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DF11G型内燃机车供电系统

2007-02-28 09:49:37 中国铁路网 438位铁路人已阅读字号:[大][中][小] 参与评论(已有8条)

　　DF_11G型双机重联准高速客运内燃机车是为中国铁路第五次大提速而专门研制的。该机车在DF_11G型机车、DF_11z型专用机车的基础上进行了改进设计，并新增了向客车供电功能。机车型号“DF_11G”就是带供电(G即为供的拼音首字母)功能的DF_11G型机车。

　　在2004年“4．18”第五次铁路大提速中，新开通19对z字头直达旅客列车中的11对由DF1lG型机车担当牵引任务。直达旅客列车的一大特点是机车(包括电力机车)开始向客车供电，取消原有的发电车。电力机车采取机车集中供电，客车分散逆变的方式向客车供DC 600 V直流电(客车为25T型)，然后每节客车再各自逆变成交流电使用；而DF11型机车则向客车供AC 400 V交流电(客车为庞巴迪生产的25K型)。2005年7月1日为配合暑运红色旅游线路的开通，DF11G型机车又开始担当25T型(DC 600 V)客车的牵引任务。

　　1、供电系统简介

　　为满足机车向客车的供电要求，DF_11G型机车新增了供电系统。按机车向客车供电制式的不同分为两类。一类是向客车提供AC 400 V交流电的机车(机车号从0001号开始)；另外就是向客车提供DC 600直流电的机车(机车号从0101号开始)。

　　供电系统由辅助柴油发电机组、供电控制柜、柴油机辅助配套装置等组成。每节机车配置一台辅助柴油发电机组，单节机车向客车的最大供电功率为400 kW，双机组向客车的最大供电功率为800 kW(与原新型发电车供电功率相当)。机车双机联挂后，由两台发电机组向客车供电，供电时采用两路独立供电方式，其中一半客车用一路电，另一半客车用另一路电。当一台柴油发电机组出现故障不能对外供电时，必须由司机与客车乘务员联系，由客车乘务员对客车用电负载手动控制减半运行，并由客车乘务员人工手动将供电故障的一路客车用电负载转换到另一路供电干线上，由非故障机组供电。机车供电系统控制采用手动及自动两种工作方式。自动控制方式优先，手动控制作为自动控制的后备方式。

　　机车供电系统采用新增的辅助柴油发电机组实现供电功能，所装用的辅助柴油机有两种。发电机均为LSA47．1L11-4P型发电机(法国利莱森玛)。具体情况如表1所列。

表1 DF_11G型机车分类表

供电制式	AC400V交流供电	DC 600V直流供电
机车车号	DF_11G-0001～0066	DF_11G-0101～0110	DF_11G-0001开始
供电柴油机	MTU12V183TB12G	MTU12V183TB12G	QSX150-G7
柴油机转速/r·min^-1	1500	1800	1800
发电机	LSA47.1L11-4P	LSA47.1L11-4P	LSA47.1L11-4P
牵引客车	25G、25K	25T	25T

　　2、供电系统组成

　　供电用柴油发电机组设置于机车末端的辅助室。在司机室操纵台的控制开关面板上设有本机／他机供电控制钥匙，供电控制钥匙设有自动供电、停止供电、紧急停机三个工作位置。自动工况时，司机只需操作一把钥匙，便可完成柴油发电机组的供电和停电操作(图1)。

　　辅助柴油机机体与发电机机壳间刚性联接，柴油机输出轴通过弹性联轴器与发电机主轴相联接。装用MTU柴油机时，柴油机和发电机分别通过弹性橡胶支撑与共用底架相连，组成柴油发电机组，然后再与机车地板间采用刚性加点支撑结构联接；当装用康明斯柴油机时，柴油机和发电机与共用底架刚性连接，组成柴油发电机组，然后再与机车地板间采用弹性加点支撑结构联接。柴油发电机组恒转速工作，对于向客车400 V／230 V交流供电的机车，额定工作转速为1 500 r／min，输出50 Hz交流电；对于向客车600 V直流供电的机车，额定工作转速为1 800 r／min，输出60 Hz交流电，经供电硅整流柜整流成600 V直流电，通过车端直流供电插座向客车供电。

