WO2018107366A1 - 一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置 - Google Patents

一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置 Download PDF

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樊运新
彭新平
颜罡
许良中
朱茂华
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids

Definitions

  • the invention relates to the technical field of railway rolling stock control, and more particularly to a method and a device for adjusting the cooling air volume of a traction fan.
  • the speed adjustment of the traction fan of the locomotive is controlled by the TCU traction control unit.
  • the TCU adjusts the frequency of the output power of the auxiliary inverter by changing the frequency of the output of the inverter, thereby adjusting the cooling frequency of the traction motor. purpose.
  • the traction fan frequency is fixed and does not increase as the temperature of the traction motor increases.
  • the altitude of the locomotive operation is also changing constantly. There is a negative correlation between the altitude and the air density. At higher altitudes, the air density in the locomotive operating environment will be larger. Decrease; when the above two conditions are combined, the traction fan speed is constant and the surrounding air density is small, the fresh air quality of the traction fan will be insufficient within a unit time.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for adjusting the cooling air volume of a traction fan to solve the problem that the cooling air volume of the traction fan cannot be adjusted by itself.
  • the present invention provides the following technical solutions:
  • An adjusting device for cooling air volume of a traction fan comprising:
  • An altitude acquisition module for obtaining an altitude of a geographical location of the locomotive, and transmitting the altitude information to the control module;
  • the control module is configured to determine, according to the altitude, a density of air corresponding to the altitude in a preset altitude and air density database, and calculate the air density according to the air density The reference speed of the induced draft fan, and sends a control signal to the traction control module;
  • the traction control module is configured to adjust an operating speed of the traction fan according to the control signal.
  • the traction control module specifically includes:
  • a TCU traction control unit configured to receive the control signal sent by the control module, and send a control command to the frequency conversion control unit;
  • the frequency conversion control unit is configured to adjust an input power frequency of the traction fan according to the control instruction, and the traction fan adjusts the working speed according to the frequency adjustment signal.
  • control module is specifically configured to:
  • the reference rotational speed of the traction fan at the air density is determined according to a correspondence between the rotational speed and the cooling air flow in the preset traction fan characteristic curve and the standard air pressure and the cooling air flow rate at the standard air density.
  • the frequency conversion control unit is specifically a frequency conversion controller.
  • the altitude acquisition module is specifically a GPS positioning device.
  • a method for adjusting a cooling air volume of a traction fan includes:
  • the calculating the reference rotational speed of the traction fan according to the air density comprises:
  • the reference rotational speed of the traction fan at the air density is determined according to a correspondence between the rotational speed and the cooling air flow in the preset traction fan characteristic curve and the standard air pressure and the cooling air flow rate at the standard air density.
  • the adjusting device for the cooling air volume of the traction fan comprises an altitude acquiring module, a control module and a traction control module.
  • the altitude obtaining module acquires the altitude of the geographic location of the locomotive, determines the air density corresponding to the current altitude through the preset altitude and air density database, calculates the reference rotational speed of the traction fan according to the air density, and adjusts the traction fan. Working speed to automatically adjust the cooling air volume of the traction fan, effectively carrying out the traction motor cool down.
  • the method and device for adjusting the cooling air volume of the traction fan provided by the invention can adjust the rotation speed of the traction fan intelligently, quickly and automatically according to the altitude, and fully ensure the sufficient quality of the fresh air for the traction motor to achieve a better air cooling effect. Realize the purpose of traction fan altitude adaptation.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of an apparatus for adjusting a cooling air volume of a traction fan according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the invention discloses a method and a device for adjusting the cooling air volume of the traction fan, so as to solve the problem that the cooling air volume of the traction fan cannot be adjusted by itself.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of an apparatus for adjusting a cooling air volume of a traction fan according to an embodiment of the present invention.
  • the altitude acquisition module 1 is configured to acquire the altitude of the geographical location of the locomotive, and send the altitude information to the control module 2;
  • Control module 2 for using the altitude in the preset altitude and air density database, Determining the air density corresponding to the altitude, calculating the reference speed of the traction fan according to the air density, and sending a control signal to the traction control module 3;
  • the altitude of the locomotive can be determined by the geographic location of the locomotive.
  • the altitude and the air density database prestore the correspondence between altitude and air density.
  • the control module can send the query request to the altitude and air density.
