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SS4改型电力机车控制电路逻辑控制单元改造设计

作者: 发布时间:2020-01-17 11:44:56 阅读: 49 次

摘要:介绍了SS4改型电力机车控制电路逻辑控制单元改造的背景、改造后的控制电路原理,并简述了元件及布线改造方案和改造效果等情况。

关键词:SS4改型电力机车;控制电路;逻辑控制单元;改造

 1、概述

随着我国铁路事业的发展,以及铁路线路电气化改造的扩大,牵引功率更大,更加节能环保的电力机车在铁路市场占有率越来越高。为此,南车戚墅堰机车有限公司(以下简称戚墅堰公司)坚持以市场为导向,立足自身,于2006年开始筹备SS4改型电力机车的大修工作,并于2008年完成首台机车的检修工作,至今为止戚墅堰公司已完成10台机车的大修工作。但是随着电力机车检修的进行,也遇到了一些问题。

2、原机车控制电路存在的问题

  由于SS4改型电力机车研制时期较早,控制回路采用老式的有触点控制方式,控制电路中存在着大量的时间继电器、中间继电器等低压电路,线路也相当复杂。由此带来一系列相应问题。

1)控制电路可靠性差,由于在整个控制回路中有大量的继电器以及接线端子,其中一个元件或者端子出现故障将可能影响整个机车的正常运行,而且没有冗余设计;

2)布线复杂,由于线路中的大量继电器的存在,造成各电器柜以及外部连线相当复杂,接线工作量大,而且易造成大量故障点;

3)故障检查困难,由于线路条理不够清晰,对于故障检查人员要求较高,故障点很难迅速找到,势必影响机车试验的进展速度和机车运行。

3、改造背景

   2010年,戚墅堰公司参与铁道部组织的大修招标,中标北京局石家庄机务段的两台SS4改型电力机车。由于石家庄段正在对全段SS4改型电力机车进行逻辑控制单元(Logical Control Unit-以下简称LCU)改造,这两台机车也在改造计划内,并随大修一并改造,满足客户需要是本次改造设计的主要任务,而且也为以后大修遇到类似改造打好基础。

4、控制电路LCU改造概述

4.1 电气原理图的绘制

4.1.1 空气主断路器控制

   当扳动“主断合”扳键开关后,输出信号给LCU;此时LCU综合机车状态信息,输出合主断信号,使主断路器的合闸线圈得电动作,当主断路器风缸压力大于450kPa时,主断路器完成合闸。

4.1.2 劈相机控制

闭合“劈相机”扳键开关,输出信号给LCU,则LCU输出信号使起动电阻接触器和劈相机接触器吸合,劈相机的主回路构成并开始起动。若起动正常,则劈相机的起动继电器动作,其常开联锁闭合并发送信号给LCU,此时LCU发送指令断开起动电阻接触器,劈相机起动完成。

4.1.3 通风机、制动风机、压缩机等控制

   闭合“通风机”“制动风机”“压缩机”对应的扳键开关,使电源经过对应扳键开关后,在符合相关条件后,输出信号给LCU,若此时劈相机已经正常运行并且对应的故障隔离开关处于正常位,则LCU输出信号给各辅助电机接触器,实现对各辅助电机的启动。

4.1.4 牵引、制动控制

   当主司机控制器的转换手把打到“前”或“后”位时,对应的信号输入LCU,如果此时各线路接触器都处于非闭合位,则LCU输出信号使位置转换开关转置“前”或“后”位;另一路信号输入LCU,如果此时各线路接触器都处于非闭合位,则LCU输出信号将位置转换开关转置“牵引”位。

   当主司机控制器的转换手把打到“制动”位时,相应的信号输入LCU,如果此时各线路接触器都处于非闭合位,则LCU输出信号使位置转换开关转置 “制动”位。

4.1.5线路接触器控制

   当司机钥匙开关闭合并且一端和二端空载试验转换开关处于运行位,则LCU输出信号使各线路接触器得电动作。当某一牵引风机故障时,转换相应的牵引风机故障隔离开关置“故障”位,通过LCU控制切断相应转向架牵引电机的线路接触器线圈电路,实现对相应牵引电机的隔离。在制动状态下,当某一制动风机故障时,转换相应的制动风机故障隔离开关置“故障”位,通过LCU控制切断相应转向架牵引电机的线路接触器线圈电路。当某一牵引电机故障时,转换相应的牵引电机故障隔离开关置“故障”位,通过LCU控制切断相应接触器线圈电路。

4.1.6保护控制

当机车发生原边过流(网测过流)、次边过流、牵引电机过载、辅助系统过流、主电路接地、辅助电路接地、零电压、紧急制动时,对应的故障信号输入LCU,则LCU控制输出信号使主断路器分断;当励磁过流时,电子柜输出信号给LCU,而LCU切除励磁接触器使励磁无流,保护励磁回路;当功补过流时,电子柜输出信号给LCULCU输出信号,切断功补接触器的供电回路,使功补退出主回路。

4.1.7信号控制电路

   操纵台上的故障显示屏中“预备”、“零压”、“原边过流”、“牵引电机”、“零位”、“励磁过流”、“劈相机”、“功补过流”、“电制动”、“牵引风机1”、“牵引风机2”、“制动风机1”、“制动风机2”、“压缩机”、“油泵”、“辅过流”等信号显示是由LCU根据机车相关状态输出的信号控制的。

4.2 元件布置以及布线改造

4.2.1 低压电器柜的改造

   低压电器柜为控制电路电器元件集中布置的电器柜,由于采用了LCU后,取代原电路中的大部分中间继电器和时间继电器等低压元件,因此低压柜的柜体结构、元件布置、线路接线等都需要进行对应改造。改造后1号低压柜和2号低压柜布置如图1所示。

 

1  1号低压柜和2号低压柜布置图

4.2.2 布线改造

   根据新制的电气原理图和低压柜接线图,以及其他控制电路元件接线图等,绘制了机车控制电路布线图,该布线图充分考虑了布线的合理性、简洁性、完整性,以及操作的便捷性。端子柜作为布线的中枢环节,其接线图在这次改造中也作了重新设计。

4.3 其他改造

1)机车甩单节功能

直接加入了机车甩单节功能,在操纵台上增加了一个甩单节开关,操作甩单节开关将信号输入LCU中,LCU完成相应的控制环节并输出信号,实现该功能。操作时只需要将甩单节开关置“甩前节”或“甩后节”便可以根据实际需要甩除故障节机车,保证单节机车继续运行,操作简单方便。

2)自动过分相功能

   预留了自动过分相功能的接口,只需加装自动过分相装置,与预留的接口相连接,便可以轻松实现自动过分相功能。

5、结语

经过控制回路LCU改造后,利用无触点控制电路取代机车上原有的大量时间继电器、中间继电器等低压电器和大量迂回线路,具有控制方式灵活、布线直观、故障检查条理清晰等特点,并且解决了原有系统在强振环境下的不可靠问题。同时LCU采用双路冗余设计,当一路出现故障,可手动切换到另一路工作,提高了控制系统的可靠性。

到目前为止,戚墅堰公司已完成6SS4改机车的改造,通过对使用情况的调研,改造效果已经得到验证。