CN104668839A - 一种用于轨道焊机的发电设备 - Google Patents

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刘学良
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Abstract

一种用于轨道焊机的发电设备，设备采用能够满足前后端输出功率的发动机，其中一端输出端连接液压装置，另一端输出端连接发电机，通过控制系统与高性能的充电电池相结合，从而可选用更小的发动机，极大地降低油耗，并改善噪音污染和尾气排放；大负荷工作时的动力来自于充电电池，大负载时电参数更加稳定；且充电电池并联有超级电容，可保护系统突加突减对充电电池装置的冲击，延长充电电池的使用寿命，也保障运行的稳定性，同时提高焊接质量；充电电池充满电后可通过控制系统使其停机待命，从而降低能耗和成本，减少污染，达到节能减排的目的。

Description

一种用于轨道焊机的发电设备
技术领域
 本发明涉及发电供电设备，特别是一种对轨道焊机进行供电的发电设备。
背景技术
轨道焊机是应用在铁路建设系统中的一种重要设备，其主要由大功率焊机、动力站和液压拖头组成。其中动力站是一台大功率柴油发电机组，发电机带有三相和单相两个绕组的交流发电机。三相绕组为小功率发电，用于供给三相电机带动液压泵以驱动液压拖头行走到焊接处，然后液压系统驱动液压钳将导轨对接进行加热，待焊机系统检测到温度达到焊接要求时，焊机发出信号给动力站，发电机将绕组切换到单相绕组大功率输出，焊机的整流系统将交流电整流为直流电进行大电流对焊，快速地完成焊接。
该过程中，轨道焊机在一个工作周期的负载情况如下：液压输出<70KW时，可满足拖头、液压钳及其它液压设备的需要；液压系统就位后，液压泵停止做功，时间约为15分钟；轨道焊机在一个工作周期的负载情况：液压输出<70KW满足拖头、液压钳及其它液压设备，液压系统就位后，液压泵停止做功，时间约为15分钟；发电机对导轨进行加热，加热系统输出<250KW加热完成后，加热系统停止做功，时间约为3分钟；焊机通过整流后大电流对焊，时间约为2～3秒，焊接时瞬间电流高达1200A，功率达到600KW。可见，焊接过程的99%时段均为小负载运行。
为满足生产所需，以前的轨道焊机动力站配备有600KW以上的大功率柴油发电机及特殊设计订做的两绕组发电机。后为节能所需，动力站选用500KW工程动力发动机作为驱动动力，利用工程动力发动机超强过载能力及负载降速但输出力矩不变的特性，在焊接的瞬间大电流负载中强撑过去，并在发动机飞轮端加装一个重力的储能铁盘对发动机负载降速补偿。但该种节能型轨道焊机仍存在以下缺点：1、三相绕组工作时由于大绕组的励磁反应会影响小绕组的输出电压不稳定，导致其所带的负载不稳定；2、在大电流焊接的过程中，靠储能铁盘惯性带动发电机负载降速补偿，其电压频率波形不稳定，难以达到理想效果，从而产生焊接质量问题。
发明内容
本发明旨在提供一种用于轨道焊机的发电设备，以提高其设备稳定性，提高焊接质量。
本发明所述的用于轨道焊机的发电设备，包括双动力输出的发动机，发动机的一端连接液压泵，通过液压泵驱动轨道焊机的行走部件以及液压钳；发动机的另一端连接发电机，驱动发电机工作；发电机的输出端连接充电电池，再由充电电池连接轨道焊机系统对轨道焊机系统供电，超级电容则与充电电池并联，充电电池还连接辅助系统，对辅助系统进行供电。
本发明所述的用于轨道焊机的发电设备，其采用双动力输出的发动机，发动机两侧均可输出功率，其一端输出驱动轨道焊机的行走部件、液压钳等液压系统工作，另一端则驱动发电机。其减少了设备对输出动力的需要，简化了结构，降低了成本。同时，其采用充电电池结合超级电容实现对轨道焊机系统及辅助系统的供电，发电机产生的电量不直接对外输出供电，而是通过充电电池、超级电容先存储起来，而后再由充电电池及超级电容对外供电，充电电池可方便的维持电压的稳定，从而能够稳定的对外供电，避免电压的频繁波动。其在发动机带动液压泵工作时，调整焊机位置时，另一端输出，可驱动发电机产生电能，并将该电能对充电电池充电，存储起来；而当液压系统不工作时，充电电池充满电时，可停止发动机，而直接由充电电池对轨道焊机系统及辅助系统供电。与现有系统，发动机需要长时间不间断运行相比，其可大大降低发动机的油耗，减少柴油机的工作时间，降低成本，减少污染，实现节能减排，并且还能延长发动机的使用寿命。同时，本发明的充电电池两侧还并联有超级电容，在发动机带动液压泵工作时，也能同时对超级电容充电，充电后的超级电容，能够在轨道焊机焊接操作时，瞬间大电流放电，从而满足轨道焊接焊接工作的需求。因而，相对于现有技术，本发明可选用更小的发动机满足焊接工作的需求。本发明所述的用于轨道焊机的发电设备，大负荷工作时的动力来自于充电电池及超级电容，其带载能力强大，大负载时电参数也更加稳定；超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor）是一种介于传统电容器与充电电池之间、具有特殊性能的电源，可保护系统突加突减对充电电池装置的冲击，延长充电电池的使用寿命，也保障运行的稳定性，也就提高了焊接质量。
附图说明
图1是用于轨道焊机的发电设备的结构示意图。
具体实施方式
一种用于轨道焊机的发电设备，包括双动力输出的发动机3，发动机的一端连接液压泵1，通过液压泵驱动轨道焊机的行走部件101以及液压钳102；发动机3的另一端连接发电机2，驱动发电机2工作；发电机的输出端连接充电电池4，对充电电池充电，充电电池4连接轨道焊机系统对轨道焊机系统供电，超级电容6则与充电电池并联，充电电池还连接辅助系统8，对辅助系统进行供电。
所述双动力输出的发动机3，前后端均可输出功率，其后端（飞轮端）驱动液压泵；其前端通过减振传动盘连接并驱动发电机。
发电机与充电电池之间设置AC/DC变换器，可以将发电机产生的交流电变换为直流电后供给充电电池及超级电容6存储。充电电池和超级电容的电路输出端可连接DC/DC变换器，可对充电电池及超级电容输出的电压进行调解，以根据需要满足高电压供电的需求。充电电池和超级电容的对外供电电路上（对辅助系统，轨道焊机系统的供电电路上）可设置DC/AC变换器之间，可再次进行交直流变换后，对外供电。
所述用于轨道焊机的发电设备还包括控制器5，控制器5连接发动机和液压泵，控制发动机及液压泵的工作，控制器5还连接充电电池4，可监测充电电池的电压、容量、温度等运行状态，在充电电池的电压低于设定值时启动双动力发电机向充电电池充电，并在充电满容量后自动停止双动力发电机继续充电。
控制器不间断地检测充电电池充电电池的电压、容量、温度等运行状态，当液压装置不用电或充电电池充满电后，即自行停机待命，可极大地降低油耗，减少发动机的使用，从而降低能耗和成本，减少污染，达到节能减排的目的。
所述的发电设备，充电电池4带有两个输出端，其中一个输出端连接轨道焊机系统7，另一个输出端连接辅助系统8或外部用电系统，以提供辅助用电或生活用电。充电电池在满足焊接使用需求的情况下又可作为备用电源使用，设备投入成本低，经济性好；且操作简单、方便，不存在设备配合应用的风险；另外，对焊机供电和作为备用电源供电也可同时进行，从而最大限度地满足各种使用需要。
充电电池4可以是镍锂充电电池，该种充电电池容量高且工作安全、稳定。双动力发电机3采用柴油双动力发动机，柴油发电机组可有效的降低油耗、噪音和尾气排放量，提高节能减排效能，更有利于环保。
控制器5可连接人机控制界面9，通过人机控制界面可更方便、直观地监控设备的运行。