  • the database queries the air density of the current geographic location, and the control module has a calculation function, which can calculate the reference rotational speed of the traction fan according to the air density, that is, the reference rotational speed that the cooling fan should reach under the condition that the current geographical position ensures the cooling fresh air quality is unchanged. And sent to the traction control module through a control signal.
  • the control module may be a device having a control function, such as a main control chip, a controller, a PC, or a CPU.
  • a control function such as a main control chip, a controller, a PC, or a CPU.
  • the selection may be performed according to requirements, which are all within the protection scope of the present invention.
  • the traction control module 3 is configured to adjust the working speed of the traction fan according to the control signal.
  • the adjusting device for the cooling air volume of the traction fan provided by the invention comprises an altitude acquiring module, a control module and a traction control module.
  • the altitude obtaining module acquires the altitude of the geographic location of the locomotive, determines the air density corresponding to the current altitude through the preset altitude and air density database, calculates the reference rotational speed of the traction fan according to the air density, and adjusts the traction fan.
  • the working speed is used to automatically adjust the cooling air volume of the traction fan to effectively cool the traction motor.
  • the method and device for adjusting the cooling air volume of the traction fan provided by the invention can adjust the rotation speed of the traction fan intelligently, quickly and automatically according to the altitude, and fully ensure the sufficient cooling air volume of the traction motor, thereby achieving better air cooling effect and realizing Traction fan altitude adaptive purpose.
  • the traction control module 3 specifically includes:
  • a TCU traction control unit configured to receive a control signal sent by the control module 2, and send a control command to the frequency conversion control unit;
  • the frequency conversion control unit is configured to adjust the input power frequency of the traction fan according to the control instruction, and the traction fan adjusts the working speed according to the frequency adjustment signal.
  • the TCU traction control unit sends a corresponding control command to the frequency conversion control unit, and the frequency conversion control unit controls the frequency converter to perform corresponding frequency change according to the control instruction, and sends a corresponding signal to the power source for power output through the frequency converter.
  • the frequency changes which in turn changes the input power frequency of the traction fan, and the operating speed of the corresponding traction fan is changed.
  • the above-mentioned frequency conversion control unit, the frequency converter and the power source can be realized by being integrated on one device, or in other embodiments, can also be set according to actual conditions, and are all within the protection scope of the present invention.
  • control module 2 is specifically configured to:
  • the reference rotational speed of the traction fan at the air density is determined.
  • the cooling air flow at the current air density is obtained, and the reference speed of the cooling air flow is obtained by the corresponding relationship between the rotational speed and the cooling air volume in the characteristic curve of the traction fan. .
  • the frequency conversion control unit is specifically a frequency conversion controller.
  • the function of the frequency conversion control unit, the frequency converter and the power source can be integrated by the variable frequency controller, and the frequency converter can be directly connected to the traction fan to change the input power frequency of the traction fan. This is only a preferred embodiment. In other embodiments, It can be set by yourself.
  • the altitude acquiring module 1 is specifically a GPS positioning device.
  • the altitude of the current location of the locomotive can be obtained by the GPS positioning device, and the position of the locomotive can be tracked in real time.
  • the information can be entered by manual input, but the above manner cannot be There are certain limitations in real-time changes in cooling air volume based on altitude.
  • a method for adjusting a cooling air volume of a traction fan includes:
  • the method and device for adjusting the cooling air volume of the traction fan comprises an altitude acquisition module, a control module and a traction control module.
  • the altitude obtaining module acquires the altitude of the geographic location of the locomotive, determines the air density corresponding to the current altitude through the preset altitude and air density database, calculates the reference rotational speed of the traction fan according to the air density, and adjusts the traction fan. Working speed to automatically adjust the cooling air volume of the traction fan, effectively towing The motor is cooled.
  • the method and device for adjusting the cooling air volume of the traction fan provided by the invention can adjust the rotation speed of the traction fan intelligently, quickly and automatically according to the altitude, and fully ensure the sufficient quality of the fresh air for the traction motor to achieve a better air cooling effect. Realize the purpose of traction fan altitude adaptation.
  • calculating the reference rotational speed of the traction fan according to the air density specifically including:
  • the reference rotational speed of the traction fan at the air density is determined.
  • the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein can be implemented directly in hardware, a software module executed by a processor, or a combination of both.
  • the software module can be placed in random access memory (RAM), memory, read only memory (ROM), electrically programmable ROM, electrically erasable programmable ROM, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or technical field. Any other form of storage medium known.

