Группа компаний
«МКТ Групп»

Восстановление аккумуляторных батарей по уникальной патентованной технологии
Связаться с нами:
Скачать визитную
карточку компании:
Скачать визитную карточку нашей компании

Публикации в СМИ о группе компаний «МКТ Групп»

1. «Расширение области применения технологии «МКТ Групп» по продлению срока службы аккумуляторных батарей», Бюллетень ОСЖД № 4, Технико-экономический информационный журнал, Варшава, 2008 г.

2. «Долгая жизнь аккумуляторов», Международное информационно-аналитическое обозрение, Транспортная газета «Евразия вести», 2009 г.

Расширение области применения технологии «МКТ Групп» по продлению срока службы аккумуляторных батарей

Общество с ограниченной ответственностью «МКТ Групп» было зарегистрировано в 1998 г., и уже в 1999 г. компания приняла участие в разработке оборудования по регенерации аккумуляторных батарей. К 2001 г. разработки были в основном завершены. Тестирование оборудования закончилось к концу 2001 г., после чего были получены европейские сертификаты соответствия.

В начале 2002 г. у компании уже имелась 1 установка для регенерации аккумуляторных батарей, был заключен договор на проведение работ по восстановлению аккумуляторных батарей для локомотивов с Московской железной дорогой. Регенерированные аккумуляторные батареи были установлены на рабочие локомотивы, и в процессе работы было практически доказано, что они по своим показателям ничем не уступают новым. Также не изменился и порядок проведения регламентных работ с регенерированными аккумуляторными батареями. Работы были проведены как с кислотными, так и со щелочными аккумуляторными батареями.

В 2002 г. компания получила лицензию на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава на железнодорожном транспорте (ремонт аккумуляторных батарей локомотивов).

После проведенных работ в компанию поступили предложения от других железных дорог РФ. Дополнительно было приобретено и установлено оборудование на Юго-Восточной, Северо-Кавказской, Приволжской и Куйбышевской железных дорогах. Подобное производство организовано также на Украине (Одесская железная дорога). «МКТ Групп» активно сотрудничает с железными дорогами Казахстана, Украины, Польши и других стран. В 2007г. в соответствии с решением ХХII заседания КГД ОСЖД (Тбилиси, Грузия) «МКТ Групп» становится присоединёиным предприятием ОСЖД и с тех пор принимает активное участие в её деятельности.

На железнодорожном транспорте в качестве альтернативных источников электропитания подвижного состава широкое распространение получили как свинцово-кислотные, так и щелочные аккумуляторные батареи (АКБ). Высокая интенсивность использования подвижного состава, систематический недозаряд или перезаряд, а также саморазряд при хранении ведут к сульфатации пластин кислотных АКБ. В результате существенно сокращается ёмкость АКБ, увеличивается её внутреннее сопротивление, ведущее к снижению тока нагрузки батареи, и по этим причинам батарея снимается с эксплуатации со сроком службы менее нормативного. Необратимая сульфатация является основной причиной преждевременного выхода из строя до 50% кислотных АКБ на железнодорожном транспорте. Процесс карбонации, происходящий на щелочных АКБ, выводит из строя примерно такое же количество АКБ.

Продлить срок службы АКБ можно путём использования регенеративного заряда, при котором периоды заряда батареи сочетаются с периодами её разряда на бестоковых интервалах времени при заряде и последующем принудительном разряде после полного заряда. До начала заряда батареи она тестируется для определения её основных исходных параметров: целостность конструктивных элементов, степень разряженности, чистота и плотность электролита, остаточная ЭДС, начальное внутреннее сопротивление. На основании тестирования устанавливается возможность регенерации АКБ и режим регенерации в зависимости от исходных параметров батареи. В начале процесса регенерации заряд осуществляют постоянным током, значение которого не должно превышать 10% от номинальной ёмкости батареи, выраженной в ампер-часах. После достижения батареей номинального значения ЭДС, она переводится в режим заряда с кратковременными паузами отключения. Опытным путём установлено, что для благоприятного протекания электрохимических и физических процессов заряда АКБ продолжительность импульсов тока заряда должна составлять 150...600 тс, а длительность пауз - 2...6 с.

