CN1296169A

CN1296169A - 一种移动式干阻试验车设备

Info

Publication number: CN1296169A
Application number: CN 00136249
Authority: CN
Inventors: 洪晓涵; 崔卫
Original assignee: FENGTAI LOCOMOTIVE DEPOT BEIJING BRANCH OF RAILWAY BUREAU
Current assignee: FENGTAI LOCOMOTIVE DEPOT BEIJING BRANCH OF RAILWAY BUREAU
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-05-23

Abstract

本发明涉及一种测试铁路机车柴油机试验特性的移动式干阻试验车设备,主要包括:一个耗功电阻箱,与被测试机车柴油机的牵引发电机的功率输出端连接,以作为测试负载;一个控制系统,根据测试机车的工况要求改变上述功耗电阻箱的阻值,使功耗电阻箱的阻值连续有级的改变;一个计算机数据采集与输出装置,接收被测试机车的电参数、非电量参数和耗功电阻箱的功耗值,经计算机处理后输出,并且在需要自动改变工况时向控制装置提供自动改变工况的数据;和一个操作台,对控制系统进行人工手动控制。

Description

一种移动式干阻试验车设备

本发明涉及一种机车测试设备，特别是涉及一种测试机车性能的移动式干阻试验车设备。

目前国内广泛使用的机车的水阻试验装置，因水槽容积所限，如果没有相应的水循环冷却系统，在做机车负载试验时，会因水温变化快，电阻值不稳定而造成测试不准确。如加大水槽并设置冷却水循环系统则要增加投资，而且占地面积太大，消耗大量水源。这对北方缺水地区，有着很大的影响。水阻试验还因电阻值受物理与化学因素影响，变化大，不稳定。测量精度差，测试速度慢，效率低，在高电压小电流时容易产生汽泡与飞狐。为做大电流有时又要加盐。这样无形中又对水阻箱和极板加大了损失，如果长时间做大功率的试验，水阻试验就难以实现。

本发明的目的是提供一种移动式干阻试验车设备，采用干电阻负载做机车试验负载，利用干电阻热稳定性好、便于计算机检测与控制的特点，来实现对机车柴油机发电机组输出特性速度、精确测试。

本发明的原理是：以干电阻负载试验装置(以下称干电阻)代替水电阻进行机车模拟负载试验，将机车柴油发电机组输出的电功率消耗在强迫风冷却的耗功电阻上。试验时负载电阻阻值的调节是通过若干个接触器的通断闭合，根据测试机车的不同工况要求逐步改变诸多个电阻元件的串，并联来实现。负载的变化是连续有级的，是在机车负载输出不断开的情况下进行的。

本发明的移动式干阻试验车设备包括：一个耗功电阻箱，与被测试机车柴油机的牵引发电机的功率输出端连接，以作为测试负载；一个控制系统，根据测试机车的工况要求改变上述功耗电阻箱的阻值，使功耗电阻箱的阻值连续有级的改变；一个计算机数据采集与输出装置，接收被测试机车的电参数、非电量参数和耗功电阻箱的功耗值，经计算机处理后输出，并且自动改变上述的工况；一个风冷系统，对功耗电阻箱进行强迫冷却；一个操作台，对控制系统进行人工手动控制，使控制系统根据人工控制连续有级地改变功耗电阻箱的阻值，并根据控制系统的保护电路的保护输出信号进行报警和控制被测试机车的调速器，以便在风冷系统和功耗电阻箱异常时降低机车柴油机的转速以保证机车的安全。

本发明的移动式干阻试验车设备的控制系统包括一个保护电路，对风冷系统提供风扇保护和对功耗电阻箱提供过流保护。

本发明的移动式干电阻试验车设备主要用于对大修，中修后和更换大型配件后完成对机车负载性能的考核。它完成柴油机负载磨合，主发电机外特性调整及中修规程所要求的其它试验项目，完成各种信号参数的调试，检测，显示，打印记录并绘制机车外特性恒功率曲线。试验过程可手动控制试验机车的负载输出在不同的工况，也可以按程序由计算机自动控制，实现试验过程与检测自动化，提高试验效率与精度。此外该移动式干电阻试验车设备是一套完全独立的测试平台，有自备的电源，风源，不需电力增容，不受工作场地的限制。由于采用干阻作为机车试验负载，因而彻底改变了水阻耗费大量水源和加大电力的矛盾。对北方缺水地区，以及对大中城市，地区等对环境条件要求严格的机务段和机车研究试验部门有广泛的使用价值。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

