柴油机起动后,辅助发电机QF作为一台他励直流发电机运行,励磁电流的大小由电压调整器DYT自动进行调节,使其输出电压保持110 V,及时向控制电路、照明电路及空压机电动机等辅助设备供电,并对蓄电池进行充电。
QF有两种工况,即正常发电(FLC吸合)和固定发电(GFC吸合)。FLC吸合时,接通QF正常发电励磁电路,励磁电流通过电压调整器电阻R dt流入QF励磁绕组F 1 F 2,在DYT控制下输出恒定110 V直流电。当因DYT发生故障等原因导致QF失去正常励磁而不能正常工作时,为确保机车安全运行,故设有Q F固定发电电路。固定发电时, GFC吸合,FLC释放,励磁电流改由通过固定发电电阻R gf流入QF励磁绕组F 1 F 2,其输出电压由柴油机转速控制, DYT失去励磁调节作用。
1问题的提出QF是DF 4机车上重要的供电设备,对机车的安全运行起着至关重要的作用。一旦QF停止发电,空压机将停止泵风,辅助装置、控制设备也无法正常运转,机车将无法继续运行,如错过处理时间而不能及时正确处理,将会构成机破等事故。据对上饶、杭州、向塘等机务段调查,机车运行中, QF不发电故障时有发生,且已多次发生因QF励磁电路故障及X4/ 7- X4/ 8间过电压吸收装置GX续流二极管击穿而引起的机破事故,严重威胁铁路的行车安全,扰乱正常的运输秩序。为此对QF励磁电路故障及X4/ 7- X4/ 8间GX续流二极管击穿进行检查分析,并提出具体解决措施。
2故障原因及检查分析2. 1电压调整器故障如DYT中620- 623号导线间续流二极管击穿,使F 1 F 2被短路,导致QF因失去正常的励磁电流而不发电,且会造成R dt因通过电流过大而烧损,此时可更换另一套备用DYT或改用固定发电工况维持运行。
2. 2QF本身及其励磁电路故障如Q F接线松动,炭刷接触不良,励磁绕组F 1 F 2开路、短路, FLC主触头接触不良, R dt电路开路等。
柴油机起动后,闭合5K ,操纵台上QF电压表显示蓄电池电压,充放电电流表显示放电状态,说明QF不发电。此时,应首先检查FLC是否正常吸合,1DZ是否跳开(断2K,提主手柄,柴油机转速能上升即证明1DZ良好) , DYT插销与插座接触是否良好。如均正常,可更换另一套DYT继续运行。如更换后QF仍不发电,可闭合8K,使Q F人为转入固定发电工况维持运行。如闭合8K, GFC吸合, QF仍不发电,则故障在QF本身及其励磁电路,或者是X4/ 7- X4/ 8间GX续流二极管击穿。可先检查电机接线有无松脱,尤其是接线盒处导线连接是否松脱,检查炭刷有无不良,如发现不良之处,应予排除。
然后用试灯进一步检查励磁电路,重点是检查FLC主触头是否良好、R dt的电路是否开路;固定发电时检查GFC主触头是否良好, R gf的电路是否开路。运用中常会出现R dt的电路开路或R dt、R gf的电路同时开路。
例如,某机务段1998年DF 4机车在运行中,突然发现空压机低于定压( 750 kPa)不泵风,使用2QA仍不泵风,再检查发现QF电压表已降至96 V,蓄电池充放电电流表显示放电,说明QF已不发电。检查FLC吸合良好,更换另一套DYT也无作用。迅速闭合8K, GFC吸合,提升柴油机转速至900 r/ min左右, QF仍不发电,机车无法继续运行,乘务员因处理不当而造成机破事故。回段后进行检查分析: FLC、GFC、1DZ均良好,估计R dt、R gf电路开路。
闭合5K,用负试灯触X4/ 7,灯不亮,再闭合8K ,用负试灯触X4/ 7,灯仍不亮,说明R dt、R gf两电路全部开路。进一步用负试灯触606、607和604、605号导线,确认R dt、R gf电路已全部开路。
2. 3过电压吸收装置GX续流二极管击穿空压机电机YD使用他励的DF 4机车,均改用了两套新型DYT,并加装有过电压吸收装置GX,对励磁绕组F 1 F 2产生的自感电势起到续流释放作用。根据楞次定律可知, F 1 F 2励磁电流增加时,自感电势方向与电流方向相反,续流回路为: F 1 - V x1 - XDC- V x3 - F 2; F 1 F 2励磁电流减小时,自感电势方向与电流方向相同,续流回路为: F 2 - V x2 - F 1。机车运行中,一旦GX中与X4/ 7- X4/ 8并联的续流二极管V x2击穿,将使F 1 F 2被短路, QF因失去励磁而不能正常发电,即使更换另一套备用DYT或改用固定发电工况, Q F仍然无效,同时会造成R dt、R gf过流烧损,机车无法继续运行。
