出口緬甸新型2000HP內燃機車牽引系統設計

摘 要：針對出口緬甸新型內燃動力機車牽引系統的創新設計，介紹了機車主要性能參數，對牽引系統以及適合當地運營條件的電氣設備選型等方面進行了分析，并對機車牽引系統技術特點進行了歸納總結。

關鍵詞：米軌線路；PLC網絡控制；內燃動力；牽引系統；防高溫設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.002

1 概述

出口緬甸新型2000HP內燃機車最高設計速度110km/h，最高運行速度為100km/h。可運用于客貨兩用。在設計方面充分考慮了熱帶雨林高溫、高濕的氣候條件和復雜的運行環境，采取了多種防高溫、防水、排水措施。并針對緬甸多山區的運用條件，優化設計了電阻制動等性能。

2 機車主要技術參數

機車在兩端設司機室，設備安裝、檢修方便。其主要參數如下：

2.1 環境和運用條件

（1）環境特點：熱帶氣候，旱季多灰塵；

（2）環境溫度：0℃-45℃；

（3）最大相對濕度：90%；

（4）最高海拔高度：1524m；

（5）最小曲線半徑：62m；

（6）最大坡道：40‰；

（7）軌距：1000mm。

2.2 機車參數

（1）傳動方式：交-直電傳動；

（2）柴油機裝車功率：1468kW；

（3）機車寬度：2750mm；

（4）機車高度：3480mm；

（5）整車控制電壓：DC74V；

（6）軸重：12.5t；

（7）軸式：Bo-Bo-Bo；

（8）齒輪箱傳動比：77/21；

（9）燃油箱容積：3200L。

3 牽引系統設計

3.1 牽引系統設計技術要求

根據合同要求，牽引系統需達到一下技術目標：

單機運行，在平直道上能夠以最高速度110km/h運行；

牽引600T客運列車，在平直道上能夠以最高速度100km/h運行；

牽引1500T貨運列車，在平直道上能夠以最高速度90km/h運行；

牽引300T客運列車，在40‰坡道上能夠以最高速度22km/h運行。

3.2 牽引系統設計原理

機車牽引回路的控制主要是主發電機勵磁控制。柴油機轉動時帶動主發電機與勵磁發電機轉動，PLC通過調節勵磁發電機的輸出來控制主發電機的輸出，機車牽引工況時，在不同柴油機轉速下實現柴油機的恒功率勵磁控制；機車電阻制動工況時，實現機車制動功率和制動電流的控制。

機車在設計時考慮了PLC故障狀態，設置了ETS手動勵磁工況，通過電阻調節勵磁發電機的輸出，使PLC故障時，機車同樣可以受控牽引運行。

在牽引工況下，主微機根據柴油機的轉速和發電機的輸出功率，調節主發電機的勵磁電流，實現柴油機不同轉速下的恒功控制。

柴油機的最大運用功率與同步主發電機經主硅整流柜輸出的電功率之間的關系，可用下式表示：

PF=（Ne-Nf）*ηF*ηZ =UF*IF *10-3

其中：

PF ——同步主發電機經主硅整流柜的輸出功率 （kW）；

Ne ——柴油機輸出功率 （kW）；

Nf ——機車輔助功率 （kW）；

ηF ——同步主發電機的效率；

ηZ ——主硅整流柜的效率；

UF ——同步主發電機經主硅整流柜的輸出電壓 （V）；

IF ——同步主發電機經主硅整流柜的輸出電流 （A）。

3.3 牽引系統主要設備參數

牽引系統所有設備選型需滿足當地高溫高濕的運行環境要求，主要設備參數如下表所示：

3.4 牽引系統試驗驗證

機車總裝完成需要經過水阻試驗、自負荷試驗等驗證牽引系統性能。

3.4.1 水阻試驗

內燃機車水阻試驗用水電阻作為負載取代牽引電動機，模擬電傳動內燃機車運行，測試并調整機車性能參數的負載試驗。由于水阻裝置結構簡單，調節電阻值方便，易于散熱，可消耗較大功率的電能，因此普遍應用于中國的內燃機車負載試驗中。水阻試驗的目的是對總裝完成的機車進行牽引發電機外特性的調整，使其符合設計要求。

試驗數據及結論：

流和電壓都隨著升高，達到額定轉速后，電壓電流可調，但總功率不變，滿足恒功率控制要求。

3.4.2 自負荷試驗

自負荷試驗的原理是將主發電機發出的牽引功率全部消耗在制動電阻上，其目的是在進一步驗證發電機外特性的同時，試驗電阻制動裝置的狀態是否良好。

柴油機啟動前，將6個自負荷開關置于閉合位，換向手柄置牽引位，調速手柄置于1擋位時，機車牽引工況，總電流表（顯示屏）有指示，制動電阻柜的通風機開始工作，牽引電機的通風機運轉，逐漸將柴油機提高到1800r/min，觀察電阻柜出風口的百葉窗開啟狀態正常。最終，自負荷試驗的功率符合發電機外特性的功率要求。

4 總結

通過在緬甸現場的試驗驗證，在空載試驗與重載試驗中，該機車顯示出了優良的可靠性和牽引性能；山地試驗中，除了驗證坡道牽引能力外，對電阻制動的考核也顯示出了機車穩定的電制動性能。所有試驗數據均符合理論計算的結果。

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作者簡介：李旭東（1979-），男，山東樂陵人，研究生，研究方向：電力電子與電力傳動。