путем заряда;

- сульфатация или покрытие пластин кристаллическим налетом (сульфатами), препятствующими взаимодействию электролита с 
активной массой. Сульфатация может появиться из-за систематически 
глубоких разрядов, продолжительного бездействия в состоянии 
неполного заряда, заливки электролита чрезмерно высокой плотнос- 
ти, систематически быстрых зарядов большими токами, несвоевре- 
менно выполняемыми восстановительными зарядами, низкого уровня 
электролита возникновения коротких замыкания и др.;

- коррозия возникает из-за плохого контакта, вызванного недозатяжкой нижних контргаек при установке перемычек. Коррозия является причиной дополнительного сопротивления при пуске дизеля.

 

3 ТЕХНОЛОГИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

 

В процессе эксплуатации тепловоза локомотивные бригады проверяют состояние аккумуляторных батарей, очищают их от пыли и грязи и в случае обнаружения каких-либо неисправностей производят запись в журнал технического состояния локомотива. На основании такой записи при постановке тепловоза на ремонт в депо слесари устраняют отмеченные неисправности. В пунктах технического обслуживания локомотивов при выполнении ТО-2 проверяют уровень электролита в каждой банке, при его понижении доводят до нормы доливкой дистиллированной водой и проверяют (при необходимости) напряжение отдельных элементов. Общее напряжение батареи измеряют без нагрузки по вольтметру, для кислотных аккумуляторов оно должно быть в пределах 60-70 В.

Уровень электролита в банке для кислотных батарей должен быть выше предохранительной сетки не менее чем на 15 мм. Замер производят мерной трубкой с контрольными рисками 15, 40, 50 мм. Опускают конец трубки в аккумулятор и, зажав пальцем верхнее отверстие, вынимают ее и отмеряют уровень электролита по отношению к контрольным рискам. Долив воды летом в южных районах страны производят на каждом ТО-2, в зимнее время - примерно один раз в неделю. Этот срок для каждого депо различен.

При доливке воды используют приспособление (рисунок 1), позволяющее значительно упростить и существенно сократить время этого процесса и гарантировать требуемый уровень. К контактным пластинам наконечника 1 подводится напряжение 6 В. Вода подается в аккумулятор при нажатой рукоятке 8. При достижении электролитом требуемого уровня контактные пластины через воду замыкают цепь лампочки, установленной в сигнализаторе 6, заправляющий отпускает рукоятку и подача воды прекращается.

На техническом обслуживании ТО-3 при работающем дизеле проверяют зарядный ток по амперметру. Зарядный ток для кислотных - 20-30 А. При отклонении от этих значений зарядного тока проверяют зарядное сопротивление, либо ее заряжают от стационарного источника в течение времени, которое максимально может быть отведено на эту операцию по условиям общего объема работ на тепловозе (током 45 А), либо батарею заменяют. При остановленном дизеле выполняют работы, предусмотренные циклом ТО-2, и дополнительно проверяют плотность электролита, напряжение каждого элемента, крепление аккумуляторных ящиков в отсеках и перемычек между элементами, очищают от налета окисла контактные зажимы и вентиляционные отверстия в пробках.

 

Рисунок 1 – Приспособление для доливки аккумуляторов водой:

1 - наконечник; 2 - гайка; 3 — провод; 4 — трубка резиновая; 5 - корпус;

6 — сигнализатор; 7 — пружина; 8 — рукоятка; 9 — лампочка;

10 — стекло красное

 

Плотность электролита в батарее измеряют сифонным ареометром (рисунок 2, а), представляющим собой стеклянный цилиндр с резиновой грушей и трубкой для подсоса. В аккумуляторном отделении депо при разведении электролита используют обычный ареометр (рисунок 2,6). Плотность электролита з заряженных кислотных аккумуляторах должна быть 1,23-1,24 г/см³ при температуре электролита 30 ⁰С.