Claims (8)

1.一种用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：包括双动力输出的发动机（3），发动机的一端连接液压泵（1），通过液压泵驱动轨道焊机的行走部件以及液压钳；发动机的另一端连接发电机（2），驱动发电机工作；发电机的输出端连接充电电池（4），对充电电池充电，充电电池（4）连接轨道焊机系统对轨道焊机系统供电，超级电容（6）则与充电电池并联，充电电池还连接辅助系统（8），对辅助系统进行供电。
2.根据权利要求1所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：所述双动力输出的发动机（3），前后端均输出功率，其后端（飞轮端）驱动液压泵；其前端通过减振传动盘连接并驱动发电机。
3.根据权利要求1所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：发电机（2）与充电电池（4）之间设置AC/DC变换器。
4.根据权利要求1所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：还包括控制器（5），控制器连接发动机（3）和液压泵（1），控制发动机及液压泵的工作，控制器还连接充电电池（4），监测充电电池的运行状态，在充电电池的电压低于设定值时启动双动力发电机向充电电池充电，并在充电满容量后自动停止双动力发电机继续充电。
5.根据权利要求1所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：充电电池（4）带有两个输出端，其中一个输出端连接轨道焊机系统（7），另一个输出端连接辅助系统（8）或外部用电系统。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：充电电池和超级电容的电路输出端连接DC/DC变换器。
7.根据权利要求1至5中任何一项所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：充电电池（4）是镍锂充电电池。
8.根据权利要求1至5中任何一项所述的用于轨道焊机的发电设备，其特征在于：控制器（5）连接人机控制界面（9）。
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