1 功能需求分析

通常情况下，蓄电池作为城轨车辆备用电源应用在两种环境，第一种是列车激活时，给升弓泵供电(车辆接触网受流方式)，受电弓升弓后，充电机给蓄电池充电；第二种是车辆配有2个充电机，当1个充电机故障时，另外一个充电机为整列车提供负载维持运营，但当车辆无网压或两个充电机均故障等待救援时，蓄电池为列车的紧急照明、紧急通风、与安全有关的控制系统供电，时间持续45 min。如表1所示为乌鲁木齐1号线车辆紧急故障时的负载功率表[2]。

 

表1 乌鲁木齐1号线车辆紧急负载功率表

  

序号功率部件功率(半列车)kW序号功率部件功率(半列车)kW1紧急照明系统0．7016制动系统0．462门控系统0．4647乘客信息系统1．383空调0．68火灾报警系统0．064紧急通风3．99无线电主机0．25控制系统2．6410地面PIS系统0．523

蓄电池除了为车辆列车激活供电外，在低温条件时，有部分特殊设备在低温严寒环境(-25℃以下)放置较长时间(如库外过夜)后，需通过蓄电池供电对车辆进行预热(含升弓加热、制动控制装置加热)，如表2所示。因此，根据以上分析，蓄电池除了要实现列车激活、紧急负载供电外，还要保证低温情况下，对车辆加热提供负载。这就要求蓄电池要有优良的低温放电能力。

 

表2 低温严寒环境(-25℃以下)加热器件及功率

  

序号加热部件加热原因控制方式负载1升弓模块低温可能结冰，无法升弓加热延时15min60W2制动控制装置低温造成橡胶变硬，造成供风泄露加热延时30min600W3辅助控制装置低温造成橡胶变硬，造成供风泄露加热延时30min600W

2 蓄电池选型及参数优化

与铅酸蓄电池相比，碱性镍镉电池具有以下优点：具有优良的低温充电、放电能力；全寿命周期成本低；抗短路和错接能力突出；带故障运行能力强 [4]。基于以上优势，针对乌鲁木齐的气候特点(低温达-32.8℃)，乌鲁木齐1号线地铁车辆选择碱性镍镉电池作为应急备用电源。另外，由于蓄电池的放电能力和充电接受能力在低温环境下都会有所衰减，为了保证低温时蓄电池性能达到最优，对蓄电池的参数进行倾向性的优化。

2.1 电解液密度参数优化

蓄电池电解液密度过低，会增加蓄电池内阻，从而影响电池的特性；选择密度过高将增加负极活性物质的溶解度，影响蓄电池的容量，特别在高温时更为明显。因此，蓄电池KOH电解液密度优化为1.28±0.01 g/cm3，既适合最高环境温度，又保证了在最低环境温度时电解液不至于结冰。另外，在KOH电解液中加入一定量的LiOH·H2O和乳化剂可以有效提升低温放电性能[1]。

2.2 蓄电池充电参数匹配

为了实现蓄电池与车载充电参数的合理匹配，在蓄电池箱体内部，装设有温度传感器(型号PT100)，作为箱体内的温度信号反馈给充电机。充电机通过图1的蓄电池充电曲线，设定充电阈值。温度在+20℃至-33℃时，将充电电压从1.55 V/单体调整至1.64 V/单体。当然，为了保证蓄电池的使用寿命和减少水的消耗，需要采取均充和浮充电压的切换方式：充电机检测电流值为7.2A(0.04ItA)或更小，将电压调整为浮充电压曲线充电；检测电流值超过10.8 A(0.06ItA)时，将充电电压调整为均充电压曲线充电。

  

图1 蓄电池充电特性曲线

3 蓄电池容量计算

运用系统调度平台，在枯水期间，对晋江西溪和山美水库水源进行联合调度，年可增加晋江水资源有效利用量1亿m3以上，相当于在晋江流域新增一座大型水库。目前，正在开展系统二期工程建设，计划投入2 900万元对系统平台进行更新改造和增设水质水量监测、取用水远程计量、视频监控、闸门控制设备等。系统二期工程建成后，全市的水资源监控体系将更加完善，水资源监控能力和应急处置能力将进一步得到加强。

依据碱性镍镉蓄电池的应用经验：

蓄电池高温(45℃)充放电系数为K1=0.9；

蓄电池低温(-33℃)影响的放电系数K2=0.75；

因为平均输出电压为20 V,平均输入电压为30 V,则PWM占空比D为0.67,最小输入电压Uimin为24 V,设电感电流的最大变换值即纹波电流ΔILmax为满载输入电流的20%,代入式(1)和式(2),得电感H为476 μH。假设变换器输出纹波电压为10 mV,计算滤波电容C

