GK1C機(jī)車風(fēng)泵接觸器保護(hù)方案

邱雪花

（資陽(yáng)南車電氣有限公司 電器車間，四川 資陽(yáng) 641300）

0 引言

客戶反饋我公司GK1C機(jī)車風(fēng)泵接觸器主觸頭損壞次數(shù)較多，給機(jī)車的正常運(yùn)行造成了麻煩。機(jī)車在使用過程中，風(fēng)泵直流接觸器頻繁接通和分?jǐn)啵?jīng)常發(fā)生主觸頭燒損的故障，因此，保護(hù)類似GK1C風(fēng)泵直流接觸器主觸頭不受損壞有重要的意義。

1 問題分析

GK1C機(jī)車風(fēng)泵控制原理如圖1所示，當(dāng)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)正常發(fā)電，總風(fēng)缸風(fēng)壓低于750 kPa、壓力開關(guān)2KPA（X35）閉合，合上風(fēng)泵開關(guān) 9S（X31），由（Y41）（Y37）輸出，推動(dòng)風(fēng)泵無(wú)負(fù)荷起動(dòng)閥20YV風(fēng)泵一級(jí)起動(dòng)接觸器1KMC得電動(dòng)作。在回路中1KMC主觸頭閉合，電路113-2FU-139-1KMC-143-1RST-145-1M-C2-C1-100接通，風(fēng)泵電機(jī)1M進(jìn)入無(wú)負(fù)荷起動(dòng)工況。3 s后，（Y41）停止輸出，20YV失電。同時(shí)，（Y40）輸出，二級(jí)起動(dòng)接觸器2KMC得電動(dòng)作，風(fēng)泵進(jìn)入二級(jí)起動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)1M轉(zhuǎn)速升至額定值，向總風(fēng)缸泵風(fēng)。當(dāng)總風(fēng)缸風(fēng)壓達(dá)到900 kPa時(shí)，2 KPA 斷開，（Y37）（Y40）停止輸出，1KMC、2KMC 失電，風(fēng)泵停止工作。

圖1 控制原理圖

當(dāng)總風(fēng)缸因風(fēng)源消耗使壓力降至75 kPa時(shí)，風(fēng)泵重新起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，開始重復(fù)上述過程。為了使總風(fēng)缸風(fēng)壓始終保持在750~900 kPa的范圍內(nèi)，風(fēng)泵將時(shí)而停止、時(shí)而工作。

當(dāng)壓力開關(guān)2 KPA故障時(shí)，可按下風(fēng)泵手動(dòng)按鈕8SB，控制風(fēng)泵工作。松開8SB則風(fēng)泵停止工作。

在風(fēng)泵工作時(shí)，空氣干燥器（ACC）投入工作，以凈化和干燥泵入總風(fēng)缸的壓縮空氣。停止泵風(fēng)時(shí)，排污閥動(dòng)作，將空氣干燥器濾清筒和干燥筒內(nèi)的空氣連同油、水和塵埃排入大氣。

機(jī)車在使用過程中，風(fēng)泵直流接觸器頻繁接通和分?jǐn)?，?jīng)常發(fā)生主觸頭燒損的故障。

2 解決方案

2.1 定期對(duì)接觸器進(jìn)行檢修和維護(hù)

1）接觸器應(yīng)清掃干凈，絕緣性能良好，安裝正確，零部件完整。

2）銜鐵等運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)動(dòng)作靈活，無(wú)卡滯。

3）檢查接觸器主觸頭工況是否良好；日常檢修時(shí)，主觸頭的動(dòng)、靜接點(diǎn)接觸面均不需要修整、打磨。

4）更換接觸器的主觸頭時(shí)，應(yīng)注意按接線表面要求連接（即電流輸入端為“+”），并注意觸頭上不得吸附有任何鐵性雜質(zhì)，否則將導(dǎo)致主觸頭卡阻燒損。

5）運(yùn)用約4萬(wàn)km后，應(yīng)使用高壓風(fēng)管吹掃接觸器表面及各轉(zhuǎn)動(dòng)部件，并在接觸器轉(zhuǎn)動(dòng)部件加注少許汽油機(jī)油。接觸器在長(zhǎng)期運(yùn)用后（約28萬(wàn)km），應(yīng)進(jìn)行解體檢修。

2.2 檢查電機(jī)電流是否超標(biāo)

如果流過接觸器的電流過大，就會(huì)產(chǎn)生大電弧，從而會(huì)造成接觸器觸頭的燒損，減少了接觸器的使用壽命。所以要想延長(zhǎng)接觸器的使用壽命，就不能讓流過接觸器的電流長(zhǎng)時(shí)間超出額定電壓范圍（110 V）。