Технический директор ООО «МКТ Групп» Александров А.В.
          во время наладки оборудования
Технический директор ООО «МКТ Групп» Александров А.В. во время наладки оборудования

При этом амплитуду импульсов тока устанавливают повышенной до достижения электролитом батареи нормированного значения его температуры, после чего амплитуду импульсов тока заряда стабилизируют до конца заряда. Процесс заряда прекращают по достижении нормированного времени заряда, при котором у батареи начинается бурное газовыделение. После этого батарею разряжают на внешнюю резистивную нагрузку или, при наличии в зарядной установке инвертора, разряжают на питающую сеть током, не превышающим 5% от номинальной ёмкости батареи, выраженной в ампер-часах. Процесс разряда прекращают при снижении напряжения батареи до предельного нижнего значения, которое для кислотных АКБ составляет 1,7 В на один аккумулятор. Если в процессе разряда батарея отдала в нагрузку менее 80% её номинальной ёмкости, то после коррекции плотности электролита цикл регенерации повторяют.

Как показали проведённые исследования эффект восстановления АКБ регенеративным зарядом обусловлен сложными процессами, протекающими в электролите и на электродах батареи. В частности, есть основания полагать, что повышенный эффект регенерации кислотных АКБ чередующимися импульсами тока обусловлен возникающей микро кавитацией и совпадением частоты импульсов тока с собственной частотой частиц сульфата свинца. Это ведёт к тому, что кристаллы сульфата свинца дробятся и выбиваются с растворением в электролит, в результате чего электрод от них полностью очищается и ёмкость аккумуляторной батареи восстанавливается практически до номинального значения.

В щелочных АКБ, в результате совпадения импульсов с частотой колебания молекул кристаллической решетки, происходит дробление зерна электрода и насыщение его свободными электронами. В результате этого стало возможным преодоление эффекта «камня памяти» аккумулятора. При этом значительно возрастает ЭДС и, как следствие, емкость АКБ.

Основной отличительной особенностью зарядной установки (рис. 1) является обеспечение повышенного значения тока импульсного режима заряда и обеспечение контроля и стабилизации температуры электролита и токов на нормированном уровне посредством соответствующего программного обеспечения. Установка состоит из силового блока (1) и блока программного управления (2).

Основной отличительной особенностью зарядной установки для регенеративного заряда АКБ является обеспечение повышенного значения тока импульсного режима заряда и обеспечение контроля и стабилизации температуры электролита и токов на нормированном уровне. Так как процессы заряда и разряда аккумуляторной батареи при электрической регенерации длительные, и только один цикл заряд-разряд может длиться до 30 часов, зарядная установка должна быть программно автоматизированной с цепями обратных связей по основным контролируемым параметрам.

Общий вид зарядной установки
Рис.1 Общий вид установки

На рис.2 представлены временные диаграммы токов заряда СКБ: длительного постоянного десятичасового режима заряда (1) с амплитудой I10 и импульсного режима заряда с амплитудой Im (2).

Общий вид зарядной установки
Рис.2 Временные диаграммы постоянного (1) и импульсного (2) токов заряда аккумуляторной батареи

Исходя из равенства тепловых потерь в аккумуляторной батарее на основании метода эквивалентного (среднеквадратического) тока можно записать:

$${I}_{10} = {{I}_{m}\cdot \sqrt{{{t}_{B}}\over{{t}_{B}+{t}_{O}}}} $$

(1)

Таким образом, на основании формулы (1) амплитуда импульсного тока с целью исключения перегрева электролита, что может привести к недопустимому короблению изолирующих сепараторов батареи, не должна превышать значения, определяемого по формуле:

$${I}_{m}= {{I}_{10}\cdot \sqrt{{{t}_{B}+{t}_{O}}\over{{t}_{B}}}} $$

(2)

, где I10 — значение постоянного тока стандартизованного десятичасового режима заряда СКБ, рассчитываемого по рекомендуемому соотношению для свинцово-кислотных аккумуляторов: $${I}_{10}(A)=0,1{Q}_{H}(А \cdot Ч)$$

Учитывая рекомендуемый диапазон изменения продолжительностей включения и отключения импульсного тока заряда СКБ (рис.2): tB=0,15...0,6 с. и tO = 2...6 с. можно определить по формуле (2) допускаемую амплитуду импульсного тока заряда батареи в зависимости от скважности q этих импульсов:

$$q={ \sqrt{{{t}_{B}+{t}_{O}}\over{{t}_{B}}}} $$

(3)
Общий вид зарядной установки
Рис. 3. Зависимость амплитуды импульсного тока заряда по отношению к току непрерывного десятичасового заряда от скважности импульсов

На основании рекомендуемых значений tB и tO, можно установить по (3), что скважность импульсов тока заряда батареи при этом будет изменяться в диапазоне q = 4...6,5. Тогда по соотношению (2) можно рассчитать изменение амплитуды импульсного тока заряда СКБ в зависимости от скважности импульсов и представить эту зависимость в виде графика, показанного на рис.3.

