CN110239573A - 一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车 - Google Patents
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Abstract
一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，主要应用于煤矿井下地轨轨道运输系统中，其特征是所述机车动力源由柴电混合动力单元提供，柴电混合动力单元包括防爆柴油机与防爆电池；采用卡轨齿轨驱动部中的电机牵引驱动；采用包括变频器的调速单元进行调速。本发明以小排量防爆柴油机加防爆电池的混合动力为动力源，尾气排放控制性更好，噪音更小，油耗更低；以变频器为调速单元，工作效率高，操作控制简单；以电牵引驱动方式实现整机结构简单，维护保养成本低。
Description
技术领域
本发明主要应用于煤矿井下地轨轨道运输系统中，在轨道运输系统中，主要采用以异型轨为卡轨方式的运行轨道系统和以滚子齿条传动为驱动方式的运输机车。
背景技术
在国内的煤矿辅助运输方面，轨道运输越来越得到重视，其中以地轨为基础发展出的卡轨轨道系统，在国内也得到大范围的使用。
其中地轨卡轨轨道系统根据牵引方式的不同，分为绳牵引卡轨轨道系统和自动力卡轨轨道系统。
绳牵引卡轨轨道系统主要采用立式槽刚为运行轨道，采用一组无极绳连接动力转盘和无极绳牵引车的牵引方式。该种系统存在一系统问题：1、受无极绳长度限制，一般运输长度在2000米以内；2、采用钢丝绳进行牵引，存在断绳风险，安全隐患多；3、无极绳每次只能运输一趟，无法实现多车连续运输，运输量有限。
自动力卡轨轨道系统主要采用在以卡轨齿轨为运输轨道的运输方式，轨道为异型轨，中间有立式齿条，通过机车中间驱动齿轮的连续旋转，带动机车的前进与后退。
目前卡轨齿轨机车主要以防爆柴油机为动力源，通过液压系统，驱动液压马达，带动机车前进与后退。
以柴油机为动力源的系统，主要存在：1、尾气排放污染严重；2、噪音污染严重；3、油耗及保养维护成本过高；4、操作与控制复杂。
发明内容
本发明解决以柴油机为动力源的系统存在的下述问题：1、尾气排放污染严重；2、噪音污染严重；3、油耗及保养维护成本过高；4、液压驱动工作效率低。
本发明的技术方案一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，其特征是所述机车动力源由柴电混合动力单元提供，柴电混合动力单元包括防爆柴油机与防爆电池；采用卡轨齿轨驱动部中的电机牵引驱动；采用包括变频器的调速单元进行调速。
所述机车由两个驾驶室、一个液压泵站、一个电气控制箱、两个卡轨齿轨驱动部、一个柴电混合动力单元、十二个承载小车、一个控制承载平台、一个驾驶承载平台组成；所述卡轨齿轨驱动部由一个驱动滚子轮、一个减速机、四个驱动电机组成；控制承载平台、驾驶承载平台、卡轨齿轨驱动部下面均安装有承载小车，一个驾驶室、液压泵站、电气控制箱均固定在控制承载平台上面；另一个驾驶室固定在驾驶承载平台上； 控制承载平台连接一个卡轨齿轨驱动部，柴电混合动力单元两边各连接一个卡轨齿轨驱动部，另一个卡轨齿轨驱动部与驾驶承载平台连接。
柴电混合动力单元给电气控制箱中的控制中心、驱动变频器和泵站变频器供电，控制中心通过采集两个驾驶室中的操作台信号，同时分别与驱动变频器和泵站变频器通讯，控制驱动电机和泵站电机的启停和调速。
机车正常行驶时，柴油机带动发电机提供三相交流电，并为电池组充电，此时，控制器通过电流传感器H1、电流传感器H2实时监测发电机组和蓄电池组充电电流，通过发电机的三相输出和混合动力单元的二相输出实时监测发电机输出电压和直流母线电压状态，并通过调整5个可控硅晶闸管的导通角使电流稳定在规定范围内；
当母线电压达到电池组充电最高电压限制时，控制器关闭柴油机和发电机组，由电池组单独供电；当母线电压低于蓄电池组放电最低电压限制时，控制器启动柴油机和发电机组，并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，开始为蓄电池组充电；若机车需要满负荷工作时，则控制器将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5关断，停止对电池的充电，为机车提供电源；机车减速制动或下坡时，当控制器检测母线电压值高于设定值时，控制器关闭柴油机和发电机组并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，驱动电机产生的电能通过驱动变频器逆变回收到电池。
辅助控制单元采用可编程逻辑控制器。
本发明以小排量防爆柴油机加防爆电池的混合动力为动力源，尾气排放控制性更好，噪音更小，油耗更低；以变频器为调速单元，工作效率高，操作控制简单；以电牵引驱动方式实现整机结构简单，维护保养成本低。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是电机驱动装置的结构图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明的控制原理图。
图中，1、驾驶室，2、液压泵站，3、电气控制箱，4、卡轨齿轨驱动部，5、柴电混合动力单元，6、承载小车，7、控制承载平台，8、驾驶承载平台，9、驱动滚子轮，10、卡轨齿轨道，11、减速机，12、驱动电机，Q1-Q5是5个可控硅晶闸管。
具体实施方式