图1是说明本发明整体配置的方框图；

图2是说明图1中的功耗电阻箱、分冷系统的结构的电路图；

图3是显示控制装置对功耗电阻箱进行控制的接触开关闭合表。

参见图1，本发明的移动式干阻试验车设备包括：一个耗功电阻箱，一个控制系统，一个风冷系统，一个计算机数据采集与输出装置，和一个操作台。

功耗电阻箱作为机车的试验负载与被测试机车柴油机的牵引发电机的功率输出端连接，在控制系统的控制下改变负载阻值，并向计算机数据采集和输出装置输出功耗值，该功耗电阻箱还向控制系统提供过流保护信号。

控制系统根据被测试机车的工况要求改变功耗电阻箱的阻值，使功耗电阻箱的阻值连续有级地改变，该控制系统包括一个接收功耗电阻箱的过流保护信号和风冷系统的风扇保护信号的保护电路，在功耗电阻箱和风冷系统出现异常时提供保护。所述的保护电路可以由继电器构成。

计算机数据采集与输出装置，接收被测试机车的电参数、非电量参数和耗功电阻箱的功耗值，经计算机处理后输出(打印和/或显示)所采集的数据，并且自动改变工况以供应给控制系统。

风冷系统对功耗电阻箱进行强迫冷却，当风冷系统出现异常时，向控制系统提供风扇保护信号。

本发明的移动式干阻试验车设备还包括一个操作台，对控制系统进行人工手动控制，使控制系统根据人工控制连续有级地改变功耗电阻箱的阻值，并根据控制系统的保护电路的保护输出信号进行报警和控制被测试机车的调速器，以便在风冷系统和功耗电阻箱异常时降低机车柴油机的转速以保证机车的安全。

参见图2，功耗电阻箱包括六组串联连接的电阻串，其中，第一电阻串由相互串联的电阻1R11、1R12、1R21、1R22、1R31、1R32和相应的接触开关1ZC1、1ZC2、1ZC3、1ZC4、1ZC5、1ZC6、1ZC7组成，第二电阻串由相互串联的电阻2R11、2R12、2R21、2R22、2R31、2R32和相应的接触开关2ZC1、2ZC2、2ZC3、2ZC4、2ZC5、2ZC6、2ZC7组成，第三电阻串由相互串联的电阻3R11、3R12、3R21、3R22、3R31、3R32和相应的接触开关3ZC1、3ZC2、3ZC3、3ZC4、3ZC5、3ZC6、3ZC7组成，第四电阻串由相互串联的电阻4R11、4R12、4R21、4R22、4R31、4R32和相应的接触开关4ZC1、4ZC2、4ZC3、4ZC4、4ZC5、4ZC6、4ZC7组成，第五电阻串由相互串联的电阻5R11、5R12、5R21、5R22、5R31、5R32和相应的接触开关5ZC1、5ZC2、5ZC3、5ZC4、5ZC5、5ZC6、5ZC7组成，第六电阻串由相互串联的电阻6R11、6R12、6R21、6R22、6R31、6R32和相应的接触开关6ZC1、6ZC2、6ZC3、6ZC4、6ZC5、6ZC6、6ZC7组成。这六组电阻串分别经各自的一个接触开关，例如第一组的开关1ZC1、第二组的开关2ZC1、第三组的开关3ZC1、第四组的开关4ZC1、第五组的开关5ZC1、第六组的开关6ZC1相互并联，以形成被试验机车柴油机的牵引发电机的负载电阻。每个电阻串的结构都是相同的，因此，在这里主要分析第一电阻串的结构。如上所述，第一电阻串由六个依次串接的第一电阻1R11、第二电阻1R12、第三电阻1R21、第四电阻1R22、第五电阻1R31、第六电阻1R32和相应的第一接触开关1ZC1、第二接触开关1ZC2、第三接触开关1ZC3、第四接触开关1ZC4、第五接触开关1ZC5、第六接触开关1ZC6、第七接触开关1ZC7组成。第一开关1ZC1、第二开关1ZC2、第三开关1ZC3、第五开关1ZC5的一端相互相连，并经过分流器FL1连接输入端(-)；第一开关1ZC1的另一端连接第一电阻1R11的前端(即，电阻串的一个端口)，第二开关1ZC2的另一端连接第二电阻1R12与第三电阻1R21的结点，第三开关1ZC3的另一端连接第三电阻1R21与第四电阻1R22的结点，第五开关1ZC5的另一端连接第四电阻1R22与第五电阻1R31的结点。第四开关1ZC4、第六开关1ZC6、第七开关1ZC7的一端分别经过一个熔断器连接输入端(+)；第四开关1ZC4的另一端连接第一电阻1R11的前端，第六开关1ZC6的另一端连接第三电阻1R21与第四电阻1R22的结点，第七开关1ZC7的另一端连接第一电阻1R11与第二电阻1R12的结点。此外，根据控制关系，第一电阻串与第二电阻串形成第一同步调节电阻单元，第三电阻串与第四电阻串形成第二同步调节电阻单元，第五电阻串与第六电阻串形成第三同步调节电阻单元。这里所述的同步调节电阻单元是由两个电阻串组成的，并且这两个电阻串的对应接触开关同时闭合或断开，比如接触开关1ZC1与2ZC1同时闭合或断开，1ZC2与2ZC2同时闭合或断开，…1ZC7与2ZC7同时闭合或断开。