　　柴油机：

　　⑴ MTUl2V183TBl2G型柴油机

　　MTUl2V183TBl2G型柴油机(图2)为12缸V型排列，采用中间冷却器，冷却水系统分为高低温两个独立循环。柴油机采用机械喷油泵、电子调速器。该型号柴油机采用了双层高压油管，并设有漏油传感器，当高压油管破裂时，柴油机可继续运转，同时漏油传感器发出报警信号，通知操作者，避免燃油飞溅至高温的排气管和增压器上而造成火灾。此外，还设有水温高、油压低和超速的报警和停机开关，在出现故障时能够及时报警和停机。柴油机额定转速分1 500 r／min和1 800 r／min两种，不同转速的柴油机其增压器不一样，同时需对其喷油器进行调整。

　　⑵ QSXl5-G7型柴油机

　　QSXl5-G7型柴油机(图3)为6缸直列布置，采用外置中间冷却器，冷却水系统分为高低温两个独立循环。该型柴油机为电喷柴油机，自带有一个燃油集成模块，包括燃油输送泵、燃油压力控制器及多种传感器。柴油机额定转速为1 800 r／min。

　　发电机

　　发电机采用LSA47.ILll-4P型双轴承交流发电机。柴油机带动发电机至额定转速时，由励磁系统调节发电机的输出电压至额定电压。发电机能适应1 500 r／min和1 800 r／min两种额定转速，只是电压调整器稍作调整。

　　供电控制柜

　　供电柴油发电机组的控制及向客车的供电控制均由供电控制柜实现。供电控制柜的控制系统采用手动控制和自动控制两种方式。通过传感器对柴油发电机组的运行进行检测和控制，具有自动控制、显示和故障报警功能。控制柜上设有多块显示仪表，如柴油机转速、冷却水温、机油压力等。另外在电参数显示表上能显示电压、电流、功率、频率等参数。这些电参数同时也能在操纵台供电显示屏上显示。数据记录仪设置IC输出口，通过地面读取设备能将记录仪内所记录的数据显示或打印出来。便于分析和向客车的供电量结算。

　　 辅助冷却装置

　　冷却装置设置于柴油机前上方，为V型结构。辅助室左、右两侧设有百叶窗，为辅助冷却装置通风冷却用。冷却装置根据柴油机的要求分高低温两部分。冷却单节为单流道管片式铜散热器，长度为1 030 mm。冷却风扇为直径1 000 mm的整体铸铝结构的轴流式风扇，叶片数为8片。冷却风扇由交流电机驱动，电源由辅助柴油发电机组提供。由于两种柴油机高低温系统热负荷不一样，冷却装置的高低温散热单节数也不一样(如表2所列)。

　　起动蓄电池

　　在辅助室前间壁V型架下部右侧，设置供辅助柴油机起动用的蓄电池。该蓄电池与机车蓄电池一样，均为GNCl70碱性免维护蓄电池。每节电池1．2 V，共19节，电压为22．8 V。蓄电池箱上方为供电蓄电池开关箱。通过切换闸刀开关的投掷位置，即可利用专设的起动蓄电池，应急时可利用机车大蓄电池24 V抽头来起动供电柴油机。

　　进排气系统

　　机车采用单侧进气、顶部排气方式。车顶侧壁右侧中部设置为辅助柴油机配套的空气滤清器。滤清系统为两级滤清，一级滤清为旋风筒，二级滤清为柴油机配带的圆筒式空气滤清器。筒式滤清器上带有污染指示器，过滤后的空气进入柴油机增压器。柴油机废气经金属波纹管、排气管后，通过装于车顶盖上部的防雨结构排气风道排向车外。

　　辅助燃油系统

　　机车新增辅助燃油系统为辅助柴油机提供满足要求的燃油。燃油从机车大油箱抽取，整个系统分两个循环(原理如图4所示)。首先是交流电机(由辅助柴油发电机组提供电源)驱动辅助燃油泵，一个泵为连续工作制，另一个泵为间歇工作制(根据辅助燃油箱内的油位高低，由油位开关控制其动作)，燃油泵入机车上另设的辅助燃油箱，多余的燃油经辅助油箱内的溢流管流回机车大油箱，这一循环的结果是辅助燃油箱内保持一定高位的油位。接下来的一个循环就是柴油机自带的齿轮式燃油泵从辅助燃油箱吸油，经过油水分离器后向柴油机供油，柴油机回油流人机车大油箱。

