CN201834013U - 一种油电混合动力机车 - Google Patents

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张伟
冯起新
王选民
彭华军
韩凌飞
陈先祥
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HUBEI CHENFENG EXCAVATION EQUIPMENT CO Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种油电混合动力机车，包括车体，所述车体顶面靠近左端处设有后机室，后机室的右侧设有司机控制器，司机控制器的右侧设有中央控制器，中央控制器的右侧设有管理装置，管理装置的顶部设有接触器，管理装置的右侧设有逆变装置，逆变装置的右侧设有整流装置，整流装置、逆变装置以及管理装置顶面上设有蓄电池组，整流装置的右侧设有柴油发电机组，车体的一侧靠近整流装置处设有二级齿轮箱，二级齿轮箱的底部设有一级齿轮箱。本实用新型的有益效果为：成本降低，能源利用率提高，工效提高，提高了动力传动效率，维护方便，操作简单，减少污染，故障率降低，充电便捷，操作简便。

Description

一种油电混合动力机车
技术领域
本实用新型涉及一种油电混合动力机车。
背景技术
随着科学的发展、技术的进步和环保的要求，GK型内燃机车高油耗、高噪音、高排放的固有特性已被现代化工矿企业运输生产管理的节能减排需求所不能容忍。工矿企业内燃机车作业以调车工况为主，运行速度低，一股在5-20Km/h，载荷变化大，牵引吨位从0-3000吨，连续作业时间短，一股在20分钟以内，这种工况导致机车频繁启动、加速、制动、换向、怠停。原GK型内燃机车为满足该特性故采用当时先进的液力传动方式，配置了12V180ZJ型高速柴油机以满足液力传动的需求。其存在的主要缺陷是：1、高油耗、高排放、高噪音：由于液力传动需配置高速柴油机，且工况特性为间断式作业，高速柴油机一股处于常速或怠速状态。当负荷大时，柴油机功率经液力传动后全额输出，负荷小时，液力传动减额输出(柴油机富余功率形成空耗)；当机车怠停时柴油机处于怠速状态，其转速燃油比大幅上升，导致柴油燃烧极不充分，易冒黑烟并易产生积碳，负载与动力的匹配极不对称，故油耗居高不下，一股每月消耗柴油高达13吨。
2、工矿企业的机效一股在70％以下，也就是说有30％的时间机车没有运转，但是因柴油机保温、机车发电的需要，柴油机仍要怠速运转，消耗燃油。
3、附加能耗大：由于配置的大功率高速柴油机，对温度要求较高，同时液力传动对温度也有要求，故原GK型机车需加装预热及冷却装置，如：预热锅炉等，这些部件能耗大，污染重。
4、维护成本高：GK型内燃机车每两个月必须进库进行一次轮检，每一年必须进行一次小修，每两年必须进行一次中修，六年之内必须进行一次大修。
5、备件稀缺：由于国内早在90年代已停止生产GK型内燃机车，常用备件无货可供，尤其是柴油机备件更是大海捞针。
6、整备时间长：这两种车型在交接班时要花费大量时间检查柴油机的机油和水位，需长期监测油温、水温。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改造型油电混合动力机车，成本降低，能源利用率提高，工效提高，提高了动力传动效率，维护方便，操作简单，减少污染，故障率降低，充电便捷，操作简便，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：一种油电混合动力机车，包括车体，所述车体顶面靠近左端处设有后机室，后机室的右侧设有司机控制器，司机控制器的右侧设有中央控制器，中央控制器的右侧设有管理装置，管理装置的顶部设有接触器，管理装置的右侧设有逆变装置，逆变装置的右侧设有整流装置，整流装置、逆变装置以及管理装置顶面上设有蓄电池组，整流装置的右侧设有柴油发电机组，车体的一侧靠近整流装置处设有二级齿轮箱，二级齿轮箱的底部设有一级齿轮箱；所述中央控制器分别与司机控制器、柴油发电机组、逆变装置、接触器以及管理装置连接，其中柴油发电机组与整流装置连接，整流装置分别与逆变装置以及接触器连接，接触器与蓄电池组连接，蓄电池组与管理装置连接，逆变器与牵引电机连接。
本实用新型的有益效果为：1、成本降低：由于将大功率柴油机替换为小功率柴油发电机组，同时增加蓄电池供电，撤销了原机车上的耗能元件如：预热冷却装置，预热锅炉等；用齿轮箱代替原有的液力传动箱，传动效率提高15％以上，油耗降低30％～50％，减少机油用量2/3，有效的节约了大量的不可再生资源，大大降低了日常大、中、小及辅修、临修费用。
2、能源利用率提高：原GK型内燃机车用790kW柴油机作为动力源，改造后柴油发电机组常备功率为300kW，另外配置蓄电池组作为补充动力源，提高了能源利用率。
3、工效提高：由于缩短了整备时间，减少了轮检次数，使机车工作效率提高30％以上。维护周期变为每半年进库进行一次轮检，每两年进行一次小修，每四年进行一次中修，五年后无大故障可免去大修。
4、提高了动力传动效率：去除了液力传动箱后改由柴油发电机组和高性能环保蓄电池组提供电能，通过逆变器转换为380V交流电，采用变频技术驱动牵引电机，带动机车运行，即改机械传动为电传动。
5、维护方便：由于配置一体化柴油发电机组，简化了维护程序，减少了对柴油机的机油、水和冬季预热的控制。
6、管理简单：因为对高性能环保蓄电池组采取了智能管理系统从而使管理简单。
7、减少污染：改为油电混合动力后，当以纯电池能量提供动能的方式时，可实现零污染、零排放。
8、故障率降低：减掉原车的柴油机、散热系统及液力传动箱，采用柴油发电机组和高性能环保蓄电池组提供混合动力，可使内燃机车的故障率降低70％以上。
9、充电便捷：当机车进库或不工作时，可以用地面AC380V电源直接对蓄电池组进行充电，充电时间不超过1.5小时。
10、操作简便：机车控制采用速度控制，每一手把位对应一个速度，简化司机的操作，制动时电动机可转为发电机向蓄电池组充电，将制动能量回收。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的油电混合动力机车的结构示意图；图2是本实用新型实施例所述的油电混合动力机车的控制原理框图。
图中：1、车体；2、后机室；3、司机控制器；4、中央控制器；5、管理装置；6、接触器；7、逆变装置；8、整流装置；9、蓄电池组；10、柴油发电机组；11、级齿轮箱；12、一级齿轮箱；13、牵引电机。
具体实施方式
如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种油电混合动力机车，包括车体1，所述车体1顶面靠近左端处设有后机室2，后机室2的右侧设有司机控制器3，司机控制器3的右侧设有中央控制器4，中央控制器4的右侧设有管理装置5，管理装置5的顶部设有接触器6，管理装置5的右侧设有逆变装置7，逆变装置7的右侧设有整流装置8，整流装置8、逆变装置7以及管理装置5顶面上设有蓄电池组9，整流装置8的右侧设有柴油发电机组10，车体1的底面与逆变装置7相对应处设有牵引电机13，车体1的一侧靠近整流装置8处设有二级齿轮箱11，二级齿轮箱11的底部设有一级齿轮箱12；所述中央控制器4分别与司机控制器3、柴油发电机组10、逆变装置7、接触器6以及管理装置5连接，其中柴油发电机组10与整流装置8连接，整流装置8分别与逆变装置7以及接触器6连接，接触器6与蓄电池组9连接，蓄电池组9与管理装置5连接，逆变器6与牵引电机13连接。
具体使用时，柴油发电机组10作为机车常备动力源，另配置蓄电池组9作为补充动力源，520kW交流变频牵引电机13作为机车驱动源；一股机车运行由柴油发电机组10供电，当负荷过大时，通过中央控制器4启动蓄电池组9的电能合并供电；当负荷运行所需功率小于柴油发电机组10提供的动力时，通过中央控制器4将其富余电能经逆变后送入蓄电池组9储存。当机车怠车时，柴油发电机组10亦可向蓄电池组9充电，当蓄电池组9充满后柴油发电机组10停机。柴油发电机组10在运行过程中转速一股处于常速状态，基本没有怠速状态。
本实用新型采取电传动的过程中使用了微机处理技术软件以控制油、电混合动力与负载的优化匹配的电传模式，从而极有效地改进了原单一动力配置，以耗能方式匹配负载的液力传动模式，达到节能、减排、降低运行成本的目的。