Данные алгоритмы реализованы при разработке математического обеспечения ООО «МКТ Групп» для зарядно-разрядного комплекса.

Как известно, технология продления срока службы АКБ внедрена на Российских железных дорогах с 2002 г. В настоящее время по технологии ООО «МКТ Групп» продлевается срок службы кислотным и щелочным батареям в 28 депо 10 железных дорог, входящих в систему ОАО «РЖД».

Процесс продления срока службы АКБ контролируется специалистами профильного института - ОАО «ВНИИЖТ», с которым у ООО «МКТ Групп» заключён договор сопровождения на выполняемые работы. В соответствии с договором 3079/07 от 15.02.07 институтом проведена экспертиза данных, предоставленных Северной ж.д. и относящихся к тепловозным и электровозным аккумуляторным батареям, которые проходили заряд импульсным током по технологии ООО «МКТ Групп».

В результате рассмотрения материалов установлено, что за период с января по декабрь 2007 г. на Северной ж.д. заряду импульсным током подвергались следующие типы аккумуляторных батарей:

Свинцово-кислотные стартерные АКБ для тепловозов:
32 ТН 450 7 шт.
48 ТН 540 7 шт.
В дальнейшем эти АКБ, различающиеся только числом аккумуляторов в батарее, объединены в одну группу - ТН540 в количестве 21 шт.
Щелочные никель-кадмиевые стартерные АКБ для тепловозов:
75 КН 150 18 шт.
Щелочные железо-никелевые стартерные АКБ для тепловозов:
46 ТИНЖ 550 57 шт.
Щелочные никель-кадмиевые АКБ для электровозов:
42 НК 125 70 шт.

Таким образом, заряду импульсным током подвергалось 166 АКБ различных типов. Результаты обработки данных по изменению емкости АКБ в результате заряда их импульсным током сведены в следующую таблицу.

Тип АКБ Число АКБ, подвергшихся заряду импульсным током Исходная ёмкость АКБ (среднее значение), % Среднее значение ёмкости АКБ после заряда импульстным током, % Среднее значение увеличения ёмкости АКБ, %
ТН 540 21 32,86 78,57 45,71
75 КН 150 18 45,56 81,67 36,11
46 ТПНЖ 550 57 28,77 73,86 45,09
42 НК 125 70 39,86 85,29 45,43

Из представленных материалов следует, что в результате заряда импульсным током по технологии ООО «МКТ Групп» ёмкость всех типов АКБ увеличилась на 36 - 45%.

В 2007 году специалистами компании и Института железнодорожного транспорта ЦНТК в Варшаве были проведены совместные работы по продлению срока службы АКБ Польских государственных железных дорог.

1. Были восстановлены кислотные батареи модификации 2WА500 (вагонные):

  • Один комплект со средней емкостью с 25% до 60%;
  • Один комплект со средней емкостью с 50% до 80%

2. Были восстановлены щелочные батареи модификации 4КРН-150Р и 4SI-150Р (локомотивные):

  • Один комплект со средней емкостью с 10% до 60-65%;
  • Два комплекта с емкостью 0% с низким уровнем электролита до емкости 40-60%.

После нескольких месяцев эксплуатации были получены положительные отзывы из депо Дембица, входящего в структуру «ПКП Карго».

Аналогичные работы в 2007 г. проведены на Алматинском вагоноремонтном заводе. Там были восстановлены батареи типа 40 ВНЖ 300 и 5 РzS-500 с остаточной емкостью 25-30% до 60-80%. Кроме того, была восстановлена батарея 24-0ЗEPZS 345 для испанской фирмы «Тальго», обслуживающей железнодорожное сообщение Астана - Алматы. С нулевой емкости батарея была восстановлена до 90 %. В настоящее время все батареи успешно эксплуатируются на территории Казахстана.

Полученные многолетние положительные результаты внедрения технологии ООО «МКТ Групп» на территории РФ и за ее пределами и растущая заинтересованность членов ОСЖД во внедрении передового опыта позволяют надеяться, что прогрессивная технология продления срока службы эксплуатации АКБ найдет промышленное применение во всех депо стран-участниц ОСЖД. Кроме продления срока эксплуатации АКБ, что позволяет экономить материальные средства на закупку новых, резко снижается экологическая нагрузка на окружающую среду за счет уменьшения количества утилизируемых батарей, а также достигается значительная экономия электроэнергии в депо, где эксплуатируются зарядно-разрядные комплексы с применением технологии «МКТ Групп».