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Abstract

一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置，所述装置包括：海拔高度获取模块（1），用于获取机车所在地理位置的海拔高度，将海拔高度信息发送至控制模块（2）；控制模块（2），用于根据海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与海拔高度相对应的空气密度，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，并发送控制信号至牵引控制模块（3）；牵引控制模块（3），用于根据控制信号调节牵引风机的工作转速，所述装置能够根据海拔高度智能、快速、自动调节牵引风机的转速，充分保证对牵引电机冷却新风质量的充足，从而达到较好的风冷效果，实现牵引风机海拔自适应的目的。

Description

一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置 技术领域
本发明涉及铁路机车车辆控制技术领域，更具体地说，涉及一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置。
背景技术
目前，机车牵引风机的转速调节受TCU牵引控制单元控制，TCU根据牵引电机温度，通过改变辅助逆变器变频变压支路输出电源频率，达到调节牵引风机转频，从而调节牵引电机冷却风量的目的。当牵引电机温度达到一定温度后，牵引风机转频固定不变，不会随着牵引电机温度的增加而增加。
其次，随着机车运行地理位置不断变化，机车运行的海拔高度也在不断变化，海拔高度与空气密度之间存在负相关关系，海拔较高情况下，机车运行环境中空气密度会出现较大幅度减小；以上两种情况相结合，牵引风机转速不变且周围空气密度较小的情况下，单位时间内牵引风机新风质量会出现不足的情况。
综上所述，如何有效地解决牵引风机的冷却风量无法自行调节的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置，以解决牵引风机的冷却风量无法自行调节的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种牵引风机冷却风量的调节装置，包括：
海拔高度获取模块，用于获取机车所在地理位置的海拔高度，将海拔高度信息发送至控制模块；
所述控制模块，用于根据所述海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与所述海拔高度相对应的空气密度，根据所述空气密度计算牵 引风机的参考转速，并发送控制信号至牵引控制模块；
所述牵引控制模块，用于根据所述控制信号调节所述牵引风机的工作转速。
优选地，所述牵引控制模块具体包括：
TCU牵引控制单元，用于接收所述控制模块发送的所述控制信号，并发送控制指令至变频控制单元；
所述变频控制单元，用于根据所述控制指令调节所述牵引风机的输入电源频率，供所述牵引风机根据所述频率调节信号调节所述工作转速。
优选地，所述控制模块具体用于：
根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时所述冷却风流量，确定在所述空气密度下所述牵引风机的所述参考转速。
优选地，所述变频控制单元具体为变频控制器。
优选地，所述海拔高度获取模块具体为GPS定位装置。
一种牵引风机冷却风量的调节方法，包括：
获取机车所在地理位置的海拔高度；
根据所述海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与所述海拔高度相对应的空气密度；
根据所述空气密度计算牵引风机的参考转速；
根据所述参考转速调节所述牵引风机的工作转速。
优选地，所述根据所述空气密度计算牵引风机的参考转速，具体包括：
根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时所述冷却风流量，确定在所述空气密度下所述牵引风机的所述参考转速。
本发明提供的牵引风机冷却风量的调节装置，包括海拔高度获取模块、控制模块和牵引控制模块。其中，通过海拔高度获取模块获取机车所在地理位置的海拔高度，通过预设的海拔与空气密度数据库确定与当前海拔高度相对应的空气密度，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，并调节牵引风机的工作转速，以自动调节牵引风机冷却风量，有效对牵引电机进行 冷却。应用本发明提供的牵引风机冷却风量的调节方法及装置，可根据海拔高度智能、快速、自动调节牵引风机的转速，充分保证对牵引电机冷却新风质量的充足，从而达到较好的风冷效果，实现牵引风机海拔自适应的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的牵引风机冷却风量的调节装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种牵引风机冷却风量的调节方法及装置，以解决牵引风机的冷却风量无法自行调节的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的牵引风机冷却风量的调节装置的结构示意图。
