Обслуживание АКБ мощного ИБП

Известно, что срок и качество работы оборудования зависят от качества питания. Нежелательные отключения, просадки напряжения (или напротив – слишком высокое напряжение) – все это не способствует долгой и качественной работе. Наконец, некоторое оборудование (например, медицинское) должно безотказно работать всегда даже при аварийных режимах электросети. Поэтому для обеспечения качественного электропитания БЕЗ перебоев используют ИБП.

Чем больше нагрузка, которую необходимо поддерживать в аварийном режиме, тем мощнее должен быть ИБП.

Зачастую поставщики ИБП не только устанавливают ИБП на объекте клиента, но и вводят его в эксплуатацию и инструктируют персонал. Далее, как правило, ИБП обслуживается или силами собственных техников, или силами сервисной службы (зачастую выбранной по совету поставщика). Обычный интервал техобслуживания – один год.

⚠ Важно: Однако клиенты предпочитают не вникать, как именно проводится проверка – проверяется ли ИБП под нагрузкой, анализируются ли сервисные сигналы – такими вопросами клиенты обычно не задаются. К сожалению, иногда проверочные процедуры не заходят дальше подписей в актах.

Пока аварий в сети не возникает (или ИБП отрабатывает нормально), клиента, очевидно, все устраивает. Но при очередной аварии оборудование или отключается, или вовсе выходит из строя – а все потому, что ИБП не сработал.

 

Реальный случай: томограф вышел из строя

Увы, но в одном из медицинских учреждений случилось второе – из-за несработавшего ИБП один из дорогостоящих узлов томографа вышел из строя. Помимо очевидных убытков из-за необходимости покупки и установки узла, клиент получил проблему похуже – невозможность диагностировать пациентов в течение длительного времени.

ИБП обслуживается технической службой, которая вводила ИБП в эксплуатацию. Согласно записям в журнале ТО ИБП должен быть исправен. Однако при аварии он не отработал. Почему?

⛔ Внимание: А потому, что почти все технические специалисты, обслуживающие ИБП, напрочь забывают о том, что в ИБП, вообще говоря, установлены АКБ. И от них в не меньшей (а то и в большей) степени зависит, сможет ли ИБП нормально отработать в аварийном режиме сети.

Большинство ИБП (даже самые дорогие) контролируют напряжение на аккумуляторном блоке ЦЕЛИКОМ (как правило, АКБ в блоке включены или последовательно, или последовательно-параллельно). Напряжение на аккумуляторном блоке практически всегда находится в допустимых пределах (даже если фактическая емкость АКБ близка к нулевой). А значит, об установленных АКБ ИБП никаких ошибок и предупреждений не выдаст.

⚠ Важно: Важная ремарка – достаточное напряжение на АКБ отнюдь не означает достаточную емкость – мы встречали огромное количество АКБ с нормальным напряжением, которое проседало почти до нуля при даже минимальной нагрузке.

Стоит отметить, что в инструкции практически на каждый ИБП честно написано, что помимо собственно ИБП следует проверять еще и установленные в него АКБ. И это жутко не нравится техникам – как правило, они говорят что-то в духе «Это мне что, придется все отключить, все болты открутить, все перемычки снять, каждую АКБ тестером промерить и потом все обратно собрать? Нет уж, увольте».

Однако, именно так и следует подходить к плановому ТО. И даже в этом случае стоит держать в уме факт, что напряжение не всегда связано с емкостью – даже если недовольный техник проделает все вышеописанное, благодаря тестеру он узнает лишь значение напряжение. А этого зачастую мало.

 

Диагностика: 32 АКБ DELTA HRL 12-75

После долгого введения перейдем к техническим подробностям: в ИБП установлены 32 АКБ DELTA HRL 12-75 емкостью 75 Ач. Нам необходимо определить, в каком состоянии находятся АКБ и стоит ли менять их на новые.

Инструмент диагностики

С помощью анализатора AEA30V измерим характеристики АКБ и сопоставим их с данными из документации.

Согласно документации, внутреннее сопротивление полностью заряженной АКБ не должно превышать 5,2 мОм.

На гистограмме ниже представлены значения напряжения и внутреннего сопротивления всех 32 АКБ, установленных в ИБП:

⛔ Внимание: Итак, внутреннее сопротивление всех АКБ выше, чем указано производителем.

Даже если допустить, что техники хотя бы единожды промеряли все АКБ, они не могли бы заподозрить неладное – по значениям напряжения все АКБ кажутся заряженными. А вот внутреннее сопротивление говорит о реальном состоянии АКБ куда больше – но тестеры, которыми техники пользуются (если пользуются), внутреннее сопротивление не измеряют.