Долгая жизнь аккумуляторов

С технологией продления срока службы аккумуляторных батарей, разработанной в ООО «МКТ Групп», знакомит наших читателей генеральный директор этой фирмы Константин Иванович Тюхтин.

Всем известно, как широко применяются аккумуляторные батареи (АКБ) на железнодорожном транспорте.

Высокая интенсивность использования подвижного состава, систематический недозаряд или перезаряд, а также саморазряд при хранении – все это ведет к сульфатации пластин кислотных АКБ. В результате существенно уменьшается их емкость, увеличивается внутреннее сопротивление, что оборачивается снижением тока нагрузки батареи. По этим причинам батареи со сроком службы менее нормативного зачастую снимаются с эксплуатации.

Необратимая сульфатация – главная причина преждевременного выхода из строя до половины всех кислотных АКБ на железнодорожном транспорте. Процесс карбонации, происходящий в щелочных аккумуляторах, выводит из строя примерно такое же количество этих устройств.

Продлить рабочую жизнь АКБ можно путем использования регенеративного заряда, при котором периоды заряда батареи сочетаются с периодами ее разряда на бестоковых интервалах времени при заряде и последующем принудительном разряде после полного заряда.

До начала заряда батарея тестируется для определения основных исходных параметров (целостность конструктивных элементов, степень разряженности, чистота и плотность электролита, остаточная емкость, начальное внутреннее сопротивление). На основании тестирования устанавливается возможность и режимы регенерации АКБ.

В начале процесса регенерации заряд, значение которого не должно превышать 10 процентов номинальной емкости батареи, осуществляют постоянным током. После достижения номинального значения емкости батарея переводится в режим заряда с кратковременными паузами отключения.

Опытным путем установлено: для благоприятного протекания электрохимических и физических процессов заряда АКБ продолжительность импульсов тока должна находиться в пределах 150...600 мс, а длительность пауз – 2...6 с. При этом амплитуду импульсов тока устанавливают повышенной до достижения температуры электролита нормированного значения, после чего амплитуду импульсов тока стабилизируют до конца процесса. Заряд прекращают по достижении нормированного времени, когда в батарее начинается бурное газовыделение.

Затем батарею разряжают током, не превышающим 5 процентов ее номинальной емкости. Процесс разряда прекращают при снижении напряжения батареи до предельного нижнего значения (для кислотных АКБ оно составляет 1,7 В на один аккумулятор). Если в процессе разряда батарея отдала в нагрузку менее 80 процентов номинальной емкости, после коррекции плотности электролита цикл регенерации повторяют. Как показали тщательные исследования, эффект восстановления АКБ регенеративным зарядом обусловлен сложными процессами, протекающими в электролите и на электродах батареи.

В частности, есть основания полагать, что повышенный эффект регенерации кислотных аккумуляторов чередующимися импульсами тока обусловлен возникающей микрокавитацией и совпадением частоты импульсов тока с собственной частотой частиц сульфата свинца. Это ведет к тому, что кристаллы сульфата свинца дробятся и выбиваются с растворением в электролит, в результате чего электрод от них полностью очищается и емкость аккумуляторной батареи восстанавливается практически до номинального значения. В щелочных АКБ при совпадении импульсов с частотой колебания молекул кристаллической решетки происходит дробление зерна электрода и насыщение его свободными электронами. Вследствие этого оказалось возможным преодоление так называемого эффекта «камня памяти» аккумулятора. В итоге значительно возрастает электродвижущая сила и, как следствие, емкость АКБ.

Основная отличительная особенность применяемой зарядной установки состоит в том, что она обеспечивает повышенное значение тока импульсного режима заряда, контроль и стабилизацию температуры электролита и токов на нормированном уровне посредством соответствующего программного обеспечения. Установка состоит из силового блока и блока программного управления.

Технология продления срока службы АКБ, созданная шесть с лишним лет назад, испытана и внедрена на российских железных дорогах. В настоящее время с ее помощью и при непосредственном участии ООО «МКТ Групп» кислотные и щелочные аккумуляторы заставляют работать существенно дольше в 28 локомотивных депо десяти дорог, входящих в систему ОАО «РЖД». Осуществляется активное внедрение нашей технологии и для складского напольного электротранспорта, шахтных электровозов, в системе городского транспортного хозяйства и в других отраслях промышленности.

Технология продления срока службы АКБ защищена российскими патентами на полезную модель № 46368 от 27 июня 2005 года и № 59337 от 10 декабря 2006 года, патентом на изобретение № 2309509 от 27 октября 2007 года, а также украинским патентом на изобретение № 87582 от 27 июля 2009 года.

