锂电池使用指南

北京市普利门机电高技术公司编制 2003年8月20日实施

一．MWD锂电池使用常识 1．MWD锂电池基本常识

MWD定向系统的供电电池是工业级标准的高能长寿命锂电池组，锂电池的电压不能与锰电池或碱电池进行比较，因此,请永远不要将各种具有不同类型、不同模式或不同化学成分的电池混用。

在一段时间的存储或不使用的情况下,电池会产生”钝化”现象，在锂电池阴极上会覆有一层氧化层，这样有利于减弱电池单元性能退化能力, 但当要在现场使用电池时, 必须去除这层钝化膜，即通常所做的电池加载。

在使用时, 各个电池单元会有轻微的膨胀, 这取决于负载和其周围的最高环境温度。

锂电池不能短路，再充电、过度放电、刺破，压碎或放置在温度超过150度的环境中，否则可能引起爆炸。

只要掌握锂电池常识和正确的使用方法，锂电池是非常安全的。 2．锂电池组成

锂电池包含阳极亚硫酰氯化液和浸于其中的一个阴极锂(或在额定温度较高的电池中使用锂合金)，锂是一种能与水发生剧烈反应的金属元素, 并释放出氢气。亚硫酰氯化物是一种有毒的液态物质，无色到浅黄，刺激性气味，在水中或水蒸气中, 它会分解成有毒的二氧化硫和氯化氢气体。不会出现有害的聚合物和致癌物质。

每个电池单元的结构使之能够承受在使用过程中所产生的内部

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压力，同时,一定要记住, 随着温度的升高, 电池容积会承受很高的压力，电池损坏或破损时, 会释放出二氧化硫,氯化氢和氢气，若电池裂缝大到会将内部部件暴露出来时, 锂和亚硫酰饱和碳也将存在于上述气体中。

3．锂电池的危害和处理

由于锂电池内部具有很大的能量，因此潜在的危险情况有可能会发生。造成此种危险发生的原因主要是密封电池的内部或外部过热（电池内部或外部短路）造成的。过热会使电介液膨胀并超过可容体积，增加罐内的静液压，并最终造成电池爆炸，若电池已着火或爆炸，采取措施如下：

1)．现场人员摒住呼吸，不要用手直接接触液体。

2)．穿戴安全服 (全身保护服, 橡胶手套和靴子, 防毒面具和面罩

(好能盖过护目镜))。

3)．不要用水、潮湿的沙子、二氧化碳或苏打粉灭火器来扑灭火

焰, 而是应使用一种 (D级石墨灭火器)。

4)．使所有不相干的人员远离装置。而且尽量在户外工作。 4．锂电池着火或爆炸危害健康的数据

1)．最主要的危害途径：吸入

2)．危害健康的情况：其蒸汽对皮肤，眼睛和黏膜有很强的刺激，所表现的症状：眼睛和黏膜受刺激。

3) ．关于眼睛方面的处理：用流动的水冲洗眼睛至少15分

钟；把眼皮拽离眼球；立刻寻求医疗处理。

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4)．关于皮肤方面的处理：用大量流动的水冲洗。如果皮肤出

现了烧灼，应立即寻求医疗处理。

5)．关于吸入方面的处理：转移到新鲜空气中。如果呼吸困难，

使用氧气瓶并寻求医疗处理。 6)．若摄入体内：应寻求医疗处理。

5．在工房和现场制作、拆卸电池短节

1)．锂电池是不可充电的,而且若在其上施加相反的电压会很危险。

2)．在现场和工房做电池短节时,请认真检查各个电池短节的极性方向,确保将电池与电池上下连接头连线正确。

3)．若在正常装配电池时、或在原因不明的情况下发现电池单元或短节温度很高、过热或损坏,必须立即停下来。立即穿戴安全服,橡胶手套，将电池短节放在室外,并浸泡在大量的水中或放在水龙头下用大水冲，最少24小时。这是处理电池的最好和最安全的途径。

4)．若电池短节已报废,应及时交给有关人员将其充分放电，现场人员应及时将其运送回库房。千万应当注意的是：电池不可能100% 的被放电. 因此, 在之后的各个处理步骤中仍需小心。

5）.若在井下工作过程中,电池短节已破裂或溢出时, 有可能一个或多个电池单元已损坏，取出后用水冲电池将任何化学反应彻底完成, 并将使温度降低，这样便可以安全处置电池短节。永远不要试着拆开任何电池单元, 或在处理电池单元或短节时施加太大的机械压力。

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6．在处理已损坏或过热的电池短节时, 应遵循以下步骤:

1).使所有不相干的人员远离装置。 2).在户外工作。

3）.用正确的灭火材料(用于扑灭D级火情的碳酸钠和LITH-X石墨粉)

4).全服 (全身保护服, 橡胶手套和靴子, 防毒面具和面罩(最好能盖过护目镜))

5).已坏短节直到完全完成了化学反应, 并且短节已被冷却下来。 6).池短节, 将已损坏的短节绝缘后, 用正确的方法将其处理掉。 7．电池存储

由于电池中有化学成分, 存储电池短节应注意以下事项： 1) 新/重新使用的电池短节: 电池应存放在低温(10-25 摄氏度), 干燥和防水的装置中. 若存放电池的环境温度超过了32摄氏度,这将会对电池的使用寿命造成不利影响，另外,一定不要存储在阳光下，应保留电池上的保护层,直到要使用该电池，这样可以保正电池不会部分短路。

2) 现场使用过的电池短节应放在探管箱中,防水, 隔热并干燥，不能接受阳光直射，在两端和导线槽处贴上保护胶带, 防止意外的短路，

8．现场辨别电池是否泄漏和处理过程

典型的电池现场事故是由于环境温度和对电池组的冲击超出了电池单元的安全操作范围，因此, 针对现场操作, 可以预测潜在的问题.

