YHGQ-1200气压焊轨车气瓶水伴热保温微机控制系统

YHGQ-1200气压焊轨车气瓶水伴热保温微机控制系统

刘海龙

中国铁路青藏集团有限公司西宁工务机械段  青海省西宁市  810000

一、研究的背景

目前气压焊轨车施工热源主要是氧气和乙炔，在冬季0度以下施工时乙炔瓶温度低，液态乙炔无法充分气化，压力低，无法提供焊接接头需所大流量乙炔气体，造成焊接质量下降，效率低下，影响在天窗点完成计划任务。因氧气和乙炔属于易燃易爆气体，不能采用传统的电伴热系统，所以要研制安全可靠的加热系统，能够进行精准控温，做到每个罐体独立预热，独立加温。

二、研究的意义与目的

通过对氧气乙炔罐体水拌热交换装置的研发，热交换器持续对氧气乙炔罐体耦合加热，在微电脑温度测控系统的精确控制下，使冬季进行焊接作业时氧气乙炔罐温度保持在20度左右，乙炔可以充分气化，提供符合压力、流量需求的氧乙炔气流，保证焊接质量。

三、研究内容与方法

3.1研究的基本内容

（1）氧、乙炔气瓶换热水套的设计制造，要求与气瓶紧密贴合提高导热效率，固定气瓶的卡箍锁扣要牢固可靠拆装方便。

（2）合理选型配置柴油加热器、水箱、热水循环泵、分水器、热水电磁阀等零部件，保证加热功率充足，安装固定牢固可靠。

（3）设计微电脑温度测控系统，硬件组态，软件编写，完成系统内每个气瓶温度的单独测控，做到准确可靠。同时，系统中组态的触摸控制屏完成人机交互功能。

3.2研究方法

通过课题的深入研究，研究出基于微电脑的多个氧乙炔瓶温度测控方法，实现单个气瓶独立测量、加热功能。经过地面整机模拟、装车实验，摸索大气温度、乙炔气化速度与所需加热功率之间的关系，从而编写符合实际工况的控制软件，最终完成所有气瓶安全加热功能。

3.3总体技术方案

（1）技术方案简介

图1 是气瓶保温系统图，气瓶水伴热系统由“水箱”、“柴油加热器”、“热水循环泵”、“热水分水器”、“电磁阀”、“乙炔气瓶换热水套”、联接水管以及微机控制器构成。“柴油加热器”将水箱中的防冻液加热至80℃并保持；箱内热水经“循环泵”加压，由“热水分水器”、“电磁阀”进行分路控制，输送至“气瓶换热水套”，将热量传输至氧乙炔气瓶，完成加热功能。

图1 气瓶保温系统图

（2）技术方案实现

图2 系统布置图

图2所示为加热系统各部件在车体上的安装位置，为确保安全，“柴油加热器”、“热水分水器”、“电磁阀”安装于远离乙炔气瓶的位置。微电脑控制器和触摸控制屏安装与车体驾驶室内。

加热原理：

“柴油加热器”加热水箱和管路中的防冻液；高温的防冻液经过“热水循环泵”、“热水分水器”、“电磁阀”、“伴热分支管”，流经“气瓶换热水套”，通过热传导对乙炔、氧气瓶进行加热。

为保证气瓶温度保持在设定范围内，本系统通过温度传感器持续监测每个气瓶罐体温度，当某个气瓶温度低于设定范围时，微电脑控制“电磁阀”接通该气瓶的加热水路；反之，气瓶温度高于设定上限时，“电磁阀”关断，加热停止。

图3介绍了气瓶保温微机控制系统构成。

图3气瓶保温微机控制系统

气瓶水伴热保温微机控制系统工作流程为：

微电脑控制器：以工业级嵌入式微机为核心，集成485通信口、光偶隔离输入、继电输出及电源组件构成。其功能是：

1.通过循环方式查询温度变送器的数据，得出每个气瓶、水箱及室外大气温度的数值。通过逻辑运算发出“电磁阀”通断线号，以及非正常状态的报警信号。

2.扫描“气瓶换热水套”上安装的感应开关状态，判断该位置是否放置了气瓶，作为启动加热支路的条件。

3.接受触摸控制屏的控制指令，启动或停止柴油加热器；向触摸控制屏发送各测温点的温度数值。

4.监测水箱水位，如低于允许值，发出声光报警。

5.存储温度设定范围值。

触摸操作屏：人机交互显示控制的装置。功能为显示各测温点的数值、显示报警项目、输入报警限值以及启停加热器操作等。

技术指标：

每套加热装置热功率18KW，电压24V。

能持续对氧气乙炔罐体，在-35℃的环境中保证氧气乙炔罐体在10℃-20℃之间。

（3）技术特点

1.加热系统全部利用防冻液，在专门设计的热交换器——“气瓶换热水套”进行氧气乙炔罐体加热，杜绝了一切电路加热装置；同时，“柴油加热器”、“热水分水器”、“电磁阀”设计安装于远离乙炔气瓶的位置，确保乙炔氧气安全加热。

2.采用了微电脑自动控制系统和工业级测温传感器，通过对环境温度测量，每个罐体温度测量，这些时时测量的温度参数经过软件程序逻辑判读，进行水路伴热的精准控制，安全可靠，保证了最大的安全性。

3.柴油加热器采用挥发雾化技术，燃烧稳定，热效率高，能够在 -41℃以上的超低温环境下正常启动运行，采用自动控制， 可将循环介质温度自动稳定在 60℃ -80℃之间。

全铝机身结构，热交换效率更高，结构紧凑、体积小、维修方便；燃烧效率高，低能耗，性能可靠，升温快；具有高海拔补偿装置，保证海拔 5000 米和其他恶劣条件下正常使用；具有安全保护和自我诊断功能；加热器尾气排放符合最严格欧洲尾气排放标准。

参考文献

[1]王海瑞,宋舒悦.自行式气压焊轨车焊接工艺及施工组织研究[J].世界有色金属,2019(21):248+250.

[2]史正鹰. 自行式气压焊轨车在换铺无缝线路大修施工的应用研究[D].兰州交通大学,2019.DOI:10.27205/d.cnki.gltec.2019.001179.

[3]戴虹. 精准控制锁定轨温的带应力焊轨技术研究[C]//中国铁道学会工务委员会.2018年铁路线路大修学术研讨会优秀论文.[出版者详],2018:51-59.

[4]喻红梅. YHGQ-1200型焊轨车工艺及质量研究[D].西南交通大学,2011.

作者简介：刘海龙（1985.02--），男，汉族，甘肃庆阳人，本科，工程师，铁路装备。