内燃机车电子恒功故障的诊断与处理上

内燃机车电子恒功故障的诊断与处理上

自1986年以来，我们在七个内部燃料内配备了37辆东风7号燃油车。该车辆采用电子恒能励磁系统（以下简称电子恒能），在充分发挥机车功率、节约燃料、稳定机枪动态启动和自动驾驶方面发挥了良好作用。但是,运用当中,因多方原因,电子恒功故障频率较高,查找排除有一定的困难,造成碎修、临修件数逐年增加,影响机车的正常运用。经过多年理论方面的钻研和现场经验的积累,我们总结了一套判断和处理电子恒功故障的方法。以下就此做些探讨。1电子恒功能介绍该部分介绍恒功的基本原理,各信号参数及其随外界条件而变化的情况。1.1转速信号检测控制电子恒功以柴油机转速为基准信号,用基准信号和检测来的牵引发电机输出功率信号相比较,经调节、放大,用以控制励磁机励磁电流,从而控制发电机输出功率。同时,该系统还采用降低主发功率的方法来实现空转保护、主发电机限压、主发电机限流保护。以下列出文中信号参数:n—柴油机转速;N—脉冲传感器测出的柴油机转速;P—实测功率;I—实测电流;U—实测电压;I1～I6—实测电机电流;Fn—整形后的方波信号;Pk—空转控制信号;Vp—功率控制信号(-0.35V～+4.5V);Ph—恒速信号;Ib—励磁机励磁电流;En—反向放大控制函数发生器的信号;Ecv—经频率变换器变换后的信号;Pref—功率给定;Uref—电压给定;Iref—电流给定;Plim—限流限压信号。电子恒功控制原理如图1所示。柴油机转速信号n经脉冲转感器检测、整形、频率变换、反向放大后产生En值,送入函数发生器。函数发生器根据柴油机转速信号n产生三路给定信号:功率给定Pref、限压给定Uref、限流给定Iref。Prep在比较环节中,与检测反馈而来的实测功率信号P、限压限流信号Plim、空转信号Pk进行比较,如果|Pref|≠|P+Plim+Pk|时,输出控制信号ΔP。经比例积分器放大后产生VP值,再经光电耦合、功率放大后给励磁机提供励磁电流,调节机车功率,使得|Pref|=|P+Plim+Pk|,实现恒功调节。因实际工作中各信号参数是随时变化的,所以恒功系统实际上处于随时调节、随时平衡的状态,即动态调节、动态平衡。1.2电子恒能系统由控制箱和检测部分组成恒功箱上有10个组件,由11#、12#和磁测组成检测部分。下面介绍其主要功能和信号变化情况。(1)#1、#2和#3的备用产品为机车恒速预留。(2)pk输出位置由12#组件将检测到的6台牵引电动机的电流信号送至4#。正常情况下,Pk输出约为0V;当6台牵引电动机的最大电流和最小电流相差大于150A时,Pk输出约为0.7V;空转严重时,Pk最大可为6V。(3)输出控制信号vp有5路输入信号:①Pref功率给定信号,其值为负,大小决定于柴油机转速。柴油机转速与各信号的关系列于表1。②Plim限压限流信号,正常输出为0V,有故障时输出为正值。③P功率检测信号,空载为0V,加负载时为正值。④Pk空转信号,正常为0V,有相应故障时输出为正值。⑤Ph恒速信号,待用。此5路输入信号。在5#组件中比较后,输出控制信号Vp。正常情况下只有P和Pref进行比较,Plim、Pk、Ph均为零。功率信号和输出控制信号Vp的基本关系如下:当|Pref|>|P+Plim+Pk|时,Vp增加;当|Pref|=|P+Plim+Pk|时,Vp不变;当|Pref|<|P+Plim+Pk|时,Vp减小。在机车无负载时,Vp值一般在-0.40V～-0.30V之间。(4)发电机限流限压控制由脉冲检测器检测的柴油机转速信号n,经整形为方波信号Fn,再经频直转换为Fcv,反相后产生正比于柴油机转速信号的En值,En通过函数发生器输出正比于柴油机转速的Pref、Uref、Iref。函数发生器输出的Uref电压给定、Iref电流给定信号,与检测而来的主发电机电压信号U、电流信号I比较,进行限流限压控制,输出Plim限流限压信号。Uref、Iref为负值。(5)7.电源产品把10#输入的交流电压,经整流稳压为直流±12V电压,供系统使用。其设有电流过载保护(过流保护值为700mA,额定电流500mA)。(6)8.霍尔试压群测量主发电机电压。