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大部分的事故是由于长时间被放在井底, 没有循环, 且此时循环温度已接近工具的操作极限(150摄氏度), 并伴有钻柱的振动和其它的冲击. 应注意的是, 与在循环过程中MWD工具所测温度相比, 稳定（无泥浆循环）的井下温度范围通常会高出20摄氏度. 当钻柱被卡在井底有一段时间时, 上述情况经常发生，因此，在钻台取出井下仪器时请注意是否有如下现象：

1) 拆开脉冲发生器与电池筒的连接处, 将会发现连接头损坏/变黑，且可能会闻到或发现酸性烟雾。

2) 严重的情况下将会在一个或多个抗压筒上发现穿孔现象。 二. MWD电池组PSA（Power Supply Assembly）的使用 1． 简介

1.1 电池总成PSA（Power Supply Assembly）概述

电池总成（PSA）（见图一）是MWD 井下仪器串的一部分，对SEA提供电源和APC内电容充电以驱动脉冲发生器工作，其由耐高温、寿命长的锂电池组成。

电池组(PSA)由10节耐150摄氏度高温的锂电池组成，每节电池3.6Ｖ，组成36Ｖ供电，现在使用的双Ｄ电池组可提供240万焦耳的能量，仪器在井下连续工作约15天不用更换电池。

图一：电池组PSA

电池组PSA：上端四芯公滑环，下端四芯母滑环，上端设置弹簧长度弥补装置。

电池组装后放在抗压筒内，由抗压筒和扶正连接器与其他部分连接。

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1．2 电池功能说明

电池的四芯滑环连线图如下： 1（针孔）-------------DATA 2 -------------+17V 3 ------------ GND 4 ------------- –17V

电池组为整个井下仪器提供电源，其输出约为36V（2、4脚），2、3脚 +17V~+18V；3、4脚 –17V~–18V，但由于单节电池的性能略有差异，输出电压会略有不同，电压分为空载和加载电压两种形式，加载电压即仪器正常工作电压。在测试电池（PSA）是否可用之前必须正确测量其加载电压。电池的工作时间长短取决于MWD井下仪器的工作模式和所发脉冲总数。

在实践中，电池实际容量与理论值会有所差异。使用时应留有充分的余地。电池容量消耗的主要因素为：

a.井下工作温度及仪器在井下循环时间； b.电池已使用时间；

c. 单节电池（Cells）的性能（不同厂家生产的电池其性能略有差异）；

d. 发送单个脉冲的用电量及井下仪器的静态消耗；

每趟钻完应正确估算电池的剩余能量，能确保满足下一躺钻的需要。 4．电池测试

电池在现场使用前必须进行加载和较全面测试，通过加载除去电

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池表面的氧化膜，不管是新电池还是用过的电池使用前都得进行加载。

1）在空载和加载条件下用电池测试盒（BMB）检测电池电压，空载电压为34~36V；\" VB+ \" 和GND的电压，其值应为17V~18V之间；\" VB- \"和GND的电压，其值应为 –17V~-18V之间；

2）拨动\"加载\"开关，对新电池进行加载，开始电压可能降至30V以下，但很快会上升至32V~36V之间（受环境温度的影响，上升时间为5~30分钟不等，已用过电池其加载电压为31V~34V之间）， 如电池电压值偏低，说明电池有问题，应返回室内做进一步的测试。 5． 电池寿命估算： 5．1 简介：

锂电池设计特性为一旦加载便会在其使用寿命大部分时间内提供连续稳定的电源，在实际应用中，应确保电池容量能满足本趟钻要求，理论上电池组的容量为240万焦耳； 5．2 电池寿命的具体估算方法：

根据电池厂家提供的原始数据和MWD仪器消耗能量的情况，可以从理论上估计算出电池的使用时间： 脉冲器每发一个脉冲能量消耗：10.8焦耳；

每小时的能量静态消耗：1886.7/小时； 电池剩余能量估计计算公式如下：

剩余能量=总能量-（1886.7接入时间）-(10.8脉冲总数)； 例如：开始能量为：1000000 焦耳，仪器接入时间为：77小时，

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总脉冲数：36000个；

则 ：剩余能量=1000000-188777-10.8 36000 =465901 (焦耳)

5．3 影响电池寿命的因素（实际影响因素很多）：

a． 工作温度：锂电池设计使用温度可达150度，然而当工作温度在80~125度时电池的化学特性对电池的寿命有不利的影响 b．使用情况：不同的工作模式也能影响其性能，长时间不发脉冲会在电池表面形成氧化膜。

c．不同厂家提供的电池(Cells)初始能量也不一样；

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