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試論通信基站蓄電池組的維護

鉅大LARGE  |  點擊量:1278次  |  2019年11月20日  

一、基本情況介紹


吉林省聯通公司共建有G網、C網共1986個物理站址,見下表:


基站內蓄電池共3972組,每組電池24只,共9.5萬只。根據掌握的蓄電池運行的基本情況,當前蓄電池運行出現較為嚴重的問題是:蓄電池組運行超過廠家的質保期后,蓄電池組出現嚴重的劣化現象,遠遠不能滿足實際生產的要求,甚至部分基站的蓄電池的保有容量僅僅達到標稱容量的10%。個別蓄電池的劣化失效,帶來整組電池的快速失效等等。


所有基站內設備的維護隸屬于運維等部門負責,全省共在九個市州、40個縣市設立了49個分公司。各個分公司專業運維人員一般4~5人,這樣人數較少的維護人員,要進行近萬臺設備的蓄電池維護工作比較困難,無法安排專人負責蓄電池組的維護。


分析通信基站蓄電池組的運行狀況,主要是在蓄電池組的維護上投入不足造成的,首先是人員的投入、設備的投入,其次這近十年時間,聯通公司一直致力于基礎設施的建設,對于建設后的設施維護工作投入不夠,一直處于滯后狀態。目前基礎設施建設基本完成,聯通公司必將對設施的維護提到議事日程上來,加大維護的投入,減少設備運行成本,提高設備運行的可靠率,由前期的建設期轉型進入正常的運行模式。


如何摸索探討一套運行模式下設施的維護方式,特別是基站蓄電池組的維護模式,對于其他運營公司也同樣具有借鑒意義。


二、目前基站中蓄電池設備運行中常見的問題


目前在電源設備、通訊交換設備、空調等出現問題的幾率,已經大大下降,這是由于這些產品的本身穩定性已經隨著技術水平的發展得到品質的提升。而由于蓄電池自身技術的發展、再由于蓄電池維護手段的不完善,應該是保障基站安全運行的重點。具體分析如下:


1)蓄電池壽命無法達到設計要求


在實際應用中,蓄電池往往在使用一年后就開始出現劣化,使用超過5年的蓄電池劣化程度非常嚴重,不能夠達到標稱容量。這其中存在兩個方面的問題:其一,蓄電池廠家對于蓄電池的使用年限是在較為理想的狀態下預測的,而我省農網改造頻繁,基站經常掉電,造成蓄電池使用年限明顯低于理論值;其二,在對蓄電池的使用中在蓄電池組劣化前期沒有及時發現落后蓄電池,致使蓄電池組劣化積累、加劇,導致蓄電池過早報廢。


2)對于蓄電池的運行情況不明


由于人員以及技術條件的限制,同時缺乏良好的技術手段以及有效管理,蓄電池的使用者對于蓄電池的運行情況缺乏足夠的了解,特別是對于蓄電池歷史數據的整理以及分析。而這些數據的整理與分析需要較強的專業知識。


3)目前充放電機制急需改進


當前基站蓄電池組的充電機制一致采用高頻開關電源完成,但從蓄電池組自身的運行特點而言,目前通信電源對于蓄電池的充放電機制,顯然是不完善的,這也是目前蓄電池組提前失效的一個重要原因。如通過脈沖等方式的充電機制,將大大降低蓄電池組過早失效的比例。


三、基站蓄電池失效原因的分析


根據蓄電池實際運行狀況以及當前蓄電池性能的抽樣測試數據,分析蓄電池的失效模式大體為以下幾種:


1)、電池失水


鉛酸蓄電池失水會導致電解液比重增高、導致電池正極柵板的腐蝕,使電池的活性物質減少,從而使電池的容量降低而失效。鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時(一般在2.30V/單體以上)在蓄電池的正極上放出氧氣,負極上放出氫氣,產生電解液水分的流失。因此必須嚴格控制充電電壓,不能過充電,造成蓄電池失水。


根據實際測試情況,出現蓄電池故障基站中大部分電池都存在電池失水問題,分析原因是由于蓄電池廠家對于安全閥的控制也存在一定問題。目前國家規定的安全閥開啟壓力是15Kpa以上,而實際運行中由于同一品牌普遍出現蓄電池失水,所以對蓄電池安全閥的控制壓力,不得不進行認真研究。建議同廠家積極聯絡,并對目前安全閥開啟壓力進行測試,以甄別失水原因。


2)、正極板腐蝕


由于電池失水,造成電解液比重增高,過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕,防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發生。