 

Тест на реальную ёмкость

Итак, стоит ли попытаться восстановить АКБ, или лучше сразу их заменить? Чтобы принять решение, проверим на реальную емкость две АКБ из тридцати двух – с лучшими и с худшими характеристиками из всех.

Начнем с худшей АКБ (№4). Для тестирования АКБ используем Активатор AEAC-12V:

⚠ Важно: Важная ремарка: при разряде АКБ током 7,5 Ампер до напряжения 10,5 Вольт она должна отдать 75 Ач. Фактическая емкость АКБ определяется при первом разряде, фактическая доступная емкость (реальная емкость) – при втором разряде после заряда.
⛔ Внимание: Как видим, АКБ отдала лишь 1,67 Ач. При этом обратите внимание на время заряда АКБ на каждой из ступеней второго заряда (кроме последней ступени, на которой АКБ выравнивается в течение трех часов) – АКБ просто «пролетела» эти ступени по контрольному значению – иными словами, напряжение на ней почти моментально достигло установленного значения. Это лишний раз доказывает, что по напряжению далеко не всегда можно сделать вывод о емкости.

Далее – «лучшая» АКБ (№25):

✓ Как видим, АКБ №25 отдала 74,55 Ач. Значит, мы имеем неплохие шансы восстановить АКБ, которые имеют схожие с АКБ №25 характеристики.

Покупать новый комплект из 32 АКБ или купить только замену для АКБ, вышедших из строя – решать клиенту. Клиент выбрал способ «экономии», и мы приступаем к работе.

 

Обслуживание АКБ: контрольно-тренировочный цикл

Обслужим все АКБ, кроме №4 и №14 – их внутреннее сопротивление слишком велико, и, как мы видели ранее на примере АКБ №4, емкость АКБ с подобными характеристиками близка к нулю.

Начинаем с добавления дистиллированной воды. Но… АКБ ведь необслуживаемые? В документации так написано! Но на деле почти все «необслуживаемые» АКБ имеют крышку, которую можно снять при помощи, например, канцелярского ножа. А в самой крышке видно отверстие для выхода газов.

Рассмотрим подробнее данные ПЕРВОГО РАЗРЯДА, полученные в ходе контрольно-тренировочного цикла:

⚠ Важно: Стоит заметить, что емкость АКБ №8 значительно ниже, чем у остальных.

После первого разряда мы зарядили АКБ согласно рекомендациям производителя. Для определения фактической доступной емкости выполним второй разряд и по полученным данным построим гистограмму:

Анализ результатов и выводы

Если сравнить значения отданной емкости по первому и второму разряду, можно заметить, что АКБ деградируют по емкости – все АКБ (кроме АКБ №8) отдали по второму разряду чуть меньше, чем по первому. Эта деградация обусловлена возрастом АКБ и их неправильной эксплуатацией (неправильной с физической точки зрения – любая АКБ при эксплуатации теряет воду и нуждается в периодическом доливе дистиллированной воды, однако производитель заявляет АКБ как необслуживаемую). Разумеется, деградация АКБ не могла не сказаться на значениях внутреннего сопротивления – они куда выше заявленных производителем 5,2 мОм. Наконец, можно заметить, что АКБ имеют неравномерный износ.

Почему так вышло? Два основных фактора:
  1. Закон Аррениуса: скорость химических реакций возрастает с увеличением температуры. В ИБП клиента АКБ распределялись по четырём ярусам по высоте – чем выше ярус, тем выше температура, и, как следствие, скорость химических реакций.
  2. АКБ изначально имели разбаланс и были установлены сразу после покупки, без подбора по сопротивлению и проверки емкости. В ходе эксплуатации этот разбаланс лишь усугубился.
✓ Вывод: для эксплуатации пригодны все АКБ кроме № 4, №8 и №14. В качестве резерва можно сохранить АКБ №1 и №15.

В итоге клиент купил 5 новых АКБ, а АКБ №1 и №15 оставил в качестве резервных.

 

Итог: экономия за счёт диагностики

Клиент уже «погорел» из-за несработавшего ИБП, а техническая служба, обслуживавшая ИБП, в силу разных причин (от очевидной лени до отсутствия необходимого оборудования), неспособна принять адекватных мер. В такой ситуации клиент вполне мог бы «психануть» и, помимо узла томографа, заменить ВСЕ АКБ, установленные в ИБП. Учитывая стоимость одной АКБ в 19 000 рублей, это стоило бы клиенту около 608 000 рублей.

✓ Однако в ходе тестов выяснено, что даже худшая рабочая АКБ имеет 83% от ёмкости, заявленной производителем (АКБ с ёмкостью, близкой к нулю, в расчёт не берём). А значит, достаточно заменить лишь неисправные АКБ, что клиент и сделал.