關(guān)于2700HP發(fā)動機電功率測試的研究

摘要：本試驗臺可自動完成不同工況下發(fā)動機測試所需，為了安全可靠也設有手動操作功能，可長時間的滿負荷測試發(fā)動機，滿足用戶要求。本試驗臺元件選擇本著高質(zhì)量、名牌產(chǎn)品，且留有足夠大的安全余量，使操作的安全邊際大，可靠性高。試驗裝置配備各種保護安全連鎖裝置及監(jiān)測儀表，在發(fā)生異常時可報警或自動停機，確保人身及設備的安全。

關(guān)鍵詞：試驗臺;發(fā)動機;測試

在試驗時，有兩套顯示系統(tǒng)，一套顯示在工控機屏幕上，可顯示功率、油耗、電流、電壓、轉(zhuǎn)速及發(fā)動機十余種運行參數(shù)。另一套為LED顯示，通過變送及傳感器把發(fā)動機試驗時的各重要參數(shù)均可直接讀出。

本試驗臺為國內(nèi)首例最大電功率發(fā)動機試驗臺，目前只運用于我集團公司，而康明斯北京服務總區(qū)930E發(fā)動機馬力測試為水測功，本項目研究開發(fā)發(fā)動機測試臺是根據(jù)礦車工作狀況而設計開發(fā)的。

一、立項背景

我公司早期采購的大量進口930E卡車的大修周期已陸續(xù)接近，發(fā)動機要進行維修保養(yǎng)。每年930E卡車的發(fā)動機因我公司沒有其專用的發(fā)動機試驗臺無法進行獨立全面維修，發(fā)動機都需要運往原廠進行維修，這樣不僅維修費用高，運輸難，周期長，而且直接影響我公司的生產(chǎn)效率。

隨著我公司露天礦的投產(chǎn)運營，我公司需要維修保養(yǎng)的930E發(fā)動機約有110多臺，如果這些發(fā)動機能在我公司進行維修，這樣不僅能給我宇辰公司帶來不少收益，更能節(jié)省公司維修成本，提高工作效率，保證生產(chǎn)，還能提供部分工作崗位，緩解公司工作安排壓力。

二、詳細科學技術(shù)內(nèi)容。

2700HP發(fā)動機試驗臺的工作原理是：由柴油發(fā)動機帶動發(fā)電機，發(fā)電機經(jīng)整流供電給固定電阻R，作為發(fā)電機的負載，也即柴油機的負載，模擬車上工況來測試發(fā)動機的馬力并檢測發(fā)動機運行各種參數(shù)。

2700HP電功率測試臺的電氣組成部分：測試控制系統(tǒng)，啟動系統(tǒng)，發(fā)電機系統(tǒng)，負載系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)。

1、測試控制系統(tǒng)

作用：主要用于發(fā)動機各種數(shù)據(jù)監(jiān)測、系統(tǒng)保護及各種模式控制。

監(jiān)測各種參數(shù)：包括冷卻液溫度，壓力，機油溫度、壓力，燃油壓力、溫度，左右進氣溫度、壓力、廢氣壓力及電阻柵溫度，發(fā)電機整流后的電壓電流，并計算發(fā)動機馬力。

保護分報警，保護，緊急停機三類。

1、發(fā)電機電流、電壓、電阻柵溫度、發(fā)動機水溫、發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過設定的“報警值”時，工控機有相應提示，同時操作臺上黃色報警指示燈指示;當超過設定的“停機值”時，工控機有相應提示，同時硬件模塊通過逐漸減小勵磁和油門開度到發(fā)動機怠速運行，同時操作臺上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報警;

2、當電阻柵風壓過低、發(fā)電機接地、勵磁柜動作保護、整流柜動作保護、24V啟動電源動作保護時，開關(guān)量模塊采集到該信號，工控機有相應提示，硬件模塊通過逐漸減小勵磁和油門開度到發(fā)動機怠速運行，同時操作臺上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報警。

3、根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，當發(fā)動機機油壓力低于該轉(zhuǎn)速段下設定的“報警值”時，工控機有“機油壓力過低” 提示，同時操作臺上黃色報警指示燈指示;當?shù)陀谠O定的“停機值”時，工控機有“機油壓力過低停機” 提示，同時斷開ECM的停機控制線供電，立即停止發(fā)動機運行，同時操作臺上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報警;

2、啟動系統(tǒng)

功能：發(fā)動機潤滑、啟動、馬達故障閉鎖、發(fā)動機二次啟動保護。

當發(fā)動機的機油潤滑達到一定壓力時時，馬達得電開始啟動。啟動時間不超過馬達連續(xù)工作時間，如果在規(guī)定時間內(nèi)不能啟動則電源自動停止啟動等待馬達冷卻下來后才能恢復啟動。變壓器一次線圈有三個抽頭可供調(diào)節(jié)啟動馬達電壓。啟動和停止間可設定，能顯示電源的輸出電壓和電流。