在一种具体的实施方式中，本发明提供的牵引风机冷却风量的调节装置包括：
海拔高度获取模块1，用于获取机车所在地理位置的海拔高度，将海拔高度信息发送至控制模块2；
控制模块2，用于根据海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中， 确定与海拔高度相对应的空气密度，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，并发送控制信号至牵引控制模块3；
具体的，随着机车运行海拔高度的变化，可通过机车所在地理位置测定其海拔高度，海拔与空气密度数据库中预存有海拔与空气密度的对应关系，控制模块可发送查询请求至海拔与空气密度数据库，查询当前地理位置的空气密度，控制模块具有计算功能，能够根据空气密度计算牵引风机的参考转速，即当前地理位置保证冷却新风质量不变的工况下，冷却风机应达到的参考转速，并通过控制信号发送至牵引控制模块。
控制模块可具体为主控芯片、控制器、PC机或CPU等具有控制功能的装置，在一种具体的实施例中，可根据需要自行进行选择，均在本发明的保护范围内。
牵引控制模块3，用于根据控制信号调节牵引风机的工作转速。
本发明提供的牵引风机冷却风量的调节装置，包括海拔高度获取模块、控制模块和牵引控制模块。其中，通过海拔高度获取模块获取机车所在地理位置的海拔高度，通过预设的海拔与空气密度数据库确定与当前海拔高度相对应的空气密度，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，并调节牵引风机的工作转速，以自动调节牵引风机冷却风量，有效对牵引电机进行冷却。应用本发明提供的牵引风机冷却风量的调节方法及装置，可根据海拔高度智能、快速、自动调节牵引风机的转速，充分保证对牵引电机冷却风量的充足，从而达到较好的风冷效果，实现牵引风机海拔自适应的目的。
具体的，牵引控制模块3具体包括：
TCU牵引控制单元，用于接收控制模块2发送的控制信号，并发送控制指令至变频控制单元；
变频控制单元，用于根据控制指令调节牵引风机的输入电源频率，供牵引风机根据频率调节信号调节工作转速。
根据控制模块发送的控制信号，TCU牵引控制单元发送相应的控制指令至变频控制单元，变频控制单元根据控制指令控制变频器进行相应的频率改变，并通过变频器发送相应的信号至电源进行电源输出频率的改变，进而改变牵引风机的输入电源频率，相应的牵引风机的工作转速得以改变。 具体的，上述变频控制单元、变频器和电源可通过集成在一个装置上得以实现，或者在其他实施例中，也可以根据实际情况自行进行设置，均在本发明的保护范围内。
在上述各实施例的基础上，控制模块2具体用于：
根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时冷却风流量，确定在空气密度下牵引风机的参考转速。
通过对比标准压力、标准空气密度下的牵引机冷却新风流量，得到当前空气密度时的冷却风流量，通过牵引风机特性曲线中转速与冷却风量的对应关系，得到冷却风流量所应具备的参考转速。
更进一步地，变频控制单元具体为变频控制器。可通过变频控制器集成变频控制单元、变频器和电源的功能，通过变频控制器直接与牵引风机连接，改变牵引风机的输入电源频率，此处仅为优选的实施方案，在其他实施例中，可自行进行设置。
具体的，海拔高度获取模块1具体为GPS定位装置。可通过GPS定位装置完成机车所在当前地理位置的海拔高度的获取，且可实时对机车的位置进行跟踪，当然，在其他实施例中，也可以通过手动输入的形式进行信息录入，但上述方式不能实时根据海拔高度进行冷却风量的改变，存在一定的局限性。
一种牵引风机冷却风量的调节方法，包括：
获取机车所在地理位置的海拔高度；
根据海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与海拔高度相对应的空气密度；
根据空气密度计算牵引风机的参考转速；
本发明提供的牵引风机冷却风量的调节方法及装置，包括海拔高度获取模块、控制模块和牵引控制模块。其中，通过海拔高度获取模块获取机车所在地理位置的海拔高度，通过预设的海拔与空气密度数据库确定与当前海拔高度相对应的空气密度，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，并调节牵引风机的工作转速，以自动调节牵引风机冷却风量，有效对牵引 电机进行冷却。应用本发明提供的牵引风机冷却风量的调节方法及装置，可根据海拔高度智能、快速、自动调节牵引风机的转速，充分保证对牵引电机冷却新风质量的充足，从而达到较好的风冷效果，实现牵引风机海拔自适应的目的。
进一步地，根据空气密度计算牵引风机的参考转速，具体包括：
根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时冷却风流量，确定在空气密度下牵引风机的参考转速。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的牵引风机冷却风量的调节方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利 要求的保护范围内。