控制装置由继电器组件编辑成逻辑电路。它接受操作台的控制按钮的控制，根据模拟机车负载恒功率外特性曲线的需求，控制主接触器完成复联电阻值，达到恒功率曲线的实现。当控制装置采用可编程控制器时，则接受计算机数据采集和输出装置的控制。控制装置的电路结构属于现有技术。本技术领域的普通技术人员根据控制逻辑关系可以实现适于本发明的控制装置，例如，根据控制关系组合(配置)控制功耗电阻箱的各个接触开关的若干继电器组件，或者编写可编程控制器用于控制功耗电阻箱的各个接触开关的程序。

下面结合图3和图2说明控制装置对功耗电阻箱的控制过程。

如图3所示，控制装置执行15个机车工况点的控制，它通过控制接42个触开关1ZC1至6ZC7的闭合或断开来实现对功耗电阻箱的控制。在图3的表中，“对钩”标记为接触开关闭合，“空白”为断开。从该表中可以看出：第一电阻串与第二电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，第三电阻串与第四电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，第一电阻串与第二电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，因此第一电阻串与第二电阻串形成第一同步调节电阻单元，第三电阻串与第四电阻串形成第二同步调节电阻单元，第五电阻串与第六电阻串形成第三同步调节电阻单元。在第一工况点，只有第一电阻串的第一开关1ZC1和第二电阻串的第一开关2ZC1(下面称为第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1，以下类推)闭合，因此功耗电阻箱的阻值是第一和第二电阻串的并联值(两个电阻串的并联值，约0.95欧姆)3R(R是一个电阻的阻值，在该电阻箱中所有电阻的阻值均相等)。在第二工况点，第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1与第二同步调节电阻单元第一同步开关3ZC1-4ZC1同时闭合，因此阻值是四个电阻串的并联值3R/2，约为0.48欧姆。在第三工况点，第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1和第二同步调节电阻单元第一同步开关3ZC1-4ZC1与第二同步调节电阻单元的第一同步开关5ZC1-6ZC1同时闭合，因此阻值是六个电阻串的并联值R，约为0.32欧姆。在第四工况点，同步开关1ZC2-2ZC2闭合，同步开关1ZC1-2ZC1、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持闭合，此时，第一同步调节电阻单元变成第一电阻串的第三至第六电阻与第二电阻串的第三至第六电阻的并联，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为6R/7，约为0.27欧姆。在第五工况点，同步开关3ZC2-4ZC2闭合，同步开关1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持闭合，此时，第一至第四电阻串分别为的第三至第六电阻的串联(阻值分别为4R)，第五至第六电阻串为第一至第六电阻的串联(阻值分别为6R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/4，约为0.24欧姆。在第六工况点，同步开关1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、5ZC1-6ZC1保持闭合，同步开关5ZC2-6ZC2闭合，此时，第一至第六电阻串分别为第四至第六电阻的串联(阻值分别为4R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为2R/3，约为0.21欧姆。在第七工况点，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2保持闭合，1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3闭合，使第一至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/2，约为0.16欧姆。在第八工况点，开关1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持闭合，1ZC4-2ZC4闭合，使第一第二电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，第三至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/8，约为0.12欧姆。在第九工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持闭合，3ZC4-4ZC4闭合，使第一至第四电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，第五至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/10，约为0.095欧姆。在第十工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3保持闭合，5ZC4-6ZC4闭合，使第一至第六电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/4，约为0.079欧姆。在第十一工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3、5ZC4-6ZC4保持闭合，1ZC5-2ZC5、3ZC5-4ZC5闭合，使第一至第四电阻串分别为第一至第三串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为6R/5)，第五至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R/2)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/14，约为0.064欧姆。在第十二工况点，开关1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC4-6ZC4保持闭合，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5闭合，使第一至第六电阻串分别为第一至第二串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/6，约为0.053欧姆。在第十三工况点，开关1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持闭合，1ZC6-2ZC6闭合，使第一和第二电阻串分别为第一至第二串联电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(四个电阻支路的并联)(阻值分别为R/3)，第三至第六电阻串分别为第一至第二串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/10，约为0.032欧姆。在第十四工况点，开关1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持闭合，3ZC6-4ZC6、5ZC6-6ZC6闭合，使第一和第六电阻串分别为第一至第二串联电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R/3)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/18，约为0.018欧姆。在第十五工况点，接触开关变成1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、1ZC7-2ZC7、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、3ZC5-4ZC5、3ZC6-4ZC6、3ZC7-4ZC7、5ZC1-6ZC1、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5、5ZC6-6ZC6、5ZC7-6ZC7闭合，使第一和第六电阻串分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为2R/9)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/27，约为0.013欧姆。