Claims (1)

1.一种油电混合动力机车，包括车体(1)，所述车体(1)顶面靠近左端处设有后机室(2)，后机室(2)的右侧设有司机控制器(3)，其特征在于：司机控制器(3)的右侧设有中央控制器(4)，中央控制器(4)的右侧设有管理装置(5)，管理装置(5)的顶部设有接触器(6)，管理装置(5)的右侧设有逆变装置(7)，逆变装置(7)的右侧设有整流装置(8)，整流装置(8)、逆变装置(7)以及管理装置(5)的顶面上设有蓄电池组(9)，整流装置(8)的右侧设有柴油发电机组(10)，车体(1)的底面与逆变装置(7)相对应处设有牵引电机(13)，车体(1)的一侧靠近整流装置(8)处设有二级齿轮箱(11)，二级齿轮箱(11)的底部设有一级齿轮箱(12)；所述中央控制器(4)分别与司机控制器(3)、柴油发电机组(10)、逆变装置(7)、接触器(6)以及管理装置(5)连接，其中柴油发电机组(10)与整流装置(8)连接，整流装置(8)分别与逆变装置(7)以及接触器(6)连接，接触器(6)与蓄电池组(9)连接，蓄电池组(9)与管理装置(5)连接，逆变器(6)与牵引电机(13)连接。
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