图1、图2、图3所示，一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，由两个驾驶室1、一个液压泵站2、一个电气控制箱3、两个卡轨齿轨驱动部4、一个柴电混合动力单元5、十二个承载小车6、一个控制承载平台7、一个驾驶承载平台8组成。所述卡轨齿轨驱动部4由一个驱动滚子轮9、一个减速机11、四个驱动电机12组成。
控制承载平台7、驾驶承载平台8分别安装有两个承载小车6，卡轨齿轨驱动部4下面安装有四个承载小车6。承载小车6使整个机车在卡轨齿轨道10上能够平顺滑动。
一个驾驶室1、液压泵站2、电气控制箱3均通过螺钉固定在控制承载平台7上面。另一个驾驶室设置在驾驶承载平台8上面并通过螺钉固定。两个驾驶室分别位于机车的前后两端。
控制承载平台7通过销铀连接一个卡轨齿轨驱动部4，该卡轨齿轨驱动部4与柴电混合动力单元5通过销铀连接，柴电混合动力单元5与另一个卡轨齿轨驱动部4通过销铀连接，该卡轨齿轨驱动部4通过销铀与驾驶承载平台8连接。
图4所示，8台驱动电机12均连接驱动变频器，驱动变频器分别连接控制中心、柴电混合动力单元5；泵站电机连接泵站变频器，泵站变频器连接控制中心；控制中心分别连接两个驾驶室的操作台。
柴电混合动力单元5给电气控制箱中的控制中心、驱动变频器和泵站变频器供电，控制中心通过采集两个驾驶室中的操作台信号，同时分别与驱动变频器和泵站变频器通讯，控制驱动电机和泵站电机的启停和调速。
机车正常行驶时，柴油机带动发电机提供三相交流电，并为电池组充电，此时，控制器通过电流传感器H1、电流传感器H2实时监测发电机组和蓄电池组充电电流，通过发电机的三相输出和混合动力单元的二相输出实时监测发电机输出电压和直流母线电压状态，并通过调整5个可控硅晶闸管的导通角使电流稳定在规定范围内；
当母线电压达到电池组充电最高电压限制时，控制器关闭柴油机和发电机组，由电池组单独供电；当母线电压低于蓄电池组放电最低电压限制时，控制器启动柴油机和发电机组，并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，开始为蓄电池组充电；若机车需要满负荷工作时，则控制器将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5关断，停止对电池的充电，为机车提供电源；机车减速制动或下坡时，当控制器检测母线电压值高于设定值时，控制器关闭柴油机和发电机组并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，驱动电机产生的电能通过驱动变频器逆变回收到电池。
Claims (4)
1.一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，其特征是所述机车动力源由柴电混合动力单元提供，柴电混合动力单元包括防爆柴油机与防爆电池；采用卡轨齿轨驱动部中的电机牵引驱动；采用包括变频器的调速单元进行调速。
2.根据权利要求1所述一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，其特征是所述机车由两个驾驶室、一个液压泵站、一个电气控制箱、两个卡轨齿轨驱动部、一个柴电混合动力单元、十二个承载小车、一个控制承载平台、一个驾驶承载平台组成；所述卡轨齿轨驱动部由一个驱动滚子轮、一个减速机、四个驱动电机组成；控制承载平台、驾驶承载平台、卡轨齿轨驱动部下面均安装有承载小车，一个驾驶室、液压泵站、电气控制箱均固定在控制承载平台上面；另一个驾驶室固定在驾驶承载平台上； 控制承载平台连接一个卡轨齿轨驱动部，柴电混合动力单元两边各连接一个卡轨齿轨驱动部，另一个卡轨齿轨驱动部与驾驶承载平台连接。
3.根据权利要求1所述一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，其特征是柴电混合动力单元给电气控制箱中的控制中心、驱动变频器和泵站变频器供电，控制中心通过采集两个驾驶室中的操作台信号，同时分别与驱动变频器和泵站变频器通讯，控制驱动电机和泵站电机的启停和调速。
4.根据权利要求1所述一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车，其特征是机车正常行驶时，柴油机带动发电机提供三相交流电，并为电池组充电，此时，控制器通过电流传感器H1、电流传感器H2实时监测发电机组和蓄电池组充电电流，通过发电机的三相输出和混合动力单元的二相输出实时监测发电机输出电压和直流母线电压状态，并通过调整5个可控硅晶闸管的导通角使电流稳定在规定范围内；
当母线电压达到电池组充电最高电压限制时，控制器关闭柴油机和发电机组，由电池组单独供电；当母线电压低于蓄电池组放电最低电压限制时，控制器启动柴油机和发电机组，并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，开始为蓄电池组充电；若机车需要满负荷工作时，则控制器将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5关断，停止对电池的充电，为机车提供电源；机车减速制动或下坡时，当控制器检测母线电压值高于设定值时，控制器关闭柴油机和发电机组并将可控硅晶闸管Q4、可控硅晶闸管Q5打开，驱动电机产生的电能通过驱动变频器逆变回收到电池。
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