1、关于 DF4C、DF4D、DF5 、DFTC 型内燃机车的电子励磁装置的探讨关于 DF4C,DF4D,DF5,DF7Cm 内燃机车李健梁继红(哈尔滨机务段技术室,黑龙江哈尔滨 150032)摘要:对 DF4C,DF4DDF5,DF7c 型内燃机车的电子励磁装置的原理,性能等进行介绍和评价,分析.关键词:内燃机车电子励磁装置励磁系统中图分类号:U260.42 文献标识-5:Bl 引言DFDFDF,DF 型内燃机车都装有电子励磁装置 ,由于生产厂家和车型不同,其原理,功能和作用不尽相同,各部门对其评价也褒贬不一.本文将从运用和检修的角度出发,对这 4 种车型的电子励磁装置优,劣,得,失进行评析.2
2、 概述内燃机车电子励磁装置,又名励磁调节器,电子衡功率调节器,微机控制装置等,其最主要的功能是通过自动控制牵引发电机励磁机的励磁电流,自动控制牵引发电机功率,间接控制柴油机功率,确保柴油机恒定转数时.牵引发电机功率恒定,在机车负载发生变化时能及时调节牵引发电机与柴油机匹配,使机车充分发挥牵引功率和粘着牵引力.3 评析由于不同的车型配置的电子励磁装置各不相同,以下本文将按车型分类进行逐个评析.3.1D,DF 内燃机车电子励磁装置D 和 DF4n 型内燃机车的电子励磁装置原理和功能基本相同,使用的都是 wDLTQlA 型电子装置,该装置采用箱型插板结构,核心是一台单片微机.其工作原理是机车上的各种
3、互感器,传感器等将所采集到的电压,电流,速度等信号传送给 WDLTQ 一-1A 型电子装置 ,由装置上的单片微机根据这些信号,按照设定好的程序发出相应的指令来控制和凋整机车状态.wDIrrQlA 型电子装置最重要的一项功能是解决DF4 型内燃机车当柴油机转速在 700r/min 以下时,无法进行恒功调节的问题.在牵引工况时,wDuQlA 型电子装置的单片微机根据柴油机转速信号,依据预先输入好的程序,确定出在此转速下主发电机电压,电流及功率的基准值,并将实际的主发电机电压,电流及功率与基准值进行比较,通过 PID计算,输出-PWM 斩波信号去控制励磁系统的励磁电流,最后使主发电机电压,电流和功率
4、都在规定的范围内.此套电子励磁系统既可以与机车油马达励磁控制系统合用,亦可单独使用,等于增加了一套备用励磁系统,提高了机车运用可靠性.同时,单片微机还能根据机车速度信号按规定值去控制机车 1,2 级磁场削弱接触器的动作.wDIJTQlA 型电子装置的另一个重要功能是控制机车的电阻制动,单片微机根据数蕴旦魍丝!12国柴油机转速信号,规定了制动电流和制动励磁电流的基准值,并将实际的制动电流和制动励磁电流与基准值进行比较,同样通过 PID 计算,输出-PWM 斩波信号去控制励磁系统的励磁电流,将制动电流和制动励磁电流限制在规定的范围内.此外,单片微机还能根据机车速度信号去控制电阻制动的 I,级转换以
5、及机车在高速时对制动电流进行限制.D 型和DF 型的电子励磁装置在对电阻制动励磁电流的控制上稍有不同,DF 型电子励磁装置是通过控制和调整测速发电机的励磁电流来实现对整个电阻制动励磁系统控制,而 Dfn 型电子励磁装置则是通过控制和调整励磁电机的励磁电流进行来实现对整个电阻制动励磁系统控制.纵观 DF 和 DF型内燃机车的电子励磁装置,无论是在设计原理上,还是在功能上,都是非常可靠和实用的.通过在机车运用段和机车承修段的这几年的反馈情况看,运用部门和检修部门对其都有较高的评价,认为其功能强大,设计合理,性能稳定可靠,易于检测维修.3.2DF 型内燃机车电子励磁装置DF5 型内燃机车电子励磁装置