由此可见，控制装置通过改变功耗电阻箱中的接触开关可以得到与十五个工况点相对应的负载电阻值，而且接触开关在每个工况点切换时至少要保持上一个工况点的一组接触开关的闭合，因此就实现了利用干电阻(而不是水电阻)连续对机车的特性试验。

此外在图2中，功耗电阻箱的功耗值分别由电压表VF、电流表AF测量。对电阻强迫冷却的风冷系统由风扇电机1D至6D及差动继电器CJ1至CJ3组成，其中差动继电器CJ1是第一同步调节电阻单元(即，第一、第二电阻串)的风扇保护部分，差动继电器CJ2是第二同步调节电阻单元(即，第三、第四电阻串)的风扇保护部分，差动继电器CJ3是第三同步调节电阻单元(即，第五、第六电阻串)的风扇保护部分，当某个同步调节电阻单元的风扇电机(例如D1、D2)异常时，流过差动继电器CJ1两个线圈(S1-S2、S2-S1)的电流不平衡，使该继电器的接点动作，由保护电路通过操作台提供风扇电机保护。功耗电阻箱的过流保护是由串接在各个电阻串中的过流继电器GL1至GL6完成的，当某个电阻串的工作电流超过上限值时，过流继电器工作，由保护电路通过操作台提供过流保护。

Claims

1．一种移动式干阻试验车设备，包括：

一个耗功电阻箱，与被测试机车柴油机的牵引发电机的功率输出端连接，以作为测试负载；

一个控制系统，根据测试机车的工况要求改变上述功耗电阻箱的阻值，使功耗电阻箱的阻值连续有级的改变；

一个计算机数据采集与输出装置，接收被测试机车的电参数、非电量参数和耗功电阻箱的功耗值，经计算机处理后输出，并且在需要自动改变工况时向控制装置提供自动改变工况的数据；

一个风冷系统，对功耗电阻箱进行强迫冷却；

一个操作台，对控制系统进行人工手动控制，使控制系统根据人工控制连续有级地改变功耗电阻箱的阻值，并根据控制系统的保护电路的保护输出信号进行报警和控制被测试机车的调速器，以便在风冷系统和功耗电阻箱异常时降低机车柴油机的转速以保证机车的安全。

2．根据权利要求1所述的移动式干阻试验车设备，其特征在于控制装置包括一个保护电路，对风冷系统提供风扇保护和对功耗电阻箱提供过流保护。

3．根据权利要求1所述的移动式干阻试验车设备，其特征功耗电阻箱包括六组串联连接的电阻串，每一组电阻串由相互串联的第一至第六电阻和相应的第一至第七接触开关组成。