译为“Ch’eng Pu-chih had been a governor in the border provinces and a garrison general at the same time as Li Kuang”。原文意为程不识与李广都以边郡太守的身份领军驻扎，不是说他们既是边郡太守又是边郡将军。

1.09 V、1.10 V、1.09 V、1.10 V、1.09 V。在蓄电池容量计算中提到，碱性电池在1.05 V/单体为截止电压，通过本试验可证明所选蓄电池完全满足低温充放电要求。

人文教育是以经典阅读为基础，所以，需要与当前语文教学的实际情况相结合。而小学语文主题教学的教材可以选择一些古今中外的经典文章，以此帮助学生积累大量的语文底蕴，进而帮助学生能够更好地学习语文。除此之外，在小学语文主题教学中，教师对于教学内容的选择可以在教学主题的基础上，适当选择一些课外文章，不仅能够有效帮助教师顺利地进行主题教学，还能帮助学生更好地理解教学内容，进而拓展学生的语文视野，培养学生的语文情操。对于课外文章的选择，不仅要基于教学主题，选择一些提高学生语文素养的文章，还要根据学生的性格特点、兴趣爱好等因素进行选择，从而激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。

滚动式轴承应通过加热机械油进行装配，之后应对滚动式轴承间隙以及珠架、滚珠进行检测，同时轴承涂抹润滑油需适度，不可超出容积的2/3，并且要防止轴向窜轴的发生除去轴向力。对于滑动式轴承应及时修复严重磨蚀的轴承瓦面，并调节好轴瓦间隙，确保其处于1.5/1 000～2/1 000轴径范围内；控制好填料漏水情况，避免水流进轴承体内和油池中，转子吊入时应避免油环受压或受拉而出现形变，在运行中应实时做好轴承的温度监控。当出现轴套松动问题时，应在泵站大修中选用适宜的轴套螺母拧紧，并通过专人监测，降低机组的倒转时间和回数，减少机组在运行中的振动问题。

蓄电池设计容量：考虑设计裕度最终蓄电池容量为180 Ah。

参考文献：

4 模拟试验验证

为了验证所选择的蓄电池在乌鲁木齐极端气候仍能满足车辆的应急需求，对蓄电池进行低温充放电模拟试验进行验证。随机选取5只180 Ah蓄电池串联，在-33℃±2℃试验箱内搁置24 h后以8.2 V(1.64 V/单体)进行均衡充电，当充电电流<7.2 A时转8.0 V(1.60 V/单体)进行浮充充电。充电停止后，依然在-33℃±2℃环境下静止搁置24 h，然后蓄电池继续在-33℃以687.5 W进行恒功率放电(该功率由负载11 kW换算而得)。放电时间45 min后，测量单体电压分别为

蓄电池放电倍率介于0.5C～1C之间，取放电倍率系数K4=0.95[3]；

5 结语

通过对蓄电池本身的制造工艺和与充电机的匹配集成来提升蓄电池的低温性能，经过试验验证，优化后的蓄电池满足应用需要。

乌鲁木齐地铁1号线车辆采用碱性镍镉蓄电池组(80个单体/组)作为备用电源。每列车配备2套蓄电池组，每套蓄电池组负责各组半列车的紧急负载。车辆低压110 V系统允许范围为77 V～137.5 V。根据经验，从充电机到蓄电池组考虑电缆压降7 V，正线电缆电路压降按照4 V计算，负线线缆电路压降按照3 V计算，折算到蓄电池组的截止电压(UL)为84 V，单体截止电压为1.05 V，蓄电池单体的标称电压为1.2 V，折算蓄电池标称电压(Us)为96 V。根据表1计算， 45 min紧急负载功率为10.928 kW(半列车)，蓄电池组的平均电压 V；负载消耗容量计算 Ah[4]。

车辆激活升弓由蓄电池进行供电，列车激活供电时间短，消耗容量低可忽略不计。在低温天气时蓄电池需要在列车激活前对关键部件进行前期预热。因此，前期预热所需的容量需要进行核算。根据表2，蓄电池供电加热时所需功率1.2 kW(30 min)和60 W(15 min)，为了方便计算，整合加热负载功率为P1=1.26 kW(30 min)，计算所需容量为仅为额定容量的3.9%。计算结果表明即使在极寒天气，蓄电池也能满足要求。

蓄电池寿命衰减系数K3=0.825；

[1] 王家起.镉镍电池电解液更换的确定与选择[J]. 农村电气化，1997(1)：28.

[2] 刘东广. 电力机车蓄电池的应用分析[J]. 电力机车与城轨车辆，2006(3):63-65.

[3] IEC 60623-2001，开口镉镍方形可充电单体电池[S].

[4] 阎纯洁.城轨车辆用蓄电池选型分析[J]. 科技创新与生产力,2015(2):64-67.

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