首页 资讯 应用 高压 设计 行业 低压 电路图 关于

轨道交通

旗下栏目: 轨道交通 新能源 智能装备 汽车电子

HXN3型机车空压机工作原理及故障处理

轨道交通 | 发布时间:2017-07-23 | 人气: | #评论# |本文关键字:HXN3,空气压缩机,空压机
摘要:HXN3 型机车空压机工作原理及故障处理 摘 要: HXN3型机车由大连机车车辆有限公司同美国 EMD 公司共同开发研制。目前配属沈局辽段和京局怀段。针对 HXN3 型机车在工厂调试和机务段运

HXN3型机车空压机工作原理及故障处理

 摘  要: HXN3型机车由大连机车车辆有限公司同美国EMD公司共同开发研制。目前配属沈局辽段和京局怀段。针对HXN3型机车在工厂调试和机务段运行过程中空压机报警的问题,本文通过对该型机车空压机运行原理的介绍,具体地阐述了几种空压机故障处理的方案。通过理论与实践的结合,该型机车空压机的故障处理将变得更加高效简单。

关键词: HXN3;机车;空压机;故障处理

HXN3型内燃机车由中国北车集团大连机车车辆有限公司与美国EMD公司共同研制,用于干线货运牵引。机车功率为6000马力,是目前国内外同类产品中技术比较先进、功率大的节能环保型内燃机车。其具有持续牵引力大,低油耗,低排放以及运行速度快,耐久可靠性高等一系列优点

HXN3型机车安装有两台螺杆式空气压缩机组,也就是我们所说的空压机。空压机是机车的总风源,负责将空气压缩到机车的三个风缸中,用于实现机车空气制动、撒沙、鸣笛、百页窗开关等功能。特别指出,机车的1风缸和2风缸为总风缸,3风缸为辅助风缸。总风缸可以为3风缸充风。当总风缸无风时,可以通过操纵机车Fire显示屏,实现辅助风泵手动打风功能,用于机车启机。 

1 螺杆式空气压缩机

HXN3内燃机车采用两台克诺尔SL22-56型螺杆式空气压缩机组作为机车的供风设备。为叙述方便,以下简称空气压缩机组为空压机。空压机额定流量2400L/min;工作压力9bar;转速2660r/min。除克诺尔空压机外,该型机车还安装有标鼎等厂家的空压机。本文仅以克诺尔空压机为例,阐述空压机的原理和故障处理方法。

在压缩空气过程中,外界空气首先通过空气滤清器,进入到压缩机内。其再经由压缩机的压缩和油气分离器的过滤。最后从空压机输出。考虑到机车对风源的性能要求,在空压机之后,机车装配有空气干燥器,精细油气分离器和冷凝水收集单元。

为了达到降低空压机驱动交流电机启动电流的目的,该型机车的空压机安装有空载装置(Idling Device)。根据机车的逻辑要求,空载装置内的电磁阀产生动作,进而控制空压机进气通道的开启与关闭。该电磁阀,即空压机打风电磁阀。控制线圈为MVCCR。线圈的控制逻辑由车

 

图片1.png 

 

1 螺杆式空气压缩机组示意图

1、驱动交流电机   2、空气滤清器

3、油视镜         4、油过滤器

5、空载气缸       6、油气复合冷却器

载微机EM2000通过数字输入输出板DIO300提供。也就是说,EM2000根据打风要求控制空压机逆变器工作。当空压机刚开始工作时,线圈MVCCR并未立即得电。此时,进气通道为关闭状态。空压机空载启动。几秒后,EM2000MVCCR发出控制指令,使空载装置开通空压机进气通道。这样,在达到运用转速后,空压机开始压缩空气。所以,空载装置起到降低空压机启动电流的作用。

对于空压机而言,机油是至关重要的。机油可以起到润滑机械和散热的作用。该型空压机要求使用安德鲁3057M型润滑油。空压机安装有油/气复合冷却器。其有效地降低了机油和出口压缩空气的温度。空压机设置了油控单元。油控单元内的温控阀根据机油温度决定对机油的处理。油温高于一定温度,则机油就开始通过油/气复合冷却器进行散热。油温低于一定温度,则机油通过加热套管进行加热。

空压机气缸出风口处安装有最小压力阀。用于建立空压机工作时机油循环所需的最小压力。空压机开始工作时,最小压力释放阀为关闭状态。这样,当打风时,空压机气缸内的气压得以迅速地建立,以保证机油在空压机内循环。当空压机气缸内压力达到某一阀值时,最小压力释放阀在压力的作用下变为开启状态。这样,压缩空气被传送到机车下游气动系统中。当EM2000控制空压机停机时,最小压力释放阀变为关闭状态,以消除下游气动系统对空压机气缸的逆流。与此同时,空压机气缸开始通过释放设备自动卸载。

