SDD6型機(jī)車輔助直流電壓控制原理及故障排查分析

花云 沈科

摘要：本文介紹了SDD6型機(jī)車在直流輔發(fā)啟動大功率負(fù)載后無法穩(wěn)定在110V，且恢復(fù)時間較長，嚴(yán)重影響機(jī)車正常使用。針對該故障文章對機(jī)車直流輔助發(fā)電回路進(jìn)行分析，通過對穩(wěn)壓控制原理進(jìn)行探究，不斷測試查找，排查故障原因。

關(guān)鍵詞：SDD6型機(jī)車;直流輔助發(fā)電;電流;電壓傳感器;

一、 故障現(xiàn)象

SDD6型機(jī)車在使用過程中，每次機(jī)車正常起機(jī)后，當(dāng)直流輔發(fā)電壓穩(wěn)定在110V時，空壓機(jī)啟動后，微機(jī)屏顯示直流控制回路的電壓瞬間下降至104V，約1分鐘后電壓恢復(fù)至110V，空壓機(jī)開始正常工作。待總風(fēng)缸壓力達(dá)到9KG壓力后，空壓機(jī)停止工作，微機(jī)屏顯示直流控制回路的電壓再次下降至104V，約1分鐘后恢復(fù)至110V。此時如果空調(diào)在運(yùn)行狀態(tài)，空壓機(jī)啟動后空調(diào)會自動跳電停止。該問題嚴(yán)重影響了機(jī)車的正常運(yùn)行，對此我們分析了機(jī)車直流輔助發(fā)電回路，查找故障原因。

二、直流輔助回路原理分析

機(jī)車直流輔助回路的控制原理為：柴油機(jī)起動后，系統(tǒng)自動將直流輔助發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電工況，通過電壓、電流傳感器采集發(fā)電的電壓、電流進(jìn)行PID計算，輸出控制信號調(diào)節(jié)直流輔助發(fā)電機(jī)勵磁，自動實現(xiàn)限壓恒流充電、恒壓浮充電兩種模式的蓄電池充電，同時根據(jù)電壓、電流傳感器采集的充、放電電流判斷其工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)過壓或不充電等異常，將進(jìn)行報警并保護(hù)。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析，首先懷疑空壓機(jī)啟動的瞬間大負(fù)載導(dǎo)致直流輔助電壓壓降偏大，微機(jī)輔發(fā)勵磁無法在短時間內(nèi)對輔助發(fā)電進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而影響了空壓機(jī)和空調(diào)運(yùn)行。所以將直流輔發(fā)的勵磁調(diào)節(jié)板ERB3進(jìn)行更換，再將空壓機(jī)啟動接觸器的線圈KMAP2的線路脫開，甩除一個空壓機(jī)來降低啟動負(fù)載。重新起機(jī)后發(fā)現(xiàn)所有故障依舊，沒有任何改善。

根據(jù)電器原理圖分析（如圖1所示），輔助發(fā)電電壓的調(diào)節(jié)是通過輔助回路的TV3（電壓傳感器），TA8（電流傳感器）將模擬量信號輸入給PLC，PLC通過數(shù)據(jù)處理，將直流輔發(fā)勵磁信號（0～10V電壓信號）輸出給直流輔發(fā)的勵磁調(diào)節(jié)板，調(diào)節(jié)板通過控制三極管的開通占空比來調(diào)節(jié)和控制直流輔助發(fā)電機(jī)的勵磁電流，從而控制輔助發(fā)電電壓值（如圖2所示）。在直流控制回路電壓下降至104V時，使用萬用表測量勵磁調(diào)節(jié)板的輸出1腳和2腳時，發(fā)現(xiàn)不通;測量輸出3腳和2腳的電壓為0V。待直流控制回路電壓恢復(fù)至110V時，勵磁調(diào)節(jié)板的輸出1腳和2腳是通的。由此可以推測電壓下降時，PLC控制信號禁止了勵磁調(diào)節(jié)板的輸出，直流輔發(fā)勵磁電壓為零。

三、故障原因排查

通過對空壓機(jī)控制回路和電源線路以及輔發(fā)勵磁控制回路進(jìn)行檢查和核對，沒有發(fā)現(xiàn)問題。查看輔助回路電氣線路圖，在發(fā)生壓降時，微機(jī)屏所顯示的電壓值不是直流輔助回路的電壓，而是直流控制回路的電壓，也就是蓄電池的電壓104V。實際輔助回路的電壓會很低（通過測量最終電壓會降至4V），從電壓下降到恢復(fù)中間大約有近1分鐘的時間，根據(jù)測量整個電壓變化過程發(fā)現(xiàn)，電壓下降和恢復(fù)的時間都很短，中間大約有近1分鐘的時間都保持在了4V左右。由此確定直流輔發(fā)的勵磁是被PLC控制的勵磁調(diào)節(jié)板封住了，所以空壓機(jī)和空調(diào)都會發(fā)生跳電現(xiàn)象。找出觸發(fā)勵磁調(diào)節(jié)板封勵磁的觸發(fā)原因是解決問題的關(guān)鍵。

PLC輸出給勵磁調(diào)節(jié)板的信號是依據(jù)輔助回路的TV3（電壓傳感器），TA8（電流傳感器）的數(shù)據(jù)來判斷，驗證傳感器輸出是否正常是決定PLC輸出給勵磁板的信號是否正確的關(guān)鍵。用萬用表測量電壓下降時傳感器信號的輸出電壓，結(jié)果都在5.1V左右，通過換算5.1V大概對應(yīng)的輸出值為102，這個數(shù)值相對于TV3（電壓傳感器）檢測的電壓值是符合的，大約是蓄電池的輸出電壓。但對于TA8（電流傳感器）檢測的電流值是不符合機(jī)車實際的，相當(dāng)于輸入給PLC的電流信號達(dá)到了102A，在輔發(fā)電機(jī)幾乎不發(fā)電的前提下，僅由蓄電池供電的控制回路里的電流值應(yīng)遠(yuǎn)低于100A。所以這個數(shù)據(jù)是異常的。

將TA8（電流傳感器）的信號線H123脫開，起機(jī)后直流輔助發(fā)電壓正常，啟動空壓機(jī)和空調(diào)均未發(fā)生跳電、停止的現(xiàn)象，機(jī)車恢復(fù)正常。綜上判斷是TA8（電流傳感器）故障導(dǎo)致直流輔助發(fā)電電壓異常。

四、改進(jìn)措施

檢查TA8（電流傳感器）的安裝及接線，傳感器實物的接線點位為+、-、G、M、0五個點（如圖3所示），電氣原理圖傳感器標(biāo)注的點位為+15V、-15V、M、E點，經(jīng)過比對，原理圖E點的H100L線號接在了實物G點上，查閱產(chǎn)品規(guī)范說明，應(yīng)將H100L線號接在實物的0點上。線路調(diào)整后起機(jī)測試一切正常。并修改電氣原理圖的傳感器定義，使之與實物保持一致（如圖4所示）。

五、結(jié)語

本文介紹了SDD6型機(jī)車由于電流傳感器接線錯誤導(dǎo)致輸出的模擬信號偏差，影響了輔助發(fā)電勵磁電流導(dǎo)致直流輔發(fā)電壓在運(yùn)行過程中產(chǎn)生波動的問題。在故障處置過程，經(jīng)電路分析和逐步排查，對相關(guān)電路和控制方式有了更深入的了解，為機(jī)車電氣故障處置積累經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1] 鞠永強(qiáng).等 SDD6型 機(jī) 車 的 控 制 系 統(tǒng)《內(nèi)燃機(jī)車》[J]，2009（8）.