電力機車主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置試驗及應(yīng)用研究

吳江

(烏魯木齊鐵路局計劃統(tǒng)計處，新疆烏魯木齊 830011)

近幾年，隨著電氣化鐵路的發(fā)展，對電力機車提出了更高的節(jié)能要求。電力機車主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置已在其它路局進行了運用試驗［1］，經(jīng)濟效益十分顯著。2012年對“電力機車主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置”在我局SS4電力機車上進行了應(yīng)用試驗研究。經(jīng)測試，在不改變電力機車原有操作方式的情況下，通過采樣被測介質(zhì)(主變壓器冷卻油)的溫度來控制介質(zhì)散熱裝置(主變風(fēng)機)的啟動與停止，實現(xiàn)對被測介質(zhì)溫度的完全閉環(huán)自動控制，從而減少了主變風(fēng)機所做的無用功，節(jié)省了電能，不會增加其他能耗，能顯著降低機車能耗，產(chǎn)生十分明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 主要技術(shù)參數(shù)及特點

1．1 技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境溫度:控制器 -25℃ ～+70℃

傳感器:-30℃ ～+99℃

溫度測量范圍:-30℃ ～+99℃

溫度分辨率:1℃

溫度測量精度:小于等于1℃

控制模塊電源:DC77V～DC144V

控制器功耗:小于5W

外形尺寸:190 mm×104 mm×48 mm

重量:0．975 kg

1．2 特點

(1)本裝置控制電源直接取自電力機車上的風(fēng)機控制接觸器兩端的DC110V，不需另外接線，穩(wěn)定可靠，避免網(wǎng)壓波動造成裝置的可靠性差問題，且連接方便。

(2)對于關(guān)鍵的控制部位——接觸器控制，裝置采用大容量無觸點的MOS開關(guān)，以防止裝置執(zhí)行機構(gòu)觸點燒損和接觸器抖動，保證了裝置控制的可靠性。

(3)傳感器采用雙數(shù)字式溫度傳感器進行備份，傳感器的安裝采用直接深入變壓器油箱并浸入油中的方式。裝置能自動檢測傳感器連接線斷線、短路、兩個傳感器溫度不一致的故障，并顯示故障代碼，明顯提高了測溫的可靠性。

(4)系統(tǒng)采用了安全可靠的防回塵措施，解決了機車節(jié)能與由于主變風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)回塵進入機械間，所帶來的機車故障隱患的問題。

(5)裝置帶有二組輔助觸頭以適應(yīng)SS7機車，以及已經(jīng)加裝或?qū)⒁友bLCU裝置的機車的控制要求，以使得加裝了裝置后不會改變機車原有的邏輯控制流程。

(6)對于非獨立風(fēng)道機車(SS3、SS7)，裝置采用了安全可靠的防塵措施，解決了因主變風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)造成機車外部風(fēng)倒灌所帶來的灰塵的問題，確保機車正常運行。

(7)裝置并有額外的外部開關(guān)，以便當(dāng)裝置出現(xiàn)故障時可通過該開關(guān)而不是裝置原有執(zhí)行機構(gòu)來切換恢復(fù)機車原有的主變風(fēng)機控制模式。

(8)裝置在兩端司機室加裝了聲音報警裝置以適應(yīng)單司機值乘，當(dāng)油溫超過報警溫度時通過語音提示司機處理故障。

(9)本裝置通過使用高集成度的微處理器，使集成度大大提高，為裝置的維修也提供了方便。

2 實施效果

針對某機務(wù)段目前配屬的電力機車情況，選擇在SS4-0571號機車上安裝了一套主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置，2012年5月3日開始投入運行測試，經(jīng)過近兩個月的試驗，裝置未出現(xiàn)故障，運行穩(wěn)定。

該機車測試期間只在B節(jié)安裝了節(jié)能控制裝置，A節(jié)未安裝(該節(jié)仍按原有方式運行)。并且在A、B兩節(jié)主變壓器風(fēng)機的輸入電路上各加裝了一塊三相電能表，三相電能表所計量的電量即為主變壓器風(fēng)機在運行過程中所消耗的實際電量。為了能夠準確計量、分析該裝置的節(jié)電效果，從以下幾個方面采集數(shù)據(jù):⑴采集該車安裝節(jié)能控制裝置后主變壓器風(fēng)機的實際用電量;⑵采集該車安裝節(jié)能控制裝置后的運用數(shù)據(jù);⑶該運用時間段的氣象數(shù)據(jù)。

表1為5月6日至6月8日的運行記錄數(shù)據(jù):

表1 節(jié)能控制裝置在SS4－0571號機車上的試驗數(shù)據(jù)

由表1可見，安裝了主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置的B節(jié)比A節(jié)少耗電1 444 kW·h。若按此數(shù)據(jù)計算，則整車在該段時間主變壓器風(fēng)機實際可節(jié)電1 444 kW·h×2=2 888 kW·h(按2節(jié)計)，全年預(yù)計可節(jié)電約3．2萬kW·h，如該段電力機車都安裝該節(jié)能裝置，按每天運行電力機車78臺計算，全年可節(jié)電234．88萬kW·h，年內(nèi)可節(jié)約成本235萬元，具有顯著的經(jīng)濟效益。同時，也減少了機車運行時的噪聲干擾，減輕了設(shè)備的磨損。

3 結(jié)論

通過開展電力機車主變壓器風(fēng)機節(jié)能控制裝置的應(yīng)用試驗研究，對某機務(wù)段一臺SS4型電力機車做了適應(yīng)性改造和加裝試驗，經(jīng)過近兩個月的實車運行后對測試數(shù)據(jù)進行了整理分析。該節(jié)能控制裝置采用全數(shù)字傳感器直接讀取溫度，電源直接取自原機車上的風(fēng)機控制接觸器的輸入端，不需另外接線，控制電源為DC110V，穩(wěn)定可靠;對于關(guān)鍵的控制部位—接觸器控制采用有觸點的繼電器和無觸點的MOS開關(guān)進行并聯(lián)，控制裝置的溫度傳感器的安裝采用直接深入變壓器油箱并浸入油中，保證測溫的快速、準確;安裝操作簡便，不會影響機車主變壓器的使用壽命和原有的控制方式，不增加其他損耗，運行穩(wěn)定、可靠，節(jié)能效果顯著，建議在 SS3、SS4、SS6、SS7、SS8、SS9等型號電力機車上推廣應(yīng)用。

［1］ 馮嘉慶，李瑋利，張立所．韶山型電力機車主變風(fēng)機節(jié)能控制裝置［J］．鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2011，1(1):22-24．