康明斯發(fā)電車柴油機超速保護板的功能和結(jié)構(gòu)探討

張國春 上海鐵路局上海客車動車段

柴油機飛車是指轉(zhuǎn)速失去控制，大大超過額定轉(zhuǎn)速，發(fā)動機劇烈振動，發(fā)出轟鳴聲，排氣管冒出大量黑煙或藍煙的故障現(xiàn)象。飛車不僅易造成零部件損壞、柴油機報廢、發(fā)電車轉(zhuǎn)子飛損等，而且嚴重危及發(fā)電車乘務員的人身安全，嚴重影響發(fā)電車的正常供電。飛車主要是柴油機調(diào)速系統(tǒng)故障等原因，造成柴油機燃燒室燃油量供應超量。一般發(fā)生在機組突卸負載時（如發(fā)電車中主開關(guān)在發(fā)電車上）。為了應對柴油機在突卸負載時發(fā)生超速飛車現(xiàn)象，在康明斯發(fā)電車柴油機中，除PT泵中設置了超速斷油保護外，在調(diào)速控制箱中也設置了超速保護控制板。當柴油機的轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的15%（即1725rpm）時，系統(tǒng)自動切斷通向停車電磁閥的供電，使柴油機斷油停機，從而達到保護機組的功能。

1 超速保護板結(jié)構(gòu)與原理

1.1 超速保護板面板結(jié)構(gòu)

發(fā)電車中的超速保護板，又名速度開關(guān)板，其面板中的元件布置如圖1所示。其主要為柴油發(fā)電機組提供了以下三個信號：

(1)曲軸停止（STOP CRANK）信號，又可表示為起機成功：起動到300rpm，上部L3燈亮，柴油機引爆，升到怠速（625rpm～700rpm），對柴油機預潤滑、預熱，為高速和加載作準備。

(2)并車允許(PARALLELING)信號：怠速3min～5min后，開關(guān)扳到RUN位，轉(zhuǎn)速升到1450rpm以上，中燈L2亮，為并車提供基本條件，調(diào)動微調(diào)電位計可與外電同步并車。

(3)超速保護(OVERSPEED)信號：當機組故障、發(fā)生飛車、轉(zhuǎn)速超過1725rpm時，下燈L1亮，并自動停車。但紅燈繼續(xù)亮，必須關(guān)斷24V電源后燈才能熄滅，才能重新開機。

圖1 超速保護板結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 超速保護板工作原理

超速保護板工作原理如圖2所示。

圖2 超速板工作原理圖

轉(zhuǎn)速傳感器接收到柴油機的轉(zhuǎn)速信號，經(jīng)頻率→電壓變換器（F/V）轉(zhuǎn)換成相應的電流信號、ABCD電阻產(chǎn)生電壓。和設定的電位器（CW）比較，在相應轉(zhuǎn)速上繼電器動作，發(fā)出燈指示，繼電器觸點供外電路使用。

柴油機機型不同，飛輪齒數(shù)不同，轉(zhuǎn)速傳感器感應脈沖數(shù)也不同。為了補償差異，超速板內(nèi)有4組切換電阻，通過A、B、C、D插腳引出，在大底板上采用剪留三根跳線J3、J4、J5來解決。對康明斯發(fā)電車K系列柴油機而言，飛輪號為0，齒數(shù)為142，留用J4跳線。

2 超速保護板的不足

目前超速板在應用過程中有以下的不足之處：

（1）瞬時過沖能力差，易誤動作。對超速板超速保護而言，一旦轉(zhuǎn)速達到超速整定值，就立即動作，這在理論上是好的。但是實際上，柴油機在怠速切高速、突卸負載時，都極可能會有15%～20%的過沖。但此超速板一超速就立即停機，沒有緩沖時間，這樣極易造成無故障停車，造成全列斷電。因此，目前個別廠家在超速板上調(diào)定值都是在1800rpm以上，就是為了防過沖停車。但這樣就使防飛車能力下降。

（2）損壞率高。控制板和執(zhí)行器是脈沖電流，充電發(fā)電機是感性阻抗，二者配合會產(chǎn)生的反電壓很高，可能會達到80V～120V。而超速保護板耐壓只有40V，又容易燒壞，特別是在24V電池虛接時。

（3）零件發(fā)熱大，耗電大。進口超速板右上角有一塊黑色的散熱片，在正常工作時很燙手。原因是該元件電路設計不合理，內(nèi)耗過大，常易引起控制板（調(diào)速板）上附近元件損壞或工作點漂移。在實際運行中，打開儀表箱面板后，常發(fā)現(xiàn)超速板上的燒黑的現(xiàn)象，就是這個原因。

（4）超速板在機組關(guān)電（三位開關(guān)打到OFF位）時，超速板還是帶電的。

3 超速保護板的使用與調(diào)整

3.1 超速保護板的設定

超速保護板中三套設定電位器，可以改變繼電器動作所對應的轉(zhuǎn)速，即起動成功、并車允許、超速保護。正旋為整定值上升，反之為下降。如果機組經(jīng)常出現(xiàn)超保護，而實際并非故障時，正調(diào)OVERSPEED ADJUST少許，即可解決。這主要是整定值太小的緣故。此三個調(diào)整電位器設定的參數(shù)指標如表1所示：

表1 超速板繼電器動作數(shù)值

3.2 超速保護板的調(diào)整

在正常情況下打開電源時，超速板上沒有燈亮。在超速板右下方，有一個按鈕OVERSPEED TEST，是模擬超速保護的。高速運行時，按下此按鈕，如果報警停機，表明超速板的保護繼電器是正常的。發(fā)電車出廠時，不一定進行超速保護測試，一般不進行超速保護值的整定，因此發(fā)電車進段后，最好進行保護數(shù)據(jù)的整定。為了防止發(fā)電車柴油機在飛車時不能起到保護作用而造成不必要的損失，可采取以下方法來調(diào)整保護值：

(1)將超速板中的OVERSPEEDADJUST整定旋鈕正旋少許。

(2)起機后，通過RUN SPD調(diào)升空車轉(zhuǎn)速到1725rpm。

(3)將整定電位器慢慢反旋至保護動作，OVERSPEED紅燈亮停車。

(4)重起后，再將空車轉(zhuǎn)速調(diào)回正常1500 rpm位置。

3.3 超速保護板故障的應急處理

在行車過程中，或許會遇到因超速保護板故障而引起柴油機超速停機。此時，一般可采用兩種方法來應急處理：

(1)直接從另一臺備用機組中拆下超速保護板來替換本機組超速板。

(2)直接將儀表箱內(nèi)第5號、第7號端子用導線短接，機組仍可使用。但此時乘務員需要注意的是：機組沒有電子超速保護功能。不過也不用過分擔心飛車時機組無法保護，因為康明斯柴油機的PT泵內(nèi)本來就帶有一個超速自動斷油的功能，其整定值一般設在2000rpm左右。

超速保護是柴油機發(fā)電機組三級停機保護中的一個功能，其功能的好壞將直接影響機組的安全、正常運行。切實掌握其工作原理和必要應急處理知識是十分必要的，將有助于列車的安全正常運行。