根據運維單位的反映,蓄電池容量普遍嚴重下降,甚至僅僅能夠達到標稱容量的10%左右。極板腐蝕造成活性物質的脫落,也同樣值得關注。因為如此同批量、同一廠家的蓄電池出現容量快速衰減,且衰減如此嚴重,應該在極板活性物質的保有量進行測量。通過活性物質的實際保有量,可以更加準確分析問題。


3)、熱失控


熱失控是指蓄電池在恒壓充電時,充電電流和電池溫度發生一種累積性的增強作用,并逐步損壞蓄電池。從目前國內蓄電池使用的狀況調查來看,熱失控是蓄電池失效的主要原因之一。熱失控的直接后果是蓄電池的極板變形,活性物質脫落,最后造成蓄電池容量的嚴重下降,直至失效。


四、蓄電池使用現狀:


1、問題電池組按照放電時間統計:


2、問題電池組按照使用年限統計:


[page]五、解決方案


綜上所述,目前全省的基站內蓄電池按性能可分為3類:1.新投運蓄電池組。運行情況良好,可暫時不做處理。2.放電時間高于半小時低于兩小時以及投運時間超過兩年的蓄電池組。需要及時檢測和活化,把具有劣化傾向的單只蓄電池選出,進行重新配組。3.放電時間不足20分鐘的蓄電池組。有80組蓄電池已經不能達到使用條件需要更換。


就目前的專業技術人員以及技術手段,已經遠遠不能滿足9.5萬只蓄電池的維護工作。如何提高蓄電池維護的管理水平,如何提高蓄電池運行的質量,如何減少蓄電池運行成本,無疑是當前必要和急迫的。在實際操作中可以采用多種模式:自行維護和維護外包兩種方式。


方案一:增加維護的專業設備,組織培訓一支具有專業水平的維護隊伍


解決當前蓄電池問題的方案之一,就是加大對蓄電池維護的投入,通過專業維護人員以及專業設備的投入加大,提高蓄電池設備的管理水平,提高蓄電池維護水平,通過蓄電池活化等專業設備以及技術手段的完善,延長蓄電池使用壽命。通過增加一些專業的檢測設備,提高維護人員的專業技術,建立詳細的設備管理檔案,將以往被動的“頭痛醫頭”模式,改變為積極的主動管理。


方案二:維護外包,專業公司完成


另一個解決方案是,將維護外包,由專業公司完成,由以往的設備管理的直接參與者,轉變為設備管理的真正管理者,將蓄電池的檢測與維護工作轉包于專業維護公司,將責任轉包,這樣在不增加原有投入的前提下,可以快速提高設備的管理水平,從而保證蓄電池組的運行情況不會成為聯通快速發展的障礙。


以蓄電池檢測活化技術開發為主,熟知電源、蓄電池技術的專業公司,在基站蓄電池維護方面已經積累了多年的實踐經驗,在基站維護方面可提供以下的服務項目:1)保證電源的正常工作2)保證蓄電池安全運行3)基站衛生處理4)新購以及運行中蓄電池的性能檢測5)蓄電池活化6)蓄電池重新配組


六、具體效益分析報告如下:


方案一:采購維護的專業設備,組織培訓一支具有專業水平的維護隊伍


加大專業設備的投入,增加專業化的維護設備,組織培訓一支專業化水平的隊伍,建立積極、主動的設備維護與管理模式--建立設備維護與管理檔案通過增加一些專業的檢測設備,提高維護人員的專業技術,建立詳細的設備管理檔案,將以往被動的“頭痛醫頭”模式,改變為積極的主動管理。


但對于專業設備的投入以及人員的投入,無疑需要大量的資金,同時人員的技術培訓與日常的管理較為瑣碎,這是不利的地方。


每年需要專業維護人員30人(以及維護的車船費用)按照每人每月工資2000元,每車年費用2萬(9臺車輛),購車以及車輛保險費用大概每年折合3萬每年計算,則人員工資72萬以及車船費用18萬以及購車費用27萬,每年共計費用:72+18+27=117萬。計其他費用(餐旅,橋費等)每年的維護開銷不會低于120萬。


由于一次性投入較大,以及人員培訓、專業技術要求、日常管理等問題的存在,該方案有其諸多不足之處。


方案二:維護外包,專業公司完成


維護外包于專業公司,由設備維護的參與者轉變為設備維護的管理者,同時責任轉包,可以實現風險轉嫁,對于快速提高設備管理水平也非常有益;專業公司根據運行狀況、采購年限、位置分布,制定詳細的維護方案,由聯通考核方案及實施效果。


