有機(jī)電源裝置速充式電機(jī)車(chē)研制

孫波　孟琳　張春燕

摘 要：研制開(kāi)發(fā)了以電容模塊為電源裝置的速充式電機(jī)車(chē)，根本上解決了架線電機(jī)車(chē)及蓄電池電機(jī)車(chē)存在的弊端，具有安全、方便、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)電源； 速充； 電機(jī)車(chē)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.047

1 概述

礦用電機(jī)車(chē)是煤礦開(kāi)采過(guò)程中，井下及地面重要的運(yùn)輸工具。現(xiàn)階段我國(guó)礦用電機(jī)車(chē)的形式大多為CJ系列架線式工礦電機(jī)車(chē)。架線式工礦電機(jī)車(chē)的應(yīng)用為煤礦井下運(yùn)輸提供了極大方便，但同時(shí)由于架線式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成了極大的隱患。首先是巷道架設(shè)架空線，對(duì)巷道空間要求較高；架空線電壓在250-600V之間，架線高度在1.8-2.4m之間，裸漏在外，容易造成觸電傷亡事故，存在著巨大的安全隱患；電機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中線弓與架空線時(shí)常出現(xiàn)火花，高瓦斯地區(qū)無(wú)法運(yùn)行；正常運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)斷電降壓情況，極易損壞控制系統(tǒng)。近年來(lái)引用的新一代鉛酸蓄電池電機(jī)車(chē)，在一定程度上解決了巷道架線的安全隱患，但是鉛酸蓄電池同樣存在許多的問(wèn)題如：充電滿時(shí)間長(zhǎng)（8-10小時(shí)）、使用壽命短（承受800次充放電循環(huán)，而且在后半期出力明顯不足）、放電能力小（每節(jié)小于10A）、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。而且需要頻繁的維護(hù)和更換，使用成本高，性能不可靠。

針對(duì)以上情況我廠研制開(kāi)發(fā)了以電容模塊為電源裝置的速充式電機(jī)車(chē)，經(jīng)過(guò)幾年的開(kāi)發(fā)研制，速充式電機(jī)車(chē)技術(shù)越來(lái)越成熟，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各大煤礦及金屬礦山。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，目前煤礦及非煤礦山對(duì)2.5噸蓄電池電機(jī)車(chē)及3噸架線式電機(jī)車(chē)的需求量仍然很大，而2.5噸蓄電池電機(jī)車(chē)存在充電時(shí)間長(zhǎng)，電池不耐用，3噸架線式電機(jī)車(chē)使用安全隱患較大等問(wèn)題，研制開(kāi)發(fā)一種能取代二者的新式電機(jī)車(chē)成為了目前電機(jī)車(chē)開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的方向。據(jù)此我公司決定開(kāi)發(fā)研制2.5噸有機(jī)電容器速充式電機(jī)車(chē)，以替代原2.5噸蓄電池電機(jī)車(chē)及3噸架線式電機(jī)車(chē)，從而滿足礦方需求。

2 機(jī)車(chē)主要參數(shù)

CDY2.5/6GP型礦用一般型速充式有機(jī)電源裝置電機(jī)車(chē)用于井下運(yùn)輸大巷和地面的定距離運(yùn)輸，以供運(yùn)輸?shù)V物器材及人員。

3 機(jī)車(chē)主要結(jié)構(gòu)

CDY2.5/6GP有機(jī)電源裝置速充式礦用電機(jī)車(chē)為單機(jī)頭司機(jī)室，側(cè)面駕駛，其主要機(jī)構(gòu)有：駕駛室、走行裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架裝置、有機(jī)電源裝置、電氣控制系統(tǒng)、附件等部分組成，并配備充電裝置。

（1）駕駛室：采用開(kāi)放上棚式駕駛室，上棚利用冷軋鋼板一次成型，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)耐用，外觀美觀。同時(shí)還可以根據(jù)用戶要求將其制作成可調(diào)節(jié)高度的駕駛棚，更方便用戶使用。其開(kāi)放式駕駛棚便于行車(chē)時(shí)觀察前后情況。

（2）行走裝置與制動(dòng)系統(tǒng)：行走裝置與制動(dòng)系統(tǒng)為整體組裝式，行走裝置為二級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高。制作過(guò)程中嚴(yán)格把握產(chǎn)品質(zhì)量，其齒輪加工精度高，嚙合良好，使用壽命長(zhǎng)。其制動(dòng)為抱軸式制動(dòng)，制動(dòng)效果好，且制動(dòng)閘片更換容易，便于維修。行走裝置與制動(dòng)系統(tǒng)為2.5噸機(jī)車(chē)統(tǒng)一產(chǎn)品，配件通用易購(gòu)置。

