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鐵路客車發(fā)電車動(dòng)力系統(tǒng)
摘 要： 本文首先介紹了25G型空調(diào)發(fā)電車的發(fā)展背景，及客車的發(fā)展方向。
其次從發(fā)電車的燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)出發(fā)介紹了發(fā)電車各主要零部件的功能及工作原理，對(duì)發(fā)電車燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的控制單元進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵字： 軌道客車，發(fā)電車，動(dòng)力系統(tǒng)
一 、鐵路客車發(fā)展的現(xiàn)狀與前景
改革開放30多年來，我們的鐵路系統(tǒng)取得了迅速的發(fā)展，先后經(jīng)歷了綠皮車、25G型車、25T型車和動(dòng)車的發(fā)展，相應(yīng)的從1997年到2007年經(jīng)歷了6次大提速，使全網(wǎng)平均時(shí)速?gòu)?8.1公里/小時(shí)提高到65.7公里/小時(shí)，現(xiàn)在運(yùn)行客車的主力軍是160公里/小時(shí)的25T型車及120公里/小時(shí)的25G型車，從2010年開始我國(guó)正式步入高鐵時(shí)代。
隨著我國(guó)鐵路行業(yè)蓬勃發(fā)展，國(guó)家政策資金的不斷投入，必然會(huì)進(jìn)一步加快鐵路行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)為適應(yīng)新時(shí)期經(jīng)濟(jì)區(qū)(長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)區(qū)、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)、珠三角經(jīng)濟(jì)區(qū))的發(fā)展要求和人們對(duì)乘車環(huán)境要求的提高，高鐵與城際動(dòng)車組無疑會(huì)得到更大的發(fā)展。
但對(duì)人員稀少，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)(東北地區(qū)，西北地區(qū))，鐵路客車深受歡迎。
特別是在非電氣化區(qū)段發(fā)電車集中供電空調(diào)客車依然廣泛使用。
二 、發(fā)電車動(dòng)力系統(tǒng)組成
2.1 發(fā)電車的主要由柴油發(fā)電機(jī)組、冷卻裝置、控制柜和蓄電池等部件組成
2.1.1 柴油發(fā)電機(jī)組
機(jī)房?jī)?nèi)設(shè) 3 臺(tái) 300kW 柴油發(fā)電機(jī)組。
柴油發(fā)電機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)并機(jī)運(yùn)行，為單路提供600kW電能，以應(yīng)對(duì)供電不足的情況。
2.1.2冷卻裝置
發(fā)電車設(shè)整體式冷卻裝置。
內(nèi)設(shè)有三套獨(dú)立的由散熱器組、集水管、風(fēng)扇組成的裝置，與柴油機(jī)進(jìn)出水管相連，構(gòu)成封閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
設(shè)有軸流式冷卻風(fēng)扇，采用雙速異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率為18.5kW/380V，當(dāng)機(jī)組出水管溫度高于95℃時(shí)風(fēng)機(jī)高速為1460rpm，當(dāng)溫度低于85℃時(shí)風(fēng)機(jī)低速為960rpm。
2.1.3 控制柜
控制柜主要包括柴油發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、發(fā)電、供電、冷卻、停機(jī)、供油、電熱、漏電報(bào)警等功能。
同時(shí)負(fù)責(zé)：
1.對(duì)DC24V、DC48V 蓄電池的充電以及對(duì)發(fā)電車用電設(shè)備進(jìn)行控制。
2.具有過載、失壓、過壓和短路等保護(hù)功能。
3.柴油機(jī)調(diào)速，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
能夠根據(jù)負(fù)載功率的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行速度，并監(jiān)控發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。
4.膨脹水箱液位控制顯示和報(bào)警，防止因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)行膨脹水箱出現(xiàn)缺水的情況。
5.柴油機(jī)冷卻水溫、機(jī)油壓力、油溫和超速運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)視、報(bào)警或自動(dòng)停車。
6.上燃油箱油位控制燃油泵自動(dòng)開、停，油位顯示極高、低油位報(bào)警。
7. 柴油機(jī)啟動(dòng)提醒電鈴開關(guān)。
因?yàn)椴裼蜋C(jī)組啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流大、防止機(jī)房?jī)?nèi)有人作業(yè)出現(xiàn)事故。
2.1.4蓄電池組
發(fā)電車為滿足柴油發(fā)電機(jī)組直流啟動(dòng)電機(jī)、應(yīng)急燈和保護(hù)電路的直流供應(yīng)。
設(shè)有DC48V電池組，容量為200Ah，可為車上應(yīng)急負(fù)載供電，并設(shè)中間抽頭線，對(duì)DC24V 啟動(dòng)電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償。