將蓄電池的維護外包,聯通公司不再進行設備與人員的投入,并將責任轉包,即將蓄電池診斷與活化等大量費時、費力的維護工作轉包給專業維護公司,所需的維護與活化設備,由專業公司自行采購。


代維公司根據聯通各個基站內蓄電池的運行狀況、采購年限、位置分布,制定詳細的維護方案,對1986個基站蓄電池,進行定期的在線診斷,對出現落后、劣化的蓄電池,進行及時的活化維護,由于蓄電池的劣化得到及時處理,將大大提高蓄電池的維護效果,提高蓄電池使用壽命三年。


同時由于蓄電池失效,不是全部劣化所致,因此可以將業已報廢的蓄電池組,通過代維公司進行篩選,將可以品質好的A級蓄電池,進行重新配組,替換徹底報廢的蓄電池組。對于品質一般的B級蓄電池,由專業公司進行修復活化后進行重組。而品質較差的C級電池則可以直接報廢。通過這樣的專業工作,經過三年的一個周期,吉林聯通的蓄電池運行狀況將大大提高,蓄電池運行成本也將大幅減少。形成一個專業的、積極的設備管理與運行。


按照聯通的蓄電池數量9.5萬只,專業公司除蓄電池組的維護活化工作外,并承擔電源維護、設備除塵、基站衛生、蓄電池重新配組等繁重的日常維護。


維護業務外包,由專業公司完成,帶來的益處如下:


a)提高設備安全可靠的運行,由于責任明確,并專業公司負責,將大大提高基站設備的安全可靠性。


b)維護外包,聯通公司維護人員始終處于領導指導的地位。


c)避免巨大的設備投入,由于將維護外包,則檢測與活化等專業設備的投入,轉嫁于專業的服務公司,大大減少設備維護的前期投入。


d)減少人員開支。由于將維護外包,將避免因方案一中自行維護帶來的人員增加,以及增加人員帶來的其他直接開支。


e)專業公司可以借助其技術的成熟,將蓄電池維護等工作專業化,提高蓄電池設備管理的水平。


角色轉變,發揮長處。將基站蓄電池維護外包可以為聯通公司節省大量的人力和物力,進而可以把節省的人力和物力投入到其他崗位的工作中,提高聯通公司整體運行的工作效率。


維護外包另外的好處是:通過對淘汰蓄電池重新篩選(因為蓄電池組的失效不是全部,而是個別電池出現問題而引起整組電池失效),在對淘汰的蓄電池組的篩選中,對于品質較好的電池進行重新配組,再使用到基站內。按10%的再用率估計,這又減少了10%的蓄電池使用成本。僅此項,每年蓄電池運行就可以節省資金:988萬元*10%=98.8萬元。


同時專業公司的代維,延長蓄電池組2~3年的使用壽命,大大降低基站蓄電池運行成本。


七、實施情況


我們采用第二套實時方案,就是將蓄電池組的代維外包于專業公司,由專業公司完成。這樣的益處是通過試點,摸索一條基站蓄電池設備維護的新路。


選擇性能較差基站電池組進行優先維護活化的試點方式,經過3個月的方案試運行,專業公司的努力,基站蓄電池都不同程度地得到提高,放電時間平均提高一倍以上,甚至出現一些電池組,保有容量10%提升到50%的非常滿意的效果。


以下是選定試點的基站蓄電池組活化前后:


通過試點,當然試點的工作剛剛開始運行幾個月,可能還存在一些不足部分,但通過目前的運行,其效益已經顯現,可以說通過蓄電池組代維外包這種形式,是非常適宜的:一方面解決因維護工作對人員投入的問題;第二方面解決維護工作對專業技術的要求問題;第三方面效益與投入比很高;第四方面設備的管理水平大為提高,原來面臨淘汰的電池組通過活化維護,可以再使用,延長了蓄電池組的使用壽命。


同時吉林省聯通公司以往一直處于建設期,如G網建設基本完成后,又投入C網的建設,為此在建設過程中投入了大量的人力、物力、財力。對于基站維護投入較少。目前基站的建設已經大體基本完成,未來的階段將會由建設階段向維護階段轉變,基站的維護工作將會呈現常態狀態。如何很好地完成基站的日常維護,提高設備運行的可靠性,無疑是迫切面對的問題。


我們就是希望通過認真的論證以及試點,摸索出一套適合通信運營公司在建設階段結束后的日常設備維護模式,提高設備運行的可靠性,降低設備運行的費用。


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