6、采用的是 WK 一 2S 型机车微机控制装置,该装置采用箱型插板结构,核心 CPU 采用80C196KC16 单片微机.WK-2S 型机车微机控制装置调节控制机车功率的原理与 DF 和 DF4D 型的 wDQlA 型电子装置基本相同,这里不再重复,以下主要介绍其不同点.由 WK 一 2S型机车微机控制装置控制的 DF5 型内燃机车电子励磁系统是一套独立运作的励磁系统,不能与机车油马达励磁控制系统合刖,操纵者通过机车上的一个转换开关来决定使用哪套系统.通过调查发现,机车操纵者普遍愿意使用电子励磁系统,因为使用电子励磁系统机车启动快,加速时问短,特别适合 DFs型这种调车机车.另外,WK 一 2S
7、 型机车微机控制装置还具备柴油机超速保护,风源净化时间控制,柴油机 730 转油压保护,机车超速保护功能.装有 WK 一 2S 型机车微机控制装置的 DF,型内燃机车投入运用的时间不长,从反馈情况看,运用部门和检修部门对其都有较高评价.但由于电子励磁系统与机车油马达励磁控制系统不能合用,既造成了一套系统的闲置浪费,又导致两套系统不能优势互补,因此还有待于进一步改进.总的说来,D,D,DF5 型内燃机车电子励磁装置的设计原理基本相同,都是将机车的各种模拟信号通过 A/D 转换成数字信号,再将数字信号输入单片微机,单片微机通过与预先输入的基准之进行比对后输出 PWM 斩波信号去控制励磁系统的励磁电
8、流,实现对机车牵引功率的调节控制,使之最终达到额定标准.这种由数字电路构成的电子励磁装置优点很多,体积小,重量轻,性能稳定可靠,易于检测维修,符(下转第 37 页)(2)电网供电与 EPS 电源供电之间自动切换,切换时间0.10.25S,可实现无人看守;(3)带负载能力强,EPS 适应与电感性,电容性及综合性负载的设备,如电梯,水泵,风机,办公自动化设备,应急照明等;(4)使用可靠, 主机寿命长达 20 年;(5)适应恶劣环境,可放置于地下室或配电室甚至建筑竖井里,可以紧靠应急负荷使用,减少供电线路;(6)对于某些功率较大的用电设施,如消防水泵,风机,EPS 还可以直接与电机相连变频启动后再进
9、入正常运行状态,可省去电机的软启动和控制箱等设备;(7)应急备用时间长,标准型为 60min(有延时接口),可长可短.因此,EPS 可以作为一种可靠的绿色应急供电电源 ,它尤其适用于当高层建筑设施没有第二路市电,又不便于使用柴油发电机组的场合.EPS 既可以采用类同于柴油发电机组的配电方案,也适用于一些工程在局部重要场合作为末端应急供电电源.4 实例论证价格比一改建工程采用 2 路高压 l0kV 进线,设有 1250kW 变压器,其中一级负荷有:消防电梯,正压送风机,排烟风机 ,消防泵,喷淋泵等;应急和疏散照明;变电所用电.消防设备容量共计 400kW 左右. 由于其他原因,引入的 2 路高压
10、电源来自同一个变电站,只是路径不同,不能做到真正意义上的互为备用的关系,且原工程未设置发电机位置.为了保障一级负荷的应急供电在变电所内设置了 1 台 400kW 的 EPS 柜,用于对消防设备和变电所的应急供电.对于需要设置应急和疏散照明的地方分别设置小功率 EPS 柜的供电模式, 即在每层的电气管井处集中设置 1kW 的 EPS.应急照明采用 EPS 电源配一般灯具与应急电源采用一般电源配镍镉电池灯相比较,前者价格要低于后者,同时,前者故障少,寿命长,可靠性高,而后者寿命短,维修不便.将 EPS 柜与柴油发电机组价格进行比较 .400kWEPS 柜的价格为 1500000 元.向负载提供同样