設(shè)有DC24V電池組，容量200Ah，為柴油機(jī)組啟動(dòng)供電。
三、 燃油、冷卻和控制系統(tǒng)
3.1 燃油系統(tǒng)
燃油系統(tǒng)主要由上燃油箱、機(jī)組、燃油加熱裝置和下油箱等組成。
又可以分為上油部分、供油部分和油加熱三個(gè)部分。
上油部分主要包括一個(gè)雙桶過濾器，兩個(gè)電泵、一個(gè)手搖泵。
柴油經(jīng)過油箱的上油口，首先經(jīng)過濾油器再通過電泵或手搖泵將油泵進(jìn)上油箱中。
出于冗余考慮，在其中一個(gè)電泵不能工作時(shí)還能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。
手搖泵主要是為了上油起始階段需要先用手搖泵保證電泵能夠正常工作，同時(shí)能夠保證電泵都不工作時(shí)手搖泵還可以繼續(xù)泵油。
供油部分主要由上油箱和過濾器組成。
機(jī)組的供油過程是一個(gè)連續(xù)循環(huán)的過程，所以機(jī)組的油管設(shè)置有進(jìn)油和回油管，進(jìn)油管每個(gè)機(jī)組一個(gè)，回油管則是共用一根油管。
供油部分采用雙桶油濾器，主要是為保證3個(gè)機(jī)組的供油管上的油濾器有一個(gè)損壞時(shí)，機(jī)組正常運(yùn)行。
油加熱部分主要由燃油加熱裝置和上油箱組成。
燃油加熱裝置與每一個(gè)下油箱都有進(jìn)回油管通路，且與機(jī)組的進(jìn)水管和排水管相連。
油加熱部分主要是借助柴油發(fā)電機(jī)組排出的熱水在燃油加熱裝置中將油箱中抽上來的油加熱到一定溫度后，冷水回到機(jī)組進(jìn)水口，加熱的油流回下油箱中，防止油因?yàn)闇囟鹊投霈F(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，進(jìn)油口安裝油溫傳感器，當(dāng)油箱內(nèi)油溫低于一定溫度時(shí)燃油加熱裝置啟動(dòng)，當(dāng)高于一定溫度時(shí)則停止。
3.2 冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要由冷卻塔、膨脹水箱、補(bǔ)水箱和機(jī)組組成如圖3-1所示，主要分為循環(huán)水部分和補(bǔ)水部分。
循環(huán)部分主要是機(jī)組內(nèi)流出的高溫冷卻液經(jīng)過冷卻裝置進(jìn)行冷卻再流回到機(jī)組中，流體溫度主要是由安裝在件號(hào)13和件號(hào)14處的水溫傳感器來控制，件號(hào)14為65℃水溫傳感器，負(fù)責(zé)檢測(cè)冷卻裝置的出液溫度，件號(hào)13為85℃和95℃溫度傳感器，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)組出液口的溫度，檢測(cè)信號(hào)反饋到主控制柜調(diào)節(jié)冷卻機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)溫度高于85℃冷卻裝置開始運(yùn)行，當(dāng)溫度高于95℃冷卻裝置開始全速運(yùn)行，當(dāng)冷卻裝置出液溫度低于65℃時(shí)停止運(yùn)行。
這個(gè)循環(huán)過程，對(duì)流體的消耗很少。
補(bǔ)水部分主要分為當(dāng)機(jī)組內(nèi)循環(huán)液消耗后由膨脹水箱為循環(huán)液進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)膨脹水箱內(nèi)液不足時(shí)則由補(bǔ)水箱通過手搖泵進(jìn)行補(bǔ)液。
同時(shí)為保證冷卻液循環(huán)流動(dòng)順暢。
3.3 控制系統(tǒng)
燃油系統(tǒng)的供油由選擇開關(guān)來選擇供油方式是手動(dòng)供油還是自動(dòng)供油，在自動(dòng)位置時(shí)采用上油箱高低位液位傳感器進(jìn)行控制，如果低位和高位檢測(cè)信號(hào)無效時(shí)，油位繼續(xù)降低或升高時(shí)極低和極高位就會(huì)立即動(dòng)作啟動(dòng)或停止燃油泵的工作。
在手動(dòng)控制時(shí)燃油泵將一直工作，將不受檢測(cè)信號(hào)的影響。
冷卻裝置的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過程分析：由手動(dòng)開關(guān)來選擇冷卻裝置啟動(dòng)方式是手動(dòng)還是自動(dòng)，當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，高速檔選擇開關(guān)常開，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)溫度高于85℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇開始低速運(yùn)行，當(dāng)溫度高于95℃時(shí)時(shí)冷卻裝置高速運(yùn)行。
當(dāng)選擇手動(dòng)檔時(shí)，選擇低速時(shí)，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，將手柄調(diào)到高速檔，風(fēng)機(jī)開始高速運(yùn)行，直到按關(guān)閉按鈕后停止。
結(jié) 論
本文通過發(fā)電車的制造過程，對(duì)發(fā)電車上燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的工作情況、各個(gè)系統(tǒng)控制電路進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，分析了各個(gè)系統(tǒng)的功能描述，通過近20年的優(yōu)化和改良基本滿足現(xiàn)有25型客車的供電需求。
參考文獻(xiàn)
[1] 自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件 GB12786-91
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