例如,南昌铁路局某机务段, 1999年上半年曾连续3次因上述故障发生机破。机车运行中,突然发现QF不发电,更换另一套DYT后仍不发电,改用固定发电工况也无效,且在较短时间内造成R dt、R gf发热烧损,乘务员没能及时正确处理,造成机破事故。回段后进行检查分析: R dt、R gf发热烧损必定是过流引起,如F 1 F 2的871- 872短路、X4/ 7- X4/ 8短路、GX续流二极管V x 2击穿损坏等,经检查, 3次事故均为V x2击穿引起。
3解决措施3. 1由QF励磁电路引起的故障的处理(1) R dt电路开路时,可使用备用电阻,但必须注意保持原阻值不变( R dt阻值10 ,整定值为2. 5) ,否则可能会造成电阻烧损或其他更大的损失。
此方法虽然有效,但更换较为麻烦,且阻值不易调准确,而故障处理的时间是有限的,为缩短处理时间,可改用固定发电工况维持运行。
(2) R dt、R gf电路全部开路时,虽也可采取备用电阻更换R dt,但需时太长。能否找出更为简捷有效的处理方法呢答案是肯定的。QF固定发电时,励磁电流为2. 56 A,对应X4/ 7的电压为23. 04 V (经实际测量,此点电压在23 V左右),也就是说只要从某处电压为23 V左右的地方借电为QF重新获得励磁电流,即可获得固定发电的效果,实现应急处理。
为此可选择从蓄电池1139号线X4/ 17处借电,即一旦发生R dt、R gf电路同时开路,可采用短接X4/ 17 - X4/ 7进行应急处理。因为X4/ 17的电压为22 V,短接X4/ 17- X4/ 7后,电流、电压均能满足固定发电工况的励磁要求,且X4/ 17、X4/ 7同在一排接线柱上,位置较近,处理便捷,并且无电机、电器烧损之虑,是一个较为理想的短接点。此处理方法虽然便捷,实际运用中还必须注意一些问题:短接X4/ 17- X4/ 7后,为防止蓄电池()严重亏电,确保空压机泵风正常等,应注意控制柴油机转速不低于900 r/ min,使QF输出电压不低于蓄电池电压,尤其是空压机泵风时, QF输出电压一定要在100 V以上。另外由于蓄电池容量的限制,这种处理方法时间不宜过长,时间较长时仍需要用备用电阻更换R dt,以防止事故扩大。
3. 2GX中与X4/ 7- X4/ 8并联的续流二极管击穿的处理QF正常发电时, DYT工作在开关状态,流经F 1 F 2的电流变化大而频繁, F 1 F 2中会产生较高的自感电势, GX可起到良好的续流释放作用。而QF转入固定发电时, DYT失去励磁调节作用,流经F 1 F 2的电流改为较平滑稳定的直流电,且电流较小, F 1 F 2基本不会产生自感电势,因此不需要续流作用,即此时GX不起作用, QF固定发电时可切除GX.为此可在F 1 F 2与GX续流二极管V x2间加一对GFC备用反联锁。
QF正常发电时,此联锁不会影响GX的正常续流作用,而固定发电时,则切除GX.这样机车运行中,即使X4/ 7- X4/ 8间GX.续流二极管V x2被击穿, Q F不能正常工作,但不会影响QF的固定发电,确保机车安全运行。
4实施效果上述改进方法可行性到底如何呢为此在机务段的配合下,上车进行了试验,效果良好。
(1)首先,拆除X4/ 7上的609号导线,将R dt、R gf电路人为开路,将两条励磁电路全部甩开,起动柴油机,闭合5K, FLC吸合, QF不发电,再闭合8K, GFC吸合, QF仍不发电。然后,断开8K、5K,短接X4/ 17- X4/ 7,重新闭合5K , QF不发电,再闭合8K,将柴油机转速逐渐升高,空压机正常泵风, QF输出电压随柴油机转速的上升而逐步提高。
试验证明,在QF无励磁电流(R dt、R gf电路全部开路)的情况下,为维持机车运行,缩短故障处理时间,防止机破事故,采用短接X4/ 17- X4/ 7的方法使QF重新获得励磁电流,利用提高柴油机转速控制QF输出电压的方法是切实可行的。
(2)按改进要求在F 1 F 2与GX续流二极管V x 2之间加接一对GFC备用反联锁,短接GX2、3点,使F 1 F 2被短路,闭合5K, QF正常发电无效,迅即闭合8K, GFC吸合, QF转入固定发电,提主手柄, QF输出电压上升,固定发电工况正常。试验表明,此电路的改进是有效的,且电路改进非常简单,不需添加任何电器设备,既不会影响机车正常运行,又能防止机破事故的发生,目前已装车试用,尚未发生因GX续流二极管V x2击穿而引起的机破事故,对防范事故具有一定的实际意义。