　　辅助冷却水系统

　　辅助冷却水系统与机车大冷却水系统相独立。辅助冷却水系统(原理如图5所示)为高低温两个独立的加压系统，加压压力为70 kPa。由于装用的辅助柴油机有两种，因此配套的辅助冷却水膨胀水箱也有两种，主要是高低温侧水量不一致。在使用过程中，冷却水需添加相应的防腐防冻剂及添加剂。添加后可连续使用两年。

　　机油系统

　　辅助柴油机机油系统由柴油机自带。由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油底壳通气阀、加油口、油尺及换油时用的手摇泵等组成。所用机油为15W-40多粘度重载机油。机油等级按表2所列。

　　3、供电系统主要部件技术参数

	供电制式	AC400 V交流供电	DC 600 V直流供电
柴油机	型号	MTU12V183TB12G	MUT12V183TB12G		QSX15-G7
	类型	水冷、四冲程、V型12缸、涡轮增压、机械泵、电子调速器	水冷、四冲程、v型12缸、涡轮增压、机械泵、电子调速器		水冷、四冲程、直列6缸、涡轮增压、电子喷射
	缸径，行程／mm	128/142	128/142		137/169
	额定功率／kW	441	529		463
	额定转速／r·min^-1	1500	1800		1800
	机油牌号	壳牌shell RimulaX 15W-40 CD级	壳牌shell RimulaX 15W-40 CD级		15W-40 CG级
发电机	型号	ISA47．1L11-4P	LSA47．1L11-4P
	容量／kvA	540	675
	额定电压，v	400	480
	额定电流，A	780	812
	额定频率／Hz	50	60
硅整流柜	额定交流线电压，V	-	480，60 Hz
	额定交流线电流／A	-	624
	额定直流输出电压，V	-	600
	额定直流输出电流，A	-	800
	整流线路	-	三相桥式
	元件组合方式	-	ZPA2900—26共6只
冷却装置	冷却单元	单流道钢散热器，高温8节，低温6节	单流道钢散热器，高温8节，低温6节	单流道钢散热器，高温4节，低温10节
	冷却风扇转速／r·min^-1	低速：980 高速：1 460	低速：1 170 高速：1 770	低速：1 170 高速：1 770
	控制温度点/℃	停止：T1<50和T12<85 低速：T1≥50或T2≥85 高速：T1≥60或T2≥90	停止：T1<50和T2<85 低速：T1≥50或T2≥85 高速：T1≥60或T2≥90	停止：T1<55和12<88 低速：T1≥55或T2≥88 高速：T1≥62或T2≥92
燃油泵电机组	型式	齿轮式	齿轮式
	传动方式	交流电机驱动	交流电机驱动
	转速／r·min^-1	970	1 160
	流量/L·min^-1	10	12

　　4、供电系统工作过程

　　与机车主柴油机起机一样，首先要进行燃油、机油及冷却水、空气的检查，在一切正常后，合上供电蓄电池闸刀开关。然后根据系统工作方式(在供电控制柜上操作)，可分别在司机室操纵台或电气室供电控制柜上进行供电操作。柴油发电机组起动后，发电机发出的交流电向辅助燃油泵电机、辅助冷却风扇电机及中冷水泵电机(MTU柴油机无)／空调器(DC 600 V机车无)供电，然后再经供电整流柜整流(交流供电机车无)和供电控制柜的主开关向车端供电插座供电，实现向客车供电功能。

　　由于机车向客车供电不同于发电车与客车的固定编组，需与客车不断地解编和挂车作业。因此，供电操作安全性需高度重视。供电安全性从两方面进行考虑。首先是操作人员的人身安全。这方面要突出“严禁带电插拔”的要求。必须在供电停止后方可进行，这可将操纵台上的供电控制开关扳至停止供电位，但为进一步确保万无一失，应同时将供电控制柜上的总开关扳至零位并拔出钥匙，这时柴油机停止工作。

　　另一方面要考虑机车供电系统的安全性。这方面是重点强调正常停止供电操作应使供电功率降至允许值。因此大电流停电时，对供电控制柜的供电主开关及柴油机的寿命均有影响。柴油机输出多少功率由客车实际使用负荷决定，因此，要使供电功率降下来，需由客车乘务员将负载卸掉。

　　带列车供电功能的双机重联DF_11G型机车的研制，符合铁路跨越式发展的要求。采用该型机车可取消目前通行的客车加发电车模式，增加了客车编组，提高了经济效益。供电系统总体运行稳定。双机组800 kW的供电量在实际使用过程中有一倍的冗余量，安全供电有了保证。　　　