（3）減震系統(tǒng)：考慮到機(jī)架及電源裝置重量，其減震系統(tǒng)采用雙彈簧減震，每個(gè)軸承座對(duì)應(yīng)兩大兩小四個(gè)彈簧，大彈簧套小彈簧組合使用，彈簧性能可靠，既保證減震效果，又不能使得彈簧過(guò)早失效。

（4）機(jī)架裝置：其整體采用高強(qiáng)度鋼板焊接而成，前后端板加厚，所有焊縫滿焊牢固且美觀，碰頭裝置安裝在前后端板，其牽引高度可根據(jù)用戶需求進(jìn)行制作。

（5）有機(jī)電源裝置：分為電源部分和電控部分。電源部分是兩個(gè)由柱狀有機(jī)電容單體通過(guò)串、并聯(lián)組成的有機(jī)電容模塊，該型電容模塊體積小，放電能力強(qiáng)，充放電電流可達(dá)到250A以上。電控部分又分為電容模塊管理系統(tǒng)和主回路控制系統(tǒng)。電容模塊管理系統(tǒng)通過(guò)CAN控制方式將電容模塊各單體信息整理收集，統(tǒng)一管控。單體信息包括單體電壓和單體溫度。當(dāng)各單體之間電壓壓差過(guò)大時(shí)，管理系統(tǒng)控制其中電壓過(guò)高單體所在模塊上的節(jié)電控制電路的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，電壓過(guò)高單體將部分電能消耗在節(jié)電控制電路中的耗能電阻上 ，使得單體之間保持電壓平衡。當(dāng)模塊部分區(qū)域溫度過(guò)高時(shí)，管理系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)繼電器吸合，散熱風(fēng)機(jī)工作，避免電容溫度過(guò)高。主回路控制系統(tǒng)主要由斷路器、接觸器、微型斷路器、中間繼電器和時(shí)間繼電器組成。主要作用是在正常情況下控制主回路通斷以及在故障情況為機(jī)車(chē)提供安全保護(hù)，并完成充電過(guò)程中的自動(dòng)控制。當(dāng)電容出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)可根據(jù)故障狀況完成故障顯示功能和故障斷電功能。充電過(guò)程中通過(guò)充電插頭插座內(nèi)部的電氣閉鎖連接，避免機(jī)車(chē)由于誤操作突然運(yùn)行，并且通過(guò)自動(dòng)充電停止系統(tǒng)，使得機(jī)車(chē)在充電結(jié)束后自動(dòng)停掉所有電源，避免電量流失。

（6）操作系統(tǒng)：采用變頻調(diào)速，控制設(shè)備為操作臺(tái)與變頻器一體機(jī)，將其固定安裝到駕駛室內(nèi)部。驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用專(zhuān)用交流變頻牽引電動(dòng)機(jī)。控制設(shè)備及相應(yīng)的電機(jī)、電器和儀表指示準(zhǔn)確，動(dòng)作靈活。同時(shí)配備過(guò)欠壓和短路等保護(hù)裝置，欠壓報(bào)警采用三級(jí)設(shè)置，一級(jí)顯示告警，二級(jí)顯示欠壓聲光顯示，三級(jí)欠壓停車(chē)。電氣系統(tǒng)有連鎖裝置，以保證電機(jī)車(chē)在任何情況下電氣線路組合正確，另外所有電纜布置整齊，夾持牢固并具有防止損傷的保護(hù)。

（7）充電裝置：采用IGBT高頻充電模塊、觸摸屏操作，體積小可靠性高，充電速度快。且添加電熱除濕功能。

（8）附件 ：照明采用LED照明燈，不但亮度高、壽命長(zhǎng)、且節(jié)能效果好，一體式雙向照明；選用電笛；選用螺旋可升降、柔軟的座椅為司機(jī)座席，為駕駛?cè)藛T提供一個(gè)舒適的工作環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

CDY2.5/6GP有機(jī)電源裝置速充式礦用電機(jī)車(chē)是繼超級(jí)電容器應(yīng)用于電機(jī)車(chē)后的第二種規(guī)格的電機(jī)車(chē)，它具有小巧靈活，載重能力高，其使用條件完全可以能夠取代2.5噸蓄電池電機(jī)車(chē)以及3噸架線式電機(jī)車(chē)，同時(shí)其性能更加優(yōu)越，徹底解決了架線電機(jī)車(chē)及蓄電池電機(jī)車(chē)使用中的安全隱患。具有安全、方便、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，其牽引力大，充電時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)，是取代傳統(tǒng)電機(jī)車(chē)的一種理想新型能源產(chǎn)品，具有良好的推廣前景。

作者簡(jiǎn)介：孫波（1983-），男，主要從事：機(jī)械制造技術(shù)工作。