GK1C機車風泵接觸器保護方案

邱雪花

（資陽南車電氣有限公司 電器車間，四川 資陽 641300）

0 引言

客戶反饋我公司GK1C機車風泵接觸器主觸頭損壞次數較多，給機車的正常運行造成了麻煩。機車在使用過程中，風泵直流接觸器頻繁接通和分斷，經常發生主觸頭燒損的故障，因此，保護類似GK1C風泵直流接觸器主觸頭不受損壞有重要的意義。

1 問題分析

GK1C機車風泵控制原理如圖1所示，當輔助發動機正常發電，總風缸風壓低于750 kPa、壓力開關2KPA（X35）閉合，合上風泵開關 9S（X31），由（Y41）（Y37）輸出，推動風泵無負荷起動閥20YV風泵一級起動接觸器1KMC得電動作。在回路中1KMC主觸頭閉合，電路113-2FU-139-1KMC-143-1RST-145-1M-C2-C1-100接通，風泵電機1M進入無負荷起動工況。3 s后，（Y41）停止輸出，20YV失電。同時，（Y40）輸出，二級起動接觸器2KMC得電動作，風泵進入二級起動狀態。電機1M轉速升至額定值，向總風缸泵風。當總風缸風壓達到900 kPa時，2 KPA 斷開，（Y37）（Y40）停止輸出，1KMC、2KMC 失電，風泵停止工作。

圖1 控制原理圖

當總風缸因風源消耗使壓力降至75 kPa時，風泵重新起動運轉，開始重復上述過程。為了使總風缸風壓始終保持在750~900 kPa的范圍內，風泵將時而停止、時而工作。

當壓力開關2 KPA故障時，可按下風泵手動按鈕8SB，控制風泵工作。松開8SB則風泵停止工作。

在風泵工作時，空氣干燥器（ACC）投入工作，以凈化和干燥泵入總風缸的壓縮空氣。停止泵風時，排污閥動作，將空氣干燥器濾清筒和干燥筒內的空氣連同油、水和塵埃排入大氣。

機車在使用過程中，風泵直流接觸器頻繁接通和分斷，經常發生主觸頭燒損的故障。

2 解決方案

2.1 定期對接觸器進行檢修和維護

1）接觸器應清掃干凈，絕緣性能良好，安裝正確，零部件完整。

2）銜鐵等運動部件應動作靈活，無卡滯。

3）檢查接觸器主觸頭工況是否良好；日常檢修時，主觸頭的動、靜接點接觸面均不需要修整、打磨。

4）更換接觸器的主觸頭時，應注意按接線表面要求連接（即電流輸入端為“+”），并注意觸頭上不得吸附有任何鐵性雜質，否則將導致主觸頭卡阻燒損。

5）運用約4萬km后，應使用高壓風管吹掃接觸器表面及各轉動部件，并在接觸器轉動部件加注少許汽油機油。接觸器在長期運用后（約28萬km），應進行解體檢修。

2.2 檢查電機電流是否超標

如果流過接觸器的電流過大，就會產生大電弧，從而會造成接觸器觸頭的燒損，減少了接觸器的使用壽命。所以要想延長接觸器的使用壽命，就不能讓流過接觸器的電流長時間超出額定電壓范圍（110 V）。

2.3 采用PRS系列護裝置

PRS系列保護裝置適用于內燃機車、電力機車、電動車組等具有較大電容量感性負載的直流電路，在電源分斷時可抑制感性負載自感電動勢的產生。具有抑制機車電路中高壓電磁干擾、延長直流接觸器觸頭使用壽命的功能。采用PRS-80C，它的正向平均電流80 A，采用電容吸收方式。并接在感性負載的兩端，可抑制觸頭燃弧，是集續流二極管、短路熔斷保護、過壓保護為一體的器件。

當1KMC斷開時，PRS-80C保護裝置中的電容開始充電，當接觸器閉合時，電容器因二極管截止不向主回路放電，因而不會影響主回路。PRS工作原理圖如圖2所示。

2.4 改進程序

在PLC程序控制過程中，其輸入點和輸出點的分配如表1、表2所示。

2.4.1 原程序

如圖3所示，先進行輔助發電，然后閉合開關，風泵進入一級起動和無負荷起動，延時3 s后風泵進入二級起動階段。當風壓在750~900 kPa時，風泵停止工作。在風泵一級、二級起動過程和起動結束后，直接閉合或斷開接觸器主觸頭1KMC，2KMC。

圖2 PRS工作原理圖

表1 輸入點的分配

2.4.2 改進程序（有三種方案）

1）如圖4所示，將程序改進為打滿風后開啟無負荷閥，然后斷開接觸器，PLC收到接觸器斷開的信號后再關閉無負荷閥。開啟無負荷閥，風泵排氣管通大氣，風泵起動阻力減小，則電機的阻力減小，進而降低工作電流。再斷開接觸器，主觸頭所產生的電弧減少，從而對主觸頭的損耗減小，起到了緩解主觸頭頻繁燒損的作用。

表2 輸出點的分配

圖3 原PLC控制程序

圖4 改進程序一

2）如圖5所示，斷開輔發接觸器后再斷開風泵接觸器，PLC收到信號后再恢復發電。斷開輔發接觸器，是為了將風泵電機的電源切斷，在斷開風泵接觸器的主觸頭，所產生的電弧大大減小，甚至無電弧產生，這對主觸頭起到了很好的保護效果。

3）如圖6所示，開始打風的過程也采用先斷輔發，待一級起動接觸器閉合后再發電。開始打風的過程斷開輔發接觸器，待一級起動后再閉合風泵一級起動接觸器，這樣也降低了主觸頭閉合產生電弧的程度。然后再進行輔助發電，風泵電機進行正常工作。

圖5 改進程序二

圖6 改進程序三

3 結論

本文的主要設計思路，是在接觸器觸頭通斷時，通過起動無負荷閥降低電機的阻力，從而減小流過觸頭的電流，產生小的電弧，甚至不產生電弧。在電氣控制的角度，對原有的PLC程序做了改進，提出了三種改進方案。本思路可以延伸到其它電路中頻繁接通和分斷的直流接觸器的保護模型中，如機車上的啟動接觸器QC和勵磁接觸器LC、空壓接觸器YC等，是比較實用的。

［1］ 張萬蓉.GK1C型內燃機車檢修手冊：電氣分冊［M］.資陽：中國南車集團資陽機車廠，2003.

［2］ 向曉漢.西門子S7-200 PLC完全精通教程［M］.北京：化學工業出版社，2012.

［3］ 廖常初.PLC編程及應用［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［4］ 廖常初.PLC應用技術問答［M］.北京：機械工業出版社，2006.