Claims (7)

  1. 一种牵引风机冷却风量的调节装置，其特征在于，包括：
    海拔高度获取模块，用于获取机车所在地理位置的海拔高度，将海拔高度信息发送至控制模块；
    所述控制模块，用于根据所述海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与所述海拔高度相对应的空气密度，根据所述空气密度计算牵引风机的参考转速，并发送控制信号至牵引控制模块；
    所述牵引控制模块，用于根据所述控制信号调节所述牵引风机的工作转速。
  2. 根据权利要求1所述的牵引风机冷却风量的调节装置，其特征在于，所述牵引控制模块具体包括：
    TCU牵引控制单元，用于接收所述控制模块发送的所述控制信号，并发送控制指令至变频控制单元；
    所述变频控制单元，用于根据所述控制指令调节所述牵引风机的输入电源频率，供所述牵引风机根据所述频率调节信号调节所述工作转速。
  3. 根据权利要求1或2所述的牵引风机冷却风量的调节装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：
    根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时所述冷却风流量，确定在所述空气密度下所述牵引风机的所述参考转速。
  4. 根据权利要求3所述的牵引风机冷却风量的调节装置，其特征在于，所述变频控制单元具体为变频控制器。
  5. 根据权利要求4所述的牵引风机冷却风量的调节装置，其特征在于，所述海拔高度获取模块具体为GPS定位装置。
  6. 一种牵引风机冷却风量的调节方法，其特征在于，包括：
    获取机车所在地理位置的海拔高度；
    根据所述海拔高度在预设的海拔与空气密度数据库中，确定与所述海拔高度相对应的空气密度；
    根据所述空气密度计算牵引风机的参考转速；
    根据所述参考转速调节所述牵引风机的工作转速。
  7. 根据权利要求6所述的牵引风机冷却风量的调节方法，其特征在于，所述根据所述空气密度计算牵引风机的参考转速，具体包括：
    根据预设的牵引风机特性曲线中转速与冷却风流量的对应关系及标准压力、标准空气密度时所述冷却风流量，确定在所述空气密度下所述牵引风机的所述参考转速。
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