出口緬甸新型2000HP內(nèi)燃機(jī)車牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：針對出口緬甸新型內(nèi)燃動力機(jī)車牽引系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，介紹了機(jī)車主要性能參數(shù)，對牽引系統(tǒng)以及適合當(dāng)?shù)剡\(yùn)營條件的電氣設(shè)備選型等方面進(jìn)行了分析，并對機(jī)車牽引系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：米軌線路；PLC網(wǎng)絡(luò)控制；內(nèi)燃動力；牽引系統(tǒng)；防高溫設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.002

1 概述

出口緬甸新型2000HP內(nèi)燃機(jī)車最高設(shè)計(jì)速度110km/h，最高運(yùn)行速度為100km/h。可運(yùn)用于客貨兩用。在設(shè)計(jì)方面充分考慮了熱帶雨林高溫、高濕的氣候條件和復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，采取了多種防高溫、防水、排水措施。并針對緬甸多山區(qū)的運(yùn)用條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)了電阻制動等性能。

2 機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)車在兩端設(shè)司機(jī)室，設(shè)備安裝、檢修方便。其主要參數(shù)如下：

2.1 環(huán)境和運(yùn)用條件

（1）環(huán)境特點(diǎn)：熱帶氣候，旱季多灰塵；

（2）環(huán)境溫度：0℃-45℃；

（3）最大相對濕度：90%；

（4）最高海拔高度：1524m；

（5）最小曲線半徑：62m；

（6）最大坡道：40‰；

（7）軌距：1000mm。

2.2 機(jī)車參數(shù)

（1）傳動方式：交-直電傳動；

（2）柴油機(jī)裝車功率：1468kW；

（3）機(jī)車寬度：2750mm；

（4）機(jī)車高度：3480mm；

（5）整車控制電壓：DC74V；

（6）軸重：12.5t；

（7）軸式：Bo-Bo-Bo；

（8）齒輪箱傳動比：77/21；

（9）燃油箱容積：3200L。

3 牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求

根據(jù)合同要求，牽引系統(tǒng)需達(dá)到一下技術(shù)目標(biāo)：

單機(jī)運(yùn)行，在平直道上能夠以最高速度110km/h運(yùn)行；

牽引600T客運(yùn)列車，在平直道上能夠以最高速度100km/h運(yùn)行；

牽引1500T貨運(yùn)列車，在平直道上能夠以最高速度90km/h運(yùn)行；

牽引300T客運(yùn)列車，在40‰坡道上能夠以最高速度22km/h運(yùn)行。

3.2 牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

機(jī)車牽引回路的控制主要是主發(fā)電機(jī)勵磁控制。柴油機(jī)轉(zhuǎn)動時帶動主發(fā)電機(jī)與勵磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，PLC通過調(diào)節(jié)勵磁發(fā)電機(jī)的輸出來控制主發(fā)電機(jī)的輸出，機(jī)車牽引工況時，在不同柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的恒功率勵磁控制；機(jī)車電阻制動工況時，實(shí)現(xiàn)機(jī)車制動功率和制動電流的控制。

機(jī)車在設(shè)計(jì)時考慮了PLC故障狀態(tài)，設(shè)置了ETS手動勵磁工況，通過電阻調(diào)節(jié)勵磁發(fā)電機(jī)的輸出，使PLC故障時，機(jī)車同樣可以受控牽引運(yùn)行。

在牽引工況下，主微機(jī)根據(jù)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的輸出功率，調(diào)節(jié)主發(fā)電機(jī)的勵磁電流，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的恒功控制。

柴油機(jī)的最大運(yùn)用功率與同步主發(fā)電機(jī)經(jīng)主硅整流柜輸出的電功率之間的關(guān)系，可用下式表示：

PF=（Ne-Nf）*ηF*ηZ =UF*IF *10-3

其中：

PF ——同步主發(fā)電機(jī)經(jīng)主硅整流柜的輸出功率 （kW）；

Ne ——柴油機(jī)輸出功率 （kW）；

Nf ——機(jī)車輔助功率 （kW）；

ηF ——同步主發(fā)電機(jī)的效率；

ηZ ——主硅整流柜的效率；

UF ——同步主發(fā)電機(jī)經(jīng)主硅整流柜的輸出電壓 （V）；

IF ——同步主發(fā)電機(jī)經(jīng)主硅整流柜的輸出電流 （A）。

3.3 牽引系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

牽引系統(tǒng)所有設(shè)備選型需滿足當(dāng)?shù)馗邷馗邼竦倪\(yùn)行環(huán)境要求，主要設(shè)備參數(shù)如下表所示：

3.4 牽引系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證

機(jī)車總裝完成需要經(jīng)過水阻試驗(yàn)、自負(fù)荷試驗(yàn)等驗(yàn)證牽引系統(tǒng)性能。

3.4.1 水阻試驗(yàn)

內(nèi)燃機(jī)車水阻試驗(yàn)用水電阻作為負(fù)載取代牽引電動機(jī)，模擬電傳動內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行，測試并調(diào)整機(jī)車性能參數(shù)的負(fù)載試驗(yàn)。由于水阻裝置結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)電阻值方便，易于散熱，可消耗較大功率的電能，因此普遍應(yīng)用于中國的內(nèi)燃機(jī)車負(fù)載試驗(yàn)中。水阻試驗(yàn)的目的是對總裝完成的機(jī)車進(jìn)行牽引發(fā)電機(jī)外特性的調(diào)整，使其符合設(shè)計(jì)要求。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論：

流和電壓都隨著升高，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，電壓電流可調(diào)，但總功率不變，滿足恒功率控制要求。

3.4.2 自負(fù)荷試驗(yàn)

自負(fù)荷試驗(yàn)的原理是將主發(fā)電機(jī)發(fā)出的牽引功率全部消耗在制動電阻上，其目的是在進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)電機(jī)外特性的同時，試驗(yàn)電阻制動裝置的狀態(tài)是否良好。

柴油機(jī)啟動前，將6個自負(fù)荷開關(guān)置于閉合位，換向手柄置牽引位，調(diào)速手柄置于1擋位時，機(jī)車牽引工況，總電流表（顯示屏）有指示，制動電阻柜的通風(fēng)機(jī)開始工作，牽引電機(jī)的通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，逐漸將柴油機(jī)提高到1800r/min，觀察電阻柜出風(fēng)口的百葉窗開啟狀態(tài)正常。最終，自負(fù)荷試驗(yàn)的功率符合發(fā)電機(jī)外特性的功率要求。

4 總結(jié)

通過在緬甸現(xiàn)場的試驗(yàn)驗(yàn)證，在空載試驗(yàn)與重載試驗(yàn)中，該機(jī)車顯示出了優(yōu)良的可靠性和牽引性能；山地試驗(yàn)中，除了驗(yàn)證坡道牽引能力外，對電阻制動的考核也顯示出了機(jī)車穩(wěn)定的電制動性能。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合理論計(jì)算的結(jié)果。

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作者簡介：李旭東（1979-），男，山東樂陵人，研究生，研究方向：電力電子與電力傳動。