如果兩個馬達當中有任何一個有故障，發(fā)動就不能啟動，如果發(fā)動機電子控制器ECM得電后，檢測到發(fā)動機自身有故障時，發(fā)動機也不會啟動。

3、發(fā)電系統(tǒng)：

a、勵磁部分

930E卡車對發(fā)電機的控制是通過GE公司板件與康明斯模塊發(fā)生三次諧波來控制發(fā)電機勵磁;而在2700HP電功率測試臺中是通過勵磁電源直接控制發(fā)電機勵磁（甩掉了GE板件與康明斯模塊），控制方式從自勵改為它勵。

功能：發(fā)電機加載。

勵磁電源可長期滿負荷連續(xù)工作，電源輸出端具有防反向電動勢保護的壓敏電阻;輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：0-額定電壓值連續(xù)可調(diào);輸出電流調(diào)節(jié)范圍：0-額定電流值連續(xù)可調(diào);具有粗細調(diào)電位器發(fā)生過壓、過流、過熱自動切斷輸出并送閉合的節(jié)點信號;過壓、過流值均為額定值的1.1倍左右;過溫值約為75℃（電源內(nèi)部溫度）;電源在故障時輸出接點信號供用戶顯示狀態(tài)（電源正常：常開：電源故障：閉合）。該勵磁電源通過數(shù)據(jù)線與測試系統(tǒng)連接，工控機可自動調(diào)整該電源輸出參數(shù)，用以實現(xiàn)自動測試。

b、整流部分

功能：發(fā)電機出來的三相交流電電經(jīng)過三相全橋整流后變成直流。整流柜內(nèi)有阻容吸收回路，而且每個整流管上裝有溫度繼電器，當其中一個整流管發(fā)熱超過設定值，發(fā)動機開始按程序卸載，停止供油;為了保護發(fā)電機，整流柜內(nèi)還設置了發(fā)電機漏電保護裝置，若發(fā)電機正負接地后都有動作保護，漏電保護電流連續(xù)可調(diào)。工控機可直接采集負載參數(shù)，用以實現(xiàn)自動測試。

4、負載系統(tǒng)

負載為電阻柵，其為室內(nèi)，可持續(xù)，強迫風冷型，通過對我露天礦三十臺930E卡車實際運行工況調(diào)查研究分析后，計算出符合卡車實際用運行工況的電阻柵阻值。

功能：消耗發(fā)動機的能量，根據(jù)其電流電壓計算發(fā)動機功率。

電阻柵共有四種阻值，可供930E卡車2700HP發(fā)動機及 2000HP（170，730等卡車發(fā)動機測功）進行測功。當鑰匙開關(guān)打到啟動位置時，電阻柵的風機就啟動，鑰匙開關(guān)打到停止的位置時風機延時停機，時間可調(diào)。電阻柵有多點溫度測試與兩個風機失壓保護裝置。

5、冷卻系統(tǒng)

功能：電阻柵散熱

電阻柵為室內(nèi)型，為了保證電阻柵散熱良好，經(jīng)過多次專家技術(shù)論證，一次修改，制作了專用風道（不需借助外力抽風），簡單可靠，并滿足2700HP發(fā)動機大功率連續(xù)試驗。

三、創(chuàng)新點：

1、全國首例最大電功率發(fā)動機（2700HP）試驗臺。

2、負載電阻柵完全是根據(jù)卡車上的運行工況來設計其阻值，并有多種阻值，可以兩用，同時滿足1000HP—2000HP的發(fā)動機試驗。

3、發(fā)動機油門控制

油門控制省去了GE公司的大量卡件，而是直接由控制系統(tǒng)產(chǎn)生的頻率信號來控制發(fā)動機。

4、勵磁從自勵改為它勵，方便加載控制。

5、通過程控軟件對不同的工況編輯后可實現(xiàn)自動測試發(fā)動機。

四、與當前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較

2700HP發(fā)動機電功率測試臺是全國首例最大功率發(fā)動機測試臺。

目前，國內(nèi)外大馬力發(fā)動機功率測試是通過水力測功器來進行馬力測試;水力測功器與發(fā)動機連接是通過萬向連軸器，連接時需精細調(diào)節(jié)，使其軸中心保持一致;發(fā)動機加載時是通過調(diào)節(jié)測功器的進水量來對發(fā)動機進行加載。

通過原車發(fā)電機進行馬力測試;更能反應卡車運行時的真實情況;原車發(fā)電機與發(fā)動機直接連接，相比萬向連軸器更加安全可靠，對接方便;發(fā)動機加載是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流來對發(fā)動機進行加載，相比調(diào)節(jié)水測功器的進水流量，電力測功加載響應更快。

五、應用情況及社會效益

發(fā)動機測試臺經(jīng)過三年多的使用，本試驗臺完全滿足發(fā)動機修理中心對礦用930卡車發(fā)動機的維修要求。至今已維修200臺930E卡車QSK60發(fā)動機，我公司完全可自行獨立維修930E卡車。截止目前可為我公司節(jié)約4億的維修成本。

2700HP發(fā)動機電功率試驗臺推廣與應用，解決了我礦930卡車發(fā)動機維修問題，培養(yǎng)了公司大批維修人員，解決了部分人員就業(yè)，提高了卡車工作效率，節(jié)省了人力、物力，給煤礦企節(jié)省了大量成本，值得在全國推廣。