乌鲁木齐集团有限公司库尔勒机务段 新疆库尔勒 841001
摘要:通过对DF型内燃机车柴油机转速不升不降故障点进行分析,针对此故障对机车转速驱动器进行改进,确保机车转速驱动器工作稳定可靠,防止柴油机转速不升不降故障发生。
关键词:转速驱动器;柴油机转速不升不降故障;转速驱动器改造。
引言:
乘务员通过司控器发出升降速指令,信号通过电线路传递到转速驱动器,转速驱动器将指令信号转换成方波脉冲信号,使步进电机的各项绕组按照合适的时序通电,步进电机轴产生角位移,推动调速器配速盘转动,以此来改变柴油机转速的升降。转速驱动器故障会导致柴油机转速不升不降故障,严重影响机车运行安全,针对此故障对机车转速驱动器进行改进,防止柴油机转速不升不降故障发生。
1.概述
通过对DF型内燃机车柴油机转速不升不降故障点的分析,发现DF型内燃机车转速驱动器、转速驱动器已使用15年以上,使用的功率管、4010控制模块性能不稳定,常出现柴油机转速不升不降问题,针对此故障对机车转速速驱动器进行改进,防止柴油机转速不升不降故障发生。
2.柴油机转速不升不降故障分析:
通过对库尔勒机务段2019年28件机车柴油机转速不升故障统计分析,发现机车柴油机转速故障主要原因有以下二个方面。
一是DF4B、4D型内燃机车无极调速驱动器已使用15年以上,为老式模拟电路设计,驱动管为达林顿管或者场效应管(其耐压过低容易在多感性负载环境中被反电势击穿);其供电采用非隔离的电源(电阻分压再稳压的方式)供电模式,由于机车用电环境复杂,驱动的芯片很容易受到干扰,出现时好时坏(车上不工作,下车在实验台测试完好),击穿驱动管或者烧损驱动驱动芯片,常见烧损电流芯片CD4010,严重时会出现多个芯片同时击穿烧损,常出现柴油机转速不升不降问题,严重影响机车运行的安全性。
二是DF11 8B机车转速驱动器分为上插板(转速驱动器系统),下插板(电源模块、执行机构功率管、正常故障转换继电器),继电器联锁虚接、电源模块5V送往上插板的插头连线虚接,都会造成柴油机掉转速(1000转自动回到400转),转速不升不降。
3.转速驱动器改进措施:
(1)制做新的转速驱动器:针对DF4B、4D型内燃机车无极调速驱动器老化,对无极调速驱动器电路进行分析,发现4010BE模块的缺陷,提出电路改进,使用逻辑编程控制,大功率场效应管替代老式的打林顿管,将双套设备插头式改为万能转换开关转换。提高无极调速驱动器备品质量的同时,方便乘务员双套设备转换,避免双套设备转换时,插头插错造成插头损坏,烧损无极调速驱动器等故障发生。
总体结构与工作原理
供电方式改进:由原来的电阻分压再稳压,改进现有的隔离电源模块,减少外界电磁干扰,保证系统控制的稳定性。电源模块前端增加了多级滤波抗干扰电路。如下图:
驱 动方式改进:由原来的电流驱动改进为电压驱动(老旧驱动器易烧损CD4010芯片),从根本上解决芯片,驱动管烧损,提高机车运行安全。驱动管由老旧的达林顿管改进最新的IGPT(耐压1200v,25℃可达25安培电流)。控制与驱动通过光耦进行光电隔离,提高产品抗干扰性。
控制方式改进:取消原有老旧的五个CMOS集成芯片,改进最新微处理器CPU进行程序化控制(系统采用集成度高可编程的芯片32位CPU,自身具有高抗干扰性;受到外界强干扰);原来降速时间通过电阻,电容进行模拟定时,改进为程序化定时,时间更加准确且可根据实际状态进行设定;电位器由原来的单圈调整,改进为多圈精密电位器,是调整参数更加准确可靠。
一是针对DF11 8B型机车RT-3型转速驱动器上插板5V电源缺失造成转速不升故障,分析上下插板电路,将下插板电源模块5V,直接用2根线引到上插板,正端接D101处,负端接R110处,给上插板CPU供电,确保上插板CPU电源供应。二是备品转速驱动器检修时打开正常故障转换继电器外罩,检查继电器复原弹簧作用良好,用酒精擦拭继电器触头,检测触头接触器电阻小于200mΩ。三是转速驱动器试验时进行震动试验,发现震动后出现转速频率乱,不升不降问题及时查找处理。
在DF11 8B型机车工作期间做好养护工作,所拟定养护计划及内容如下:①日常养护计划,在机车每日工作结束后,对于机车工作状态进行一次系统检查,在自动化技术辅助下建立自检系统,根据仪表显示情况判断机车各模块工作状态,及时处理发现的隐患问题;②定期养护计划,即间隔一段时间对机车进行一次系统检查,更换老化/损坏零件,紧固接线接头等;③应急养护计划,在突发故障后临时进行设备养护,校核性能指标满足要求后才可恢复正常工作状态。
4.改进后的效果:
通过对柴油机无极调速驱动器改造更新,对RT-3转速驱动器增加上下插头间5V电源连接,无极调速驱动器电路改进。通过公关对转速驱动器的改进2020年库尔勒机务段柴油机转速不升不降故障大幅下降,故障统计2019年发生18件机车柴油机转速不升故障,2020年发生柴油机转速不升不降故障5件,较2019年减少了13件。
参考文献:
蔡其文, 付俊. DF(下标 4B)型内燃机车柴油机转速控制电路的改进[J]. 机车电传动, 2000(5):1.
郑勇明. DF4B型机车柴油机极限调速器误动作原因分析及改进措施[J]. 内燃机车, 2003, 000(011):45-46.
[1]张国晟. DF_(5B)型内燃机车排气冒黑烟原因与解决措施[J]. 机械管理开发, 2020, 35(4):2.
—4—