为保护空压机气缸,其内部还设置有安全阀,以防止空压机腔内压力过大,造成爆炸。

针对机油温度和机油压力,EM2000通过对空压机相关状态的监控,实施如下三种保护功能。

空压机机油温度低CLTSCompressor Low Temperature Switch)保护。当温度较低时,机油会产生乳化,不利于润滑。空压机通过设置在内部的温度继电器TR来实现CLTS保护。TR为常开触点。其闭合阀值为-20℃,断开阀值为-10℃。当空压机油温低时,TR动作,机油开始预加热。当从而空压机完成CLTS保护功能。该保护由空压机自身完成。DIO300接受CLTS的反馈信号。

空压机油温高CHTSCompressor High Temperature Switch)保护。空压机内部设置有串联的温度控制器TS和热熔丝TF。温度控制器本质上是一个温度继电器。其为常闭点。动作阀值为112℃。随着机油温度的升高,温控阀动作。机油开始通过油气复合冷却器向外散热。如果机油温度仍旧持续缓慢升高,并达到112±5℃。那么,TS断开。CHTS保护动作。空压机将CHTS信号反馈到EM2000中。EM2000将锁定空压机逆变器。此外,如果机油温度快速升高造成TF熔断,CHTS保护也将动作,使空压机逆变器锁定。

空压机油/气分离压力低CLSPCompressor Low Oil Separate Pressure)保护。空压机机体内的进气压力要求小于2.7bar。气缸内的压缩空气压力要求大于6.5bar。当机体内的压力大于2.7bar时,空压机禁止启动。此时该保护动作。由于机体内的压力过大,空压机将通过释放阀排风减压。

2 电气工作原理

2.1 主电路

两台空压机供电方式相同,但供电回路独立。其均采用“交—直—交”的供电方式。输入的交流电由辅助发电机的“L1-L2-L3”绕组提供。该交流电经过二极管组成的三相全桥整流桥变换成直流电。最后,直流电再由空压机逆变器变换为三相交流电,提供给驱动空压机的三相交流电机。空压机逆变器的直流侧并联5500μF的支撑电容。直流侧正端串联0.5mH的平波电感。电容和电感起稳压和滤波的作用。考虑对空压机逆变器的保护,三相全桥整流的交流侧的每一相都串联熔断器,起短路保护和过电流保护功能。

2.2 控制电路

逆变器是空压机控制的核心部件。其有四个接口:

 图片2.png

2 空压机供电示意图

图片3.png 

3 空压机逆变器

 

1DC160VDC750V直流输入接口;

2AC165V/90Hz交流输出接口;

3CAN总线插座。实现空压机逆变器同EM2000的实时通讯;

4PWR插座。为逆变器提供DC74V工作电源。该DC74V取自空压机控制断路器的主触点。

EM2000通过CAN总线实现对空压机逆变器的控制与监控。当逆变器检测到PWR输入的DC74V时,逆变器启动,等待EM2000的控制指令。为了实现EM2000对两台空压机逆变器的区别,PWR插头内部设置了不同的跳线方式。“逆变器一”的PWR3插头将插芯182224短接;“逆变器二”的PWR4插头将插芯182324短接。

EM2000对打风阀的控制和空压机状态的监控,是通过多路器和DIO300实现的。这部分线路都连接到空压机自身接线盒的端子排TB AC上。接线盒中共有9条外部接线。

1#1连接到MUWA1#2连接到MUW11。实现EM2000CLSP保护的监控。

2#3连接到MUWC4#4连接到MUW33。实现EM2000CHTS保护的监控。

3#5连接到ACCB#6连接到ACCPA3ACCBACCPA3连接到打风阀继电器线圈MVCCR。实现EM2000对空载装置的控制。

4#7连接到ACCPA2#8连接到ACCA。。当机油温度低于-20℃时,TR闭合。空压机向EM2000反馈机油温度低。同时加热套管HTR开始工作。HTR为空压机内部两个并联的加热电阻(E1E2)。当温度高于-10℃时,TR断开HTR停止工作。

5#9连接到ACCNA。当空压机油温低时,CLTS动作, HRT导通得电,实现空压机对机油的加热功能。在机油加热过程中,空压机禁止启动。

 

图片4.png

4 空压机控制电路

 