Рисунок 2 – Ареометр:

а — сифонный; б — обыкновенный

 

Для проверки сопротивления изоляции замеряют напряжение (U) на зажимах батареи вольтметром с известным внутренним сопротивлением ( ), равным не менее 25 ООО Ом. Далее измеряют напряжение (U₁) между положительным полюсом и напряжение (U₂) между отрицательным полюсом и землей (корпусом ящика). Подставляют полученные значения в выражение

 

 

Полученное значение должно быть не менее 25 000 Ом при выпуске тепловоза из ТР-3 и 22 000 Ом - из ТР-2. При меньшем значении сопротивления изоляции находят причины утечки тока (пролитый электролит на стенках ящика, касание кабельных выводов корпуса, прорыв резинового чехла и т. д.).

При текущем ремонте ТР-1 производят анализ электролита, отбирая пробы из аккумуляторов, которые имеют признаки неисправности (увеличенную температуру, повышенное напряжение и др.). Если электролит не соответствует техническим требованиям, его заменяют. На каждом ТР-1 производят заряд. Кроме того, кислотную батарею подзаряжают, если она в заряженном виде оставалась без действия более 5 сут.

При замене электролита и во всех случаях через один ТР-1 (если батарея исправна) проводят лечебно-тренировочный заряд.

Текущие ремонты ТР-2 и ТР-3 предусматривают снятие аккумуляторных батарей с тепловоза и передачу в аккумуляторное отделение депо, где производят ревизию состояния и при необходимости выполняют вскрытие аккумуляторов, устранение неисправностей, промывку, сборку новых блоков пластин и сборку аккумуляторов.

Конструкция тепловоза должна обеспечивать доступность обслуживания аккумуляторной батареи, легкий демонтаж и монтаж ее на локомотиве. Аккумуляторные батареи снимают с тепловоза специальными захватами отдельными секциями, предварительно отсоединив их друг от друга. Монтаж батарей на тепловозе выполняют в обратной последовательности.

Короткое замыкание внутри батареи устраняют после ее разборки. Горячей стамеской осторожно срезают мастику и извлекают из бака блок пластин вместе с крышкой при помощи специального захвата, закрепляемого к борнам. Отвертывают гайки и снимают крышки. Вынутый блок осматривают, устраняют замыкание. Если короткое замыкание произошло из-за образования „мостика" из шлама, то деревянной палочкой или промывкой слабой струей воды удаляют его. Если замыкание имело место из-за повреждения сепаратора, то его заменяют. При необходимости заменяют пластины. Положительные пластины заменяют в том случае, если более 5 % площади поверхности покрыто мягкой оползающей или выпавшей активной массой и при повреждении решетки; отрицательные пластины - при спекшейся или разбухшей активной массе и поврежденной решетке. Сепараторы, имеющие трещины или отколы, также подлежат замене. При большой отбраковке (более 30 %) пластины заменяют новыми либо подбирают из отремонтированных, близких по своему состоянию к оставшимся. Устанавливать пластины неодинаковой годности нельзя, так как это приводит к перегрузу более новых пластин и их быстрому выходу из строя.

Разбирают аккумулятор и при обнаружении течи электролита. В таких случаях элемент разряжают, сливают электролит и разбирают. Разогревают стенки неисправного бака с внутренней стороны до размягчения, осторожно вынимают его из ящика, чтобы не повредить соседний бак, и устанавливают исправный. Баки, имеющие трещины, восстанавливают клеем на основе эпоксидных смол. Непроницаемость баков проверяют электрическим током. В испытуемый бак наливают слабый раствор серной кислоты и опускают его в резервуар с подкисленной водой, имеющей такой же уровень. Включают напряжение 110-220 В на электроды, установленные в баке и резервуаре. Отклонение стрелки гальванометра, включенного в цепь, указывает на неисправность бака.

Для устранения сульфитации батарею заряжают током 0,25-0,50 нормального тока при плотности электролита 1,0-1,15 г/см³ до начала заметного выделения газов. После 20-30 мин перерыва продолжают заряд током, уменьшенным еще в 2-3 раза. Такая технология способствует превращению крупнозернистого сульфата свинца в активную массу, так как в порах пластины происходит несплошное образование газа и электролит легко проникает к сульфатированным слоям. Процесс десульфатации считают законченным при появлении признаков конца заряда.