Процесс продления срока службы аккумуляторных батарей контролируется специалистами ОАО «ВНИИЖТ» – профильного института, с которым ООО «МКТ Групп» заключило договор на сопровождение выполняемых работ. В соответствии с договором № 3079/07 от 15 февраля 2007 года институтом проведена экспертиза предоставленных Северной железной дорогой данных по тепловозным и электровозным аккумуляторным батареям, проходившим зарядку импульсным током по технологии «МКТ Групп».

Приведу такой пример. За период с января по декабрь 2007 года на Северной железной дороге подвергались зарядке импульсным током следующие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные стартерные АКБ для тепловозов 32 ТН-450 – 7 комплектов и 48 ТН-450 – 14 комплектов. В дальнейшем эти АКБ, различающиеся только числом аккумуляторов в комплекте, объединены в одну группу ТН-450 – 21 комплект; щелочные никель-кадмиевые стартерные АКБ для тепловозов 75КН-150 – 18 комплектов; щелочные никель-железные стартерные АКБ для тепловозов 46 ТПНЖ-550 – 57 комплектов; щелочные никель-кадмиевые АКБ для электровозов 42НК-125 – 70 комплектов.

Таким образом, импульсным током заряжалось 166 комплектов АКБ различных типов. В результате заряда импульсным током емкость всех типов АКБ увеличилась на 36 – 45 процентов.

В 2007 году специалистами «МКТ Групп» совместно с коллегами из Института железнодорожного транспорта ЦНТК в Варшаве (Польша) были выполнены работы по продлению срока службы АКБ для польских железных дорог. Во-первых, были восстановлены вагонные кислотные батареи модели 2WA500 (один комплект со средней емкостью 25 процентов восстановлен до 60 процентов, один комплект со средней емкостью 50 процентов – до 80 процентов). Во-вторых, были восстановлены локомотивные щелочные батареи моделей 4КРН-150Р и 4SI-150Р (один комплект со средней емкостью 10 процентов – до 65, два комплекта с нулевой емкостью и низким уровнем электролита – до емкости 40 и 60 процентов). Все эти аккумуляторы были отправлены для дальнейшей эксплуатации в депо Дэмбица, входящее в структуру ПКП КАРГО. Последующая эксплуатация батарей дала положительные результаты.

Аналогичные работы в том же 2007-м были проведены на вагоноремонтном заводе Алматы (Республика Казахстан). Там до уровня 60–80 процентов были восстановлены батареи типа 40 ВНЖ-300 и 5PzS-500 с остаточной емкостью 25–30 процентов. Кроме того, была восстановлена батарея 24-03EPzS-345 для испанской фирмы «Тальго», обслуживающей железнодорожное сообщение Астана – Алматы. С нулевой емкости батарея была восстановлена до 90 процентов. Сейчас все эти батареи успешно эксплуатируются. Для продвижения передовой технологии на территории Казахстана и Украины в конце 2008 года были созданы совместные предприятия и осуществлена поставка оборудования и проведено обучение персонала, способного решать задачи по регенерации АКБ. Являясь присоединенным предприятием ОСЖД с 2007 года, ООО «МКТ Групп» принимает активное участие в деятельности этой международной авторитетной организации. На состоявшемся в сентябре нынешнего года в украинском городе Яремче совещании экспертов комиссии ОСЖД по инфраструктуре и подвижному составу нашим представителем было сделано сообщение, которое вызвало большой интерес специалистов. В результате участники совещания посчитали необходимым разработать новую памятку: «Требования к содержанию, техническому обслуживанию и восстановлению аккумуляторных батарей подвижного состава» и попросили специалистов компании «РЖД» разработать ее. Будем надеяться, что разработчикам памятки пригодится многолетний опыт, накопленный «МКТ Групп».

Положительные результаты внедрения нашей перспективной и высокоэффективной технологии как в России, так и за ее пределами, укрепляют уверенность, что продление срока эксплуатации аккумуляторных батарей станет вскоре повсеместным и привычным на предприятиях, использующих АКБ. Кроме продления срока эксплуатации батарей технология «МКТ ГРУПП» позволяет экономить материальные средства на закупку новых АКБ, резко снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет уменьшения количества утилизируемых аккумуляторов, а также достичь существенной экономии электроэнергии при их регенерации. Надеемся, что ОАО «РЖД» сможет эффективно для себя и своих дочерних обществ использовать наши разработки.

© Евразия Вести XI 2009