11、功率的柴油机发电机组的功率应为 600kW,以美国康明斯柴油发电机为例,价格为l375519 元,另外配置的设施费用为:油罐 20000-50000厄,自启动设备 3000060000 元,辅助通风,排烟,冷却设备 2000030000 元,发电机组备用消防设备 50000-70000元,修建机房费用 2000050000 元,噪音治理费用 10000-20000 元.按最低费用计算共计 1525519 元,按最高费用计算共计 l655519 元.经同样比较,发现当 EPS 容量小于 250kW 时价格低于柴油发电机组;EPS 容量介于 250kW-400kW 时价格与后者相近.二者性能的优缺
12、点上文已经论述,按照二者的性能价格比来看,EPS 优于柴油发电机组 .5 结束语随着社会的进步和发展,人们对环境的要求不断提高,消防意识的增强,如何适应新要求选用适当的应急电源,应按应用对象和周围条件来决定.EPS 正因其广泛适用 ,可靠性高等特点应用于许多工程中.业业-ae 业业出出出业妇出业 e-aee 出 eeee(上接第 34 页)合了当今先进的设计理念.3.3DFTC 型内燃机车电子励磁装置,Dc 型内燃机车电子励磁装置采用的是电子恒功率调节器,该装置采用箱型插板结构,其核心是由多个运算放大器,函数发生器,比例积分器,门电路组成的一套闭环调节特性控制逻辑电路.电子恒功率调节器调节控制
13、机车功率的原理是,由函数发生器输出功率给定信号 Pref,在比较环节 A 中与机车实际牵引功率 P 进行比较 ,若 Prd-UP 值不等时,通过比例积分器,功率放大器,来调节励磁电机的励磁电流,以此实现对牵引发电机功率的调节,使其达到 Pre 屿 P 值相等 .与 DF,DF4n,DF,型内燃机车不同,D:型内燃机车的励磁系统只能由电子恒功率调节器来调节,取消了油马达调节系统.当电子恒功率调节器或其相关传感器等故障时,很容易就造成机车正常励磁系统失灵,只能使用故障励磁.由于电子恒功率调节器采用的是全模拟逻辑电路,电路复杂,元件很多,发生故障后很难查找和判断故障点,而且整个电路上可用于整定值调整
14、的电位器很多,相互间逻辑关系复杂,一旦整定值改变,就很难调整好.另外,电子恒功率调节器体积比较庞大,而且笨重,整体更换非常困难.总而言之,DF7C 型内燃机车的电子恒功率调节器无论是在设计理念上,还是在功能,维修方面都不是很符合现代内燃机车的发展要求,需要做彻底的更新改进.4 结束语由电子励磁装置对机车电功率和其他功能进行控制调节,是我国机车的一个必然发展方向.随着科技的进步,将会不断研制出功能更强大,性能更稳定的电子励磁装置,并应用在各型机车上.但与此同时,将有一个新的问题产生,那就是如何使各机务段能够方便有效地对各电子励磁装置进行检修,维护.现在的情况是,大型检修机务段通常向电子励磁装置生产厂家购置其电子励磁装置的检修试验台,但由于检修试验台只能对一种电子励磁装置进行检修试验,若想检修试验另一种型号机车的电子励磁装置,就只能再购置一套检修试验台,这对于大多数的机务段来说是无法承受的.因此,希望各电子励磁装置的研制部门能够互相沟通或有上级部门统一协调,使所有电子励磁装置的型号规格统一,只在软件程序上有所区别,这样,就可以用一套检修试验台对所有型号机车的电子励磁装置进行检修试验.这既可以使各机务段检修维护更加方便,又减轻了生产厂家和研制部门的售后服务工作量.最后,希望上述问题能够引起各相关部门的重视.