比例为1000V/10V,U随主发电机电压升高而升高。空载输出为0V,主发电机电压770V时,U为7.935V。(7)9.9采用功率控制装置由5#输入的Vp信号,经光电耦合放大后,控制励磁机励磁电流Ib。Vp与Ib的关系列于表2。(8)10#倒转电源组件把蓄电池的24V直流电逆变成两路交流18V。正常时有起振声,逆变板上指示灯亮。(9)11#主机场测量性能和流量分析组件输出P、I两个信号,测流比例1000A/1V;测功比例300kW/1V。(10)12#引导装置由6个单元组成,测流比例200A/1V。2电子恒功能故障和处理2.1组件对保险管及线路的整体情况分析检修流程列于表3。其常见故障有以下几个方面:(1)24V外接电源不良。多为24V线脱落,开关不良,或24V蓄电池严重亏电。(2)10#组件保险管及配对三极管烧损或特性不良。(3)7#组件稳压元件损坏,线路开焊、虚接。(4)外电路短路造成7#电源负载太大。2.2系统误动检测在处理故障前可用故障励磁判断,如故障励磁良好则为恒功系统故障。检修流程列于表4。常见故障点有以下几个方面:(1)脉冲传感器故障,使得脉冲信号消失,Fn、Fcv、En消失,Pref消失,使得|Pref|≪|P+Plim+Pk|,Vp无输出。(2)Pk有大信号输出。多为12#组件故障。逐个切除4#组件上I1～I6的检测开关,确定后更换相应的12#组件。如6台电机开关均已切除后仍有输出,则为4#组件故障。(3)Plim有大信号输出。多为8#组件故障或调整不当。(4)Vp正常,多为光电耦合管故障或功放管击穿。(5)Vp不正常,多为5#组件J501故障,或W501调整不当所致。2.3常见故障点此时|Pref|≫|P+Plim+Pk|,Vp输出增至极大值。检修流程列于表5。常见故障点有以下几个方面:(1)Vp正常时,多为8#、11#调整不当或故障,造成P值小于Pref值所致。(2)Vp不正常时,多为9#功率管击穿短路,W901调节不当,但同时也要重点检查励磁电机续流二极管。2.4后一切正常其故障现象是当机车加载后,主发电机电流上升缓慢,在30s甚至更长时间内不动车,但是机车起动后一切正常。检修流程列于表6。常见故障点有以下几个方面:(1)Vp正常时,多为9#光电耦合管老化,但还要注意D902—D904以及R912的性能、参数,它影响起车的电流速率。(2)Vp不正常时,多为W501调整不当,或C502、C503老化所致。(3)8#、11#调整不当。2.5常见故障点这类故障现象主要有柴油机冒黑烟、增压器喘振以及机车牵引功率不足。检修流程列于表7。常见故障点有以下几个方面:(1)9#功率管性能不佳,调整不良。(2)8#、11#调整不良或故障。(3)脉冲测速传感器间隙调整不当引起功率不足。(4)海拔高度影响进气量导致机车功率降低,用海拔修正值来减少该故障发生。2.6故障点方面故障现象主要是牵引电流和主发电流上下波动。检修流程列于表8。常见故障点有:(1)ZK8、ZK9触点不良。(2)线路原因引起电机空转。(3)脉冲测速传感器间隙调整不当、接地引起电流波动。(4)9#光电管老化或接触不良引发电流波动。3结局声明以上分析了电子恒功常见故障的判断和处理,从中可以分析、总结出以下三个问题。3.1光电耦合管故障(1)脉冲测速传感器,它会造成无压无流、功率不足,以及其他故障;(2)光电耦合管,由于性能不稳定,可造成机车无压无流,起车慢等故障;(3)功率管击穿或性能不良,会造成无压无流、功率不足、窜车等故障。3.2脉冲识别回路(1)首先判断外围电路工作情况是否良好。具体可用机车故障励磁检测。(2)确认系统恒功电源良好,电源是电气系统工作的基础保证。从直流24V、到双路交流18V、正负12V直流电源缺一不可。(3)确认给定信号的输入正确性,主要是n、Pk、Pref和P值的正确性。(4)根据Vp值的有无把故障分为5#前后两块来考虑,缩小故障范围。Vp值有:重点检查9#,及励磁控制回路Vp值无:重点检测脉冲测速传感器、6#、Pk。(5)注意实测Pref和P值和机车实际发挥功率之间的差异,其对恒功系统的工作影响巨大。3.3电子恒功故障分析方法电源电压是影响