特别指出CLTSCHTSCLSP的翻译问题。

HXN3的电气图纸中,CLTS翻译为空压机低油温;在Fire显示屏中,翻译为油压低。笔者认为应理解为空压机油温低,简称油温低。

HXN3的电气图纸中,CHTS翻译为空压机状态码2;在Fire显示屏中,翻译为油温高。笔者认为,应理解为空压机油温高,简称油温高。

HXN3的电气图纸中,CLSP翻译为空压机油压低和空压机油气分离器油压低;在Fire显示屏中,翻译为低油压。笔者认应理解空压机油压低,简称油压低

3 故障处理

在对空压机控制原理的具体介绍基础之上,下文列举了一些在出厂调试和机务段维修中常见的故障,并且给出了具体的解决方案。

1)空压机断路器未闭合

在出厂调试过程中,发现此种状况多为线路问题。如果线路连线正确,那么应当检查DIO300、空压机断路器辅助触点和DIP板。

2)空压机停机——逆变器通讯故障

首先确定CAN总线的连接是否可靠。然后检查是否有DC74V经过PWR输入到空压机逆变器中,以及内部跳线的接法。当上述线路正确可靠的情形下,可以确定逆变器通讯板故障。值得一提的是,在机务段维修过程中,发现CAN总线混入干扰后,逆变器会被锁定。因此线路问题是主要问题。

3)空压机停机——逆变器锁定

当驱动电机反转或空压机产生保护时,此类故障可能会发生。因检查空压机主电路和控制电路。特别指出,出厂调试时空压机第一次启机或主电路进行拆除安装后第一次启机,该故障可能是由于电机反转产生,但概率较小。此类故障的解决应当更多的关注空压机保护的动作。确定是因为控制电路的线路问题而产生的“假保护”,还是因为空压机动作不良而产生的“真保护”。

4)空压机欠流——传动轴可能故障

首先重启空压机,以排除程序问题。当排除程序问题后,则可以考虑线路问题和逆变器问题。检查逆变器侧直流输入侧和交流输出侧电路,确定空压机是否真的欠流。如果线路正常,则可以考虑是逆变器问题。在机务段维修过程中,此类故障多是因为机油少或变质造成。当确定机油存在问题时,应按照维修手册进行处理。

5)空压机欠电流——电机可能开路

由于空压机欠电流,可以优先考虑逆变器直流侧故障。二极管整流桥和熔断器是检查重点。当熔断器熔断或二极管击穿时,三相全波整流桥输入缺相,势必造成整流桥输出电压低。以至于无法满足逆变器输入值。造成空压机欠电流故障。如果直流侧检查无故障,那么可以检查逆变器与交流驱动电机之间的电路。这部分电路排除后,应当检查交流驱动电机。

6)空压机加载延迟——油气分离压力高

只有当PS检测到空压机进气压力小于2.7bar时,空压机才允许启动。在出厂调试过程中,此类问题多为线路问题。当确定线路正确后,可以考虑电磁阀PS的动作情况。

7)空压机已经工作,但不向总风缸充风,且无故障记录

在确保管路连接正确的情况下,故障原因可能是空载装置的打风电磁阀故障。通过查看Fire显示屏的DIO3,确定控制逻辑已经由EM2000给出。然后进一步检查DIO3到电磁阀的线路。在出厂调试过程中,问题主要表现为线路问题。在机务段维修过程中,建议检查电磁阀。

在机务段维修过程中,空压机故障的原因除了电气原因外,多数是由于维护不及时和机油问题造成的。因此,机车在出厂后,机务段人员应严格按照产品维护手册进行维护,以免造成不必要的麻烦和损失。

4 结论

本文较为详尽地介绍了HXN3型内燃机车空压机的控制原理。并在此基础之上,结合机车出厂调试和机务段维修过程中出现的问题,介绍了几种故障处理方案。通过对空压机控制原理和故障处理的阐述,本文将对机车调试和机务段维修工作产生实际指导意义,使得调试和维修工作更加高效简单。

 Working Principle and Fault Handling for Air Compressor of HXN3 Locomotive

AbstractHXN3 locomotive was researched and developed by Dalian Locomotive and Rolling Stock Ltd. and EMD company of USA. Now, it is allocated to Tongliao locomotive depot and Huairou locomotive depot. For solving the air compressor`s faults which occurred during debugging in factory and working in locomotive depot, this paper described some methods of fault handling, based on introducing the working principle of air compressor. According to the combination of theory and practice, fault handling of this locomotive`s air compressor will become simpler and more efficient.

Key  wordsHXN3LocomotiveAir CompressorFault Handling


责任编辑:电气自动化网
首页 | 资讯 | 应用 | 高压 | 设计 | 行业 | 低压 | 电路图 | 关于

Copyright 2017-2018 电气自动化网 版权所有 辽ICP备17010593号-1

电脑版 | 移动版

Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。