2.3 采用PRS系列護(hù)裝置

PRS系列保護(hù)裝置適用于內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、電動(dòng)車組等具有較大電容量感性負(fù)載的直流電路，在電源分?jǐn)鄷r(shí)可抑制感性負(fù)載自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。具有抑制機(jī)車電路中高壓電磁干擾、延長(zhǎng)直流接觸器觸頭使用壽命的功能。采用PRS-80C，它的正向平均電流80 A，采用電容吸收方式。并接在感性負(fù)載的兩端，可抑制觸頭燃弧，是集續(xù)流二極管、短路熔斷保護(hù)、過壓保護(hù)為一體的器件。

當(dāng)1KMC斷開時(shí)，PRS-80C保護(hù)裝置中的電容開始充電，當(dāng)接觸器閉合時(shí)，電容器因二極管截止不向主回路放電，因而不會(huì)影響主回路。PRS工作原理圖如圖2所示。

2.4 改進(jìn)程序

在PLC程序控制過程中，其輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的分配如表1、表2所示。

2.4.1 原程序

如圖3所示，先進(jìn)行輔助發(fā)電，然后閉合開關(guān)，風(fēng)泵進(jìn)入一級(jí)起動(dòng)和無(wú)負(fù)荷起動(dòng)，延時(shí)3 s后風(fēng)泵進(jìn)入二級(jí)起動(dòng)階段。當(dāng)風(fēng)壓在750~900 kPa時(shí)，風(fēng)泵停止工作。在風(fēng)泵一級(jí)、二級(jí)起動(dòng)過程和起動(dòng)結(jié)束后，直接閉合或斷開接觸器主觸頭1KMC，2KMC。

圖2 PRS工作原理圖

表1 輸入點(diǎn)的分配

2.4.2 改進(jìn)程序（有三種方案）

1）如圖4所示，將程序改進(jìn)為打滿風(fēng)后開啟無(wú)負(fù)荷閥，然后斷開接觸器，PLC收到接觸器斷開的信號(hào)后再關(guān)閉無(wú)負(fù)荷閥。開啟無(wú)負(fù)荷閥，風(fēng)泵排氣管通大氣，風(fēng)泵起動(dòng)阻力減小，則電機(jī)的阻力減小，進(jìn)而降低工作電流。再斷開接觸器，主觸頭所產(chǎn)生的電弧減少，從而對(duì)主觸頭的損耗減小，起到了緩解主觸頭頻繁燒損的作用。

表2 輸出點(diǎn)的分配

圖3 原PLC控制程序

圖4 改進(jìn)程序一

2）如圖5所示，斷開輔發(fā)接觸器后再斷開風(fēng)泵接觸器，PLC收到信號(hào)后再恢復(fù)發(fā)電。斷開輔發(fā)接觸器，是為了將風(fēng)泵電機(jī)的電源切斷，在斷開風(fēng)泵接觸器的主觸頭，所產(chǎn)生的電弧大大減小，甚至無(wú)電弧產(chǎn)生，這對(duì)主觸頭起到了很好的保護(hù)效果。

3）如圖6所示，開始打風(fēng)的過程也采用先斷輔發(fā)，待一級(jí)起動(dòng)接觸器閉合后再發(fā)電。開始打風(fēng)的過程斷開輔發(fā)接觸器，待一級(jí)起動(dòng)后再閉合風(fēng)泵一級(jí)起動(dòng)接觸器，這樣也降低了主觸頭閉合產(chǎn)生電弧的程度。然后再進(jìn)行輔助發(fā)電，風(fēng)泵電機(jī)進(jìn)行正常工作。

圖5 改進(jìn)程序二

圖6 改進(jìn)程序三

3 結(jié)論

本文的主要設(shè)計(jì)思路，是在接觸器觸頭通斷時(shí)，通過起動(dòng)無(wú)負(fù)荷閥降低電機(jī)的阻力，從而減小流過觸頭的電流，產(chǎn)生小的電弧，甚至不產(chǎn)生電弧。在電氣控制的角度，對(duì)原有的PLC程序做了改進(jìn)，提出了三種改進(jìn)方案。本思路可以延伸到其它電路中頻繁接通和分?jǐn)嗟闹绷鹘佑|器的保護(hù)模型中，如機(jī)車上的啟動(dòng)接觸器QC和勵(lì)磁接觸器LC、空壓接觸器YC等，是比較實(shí)用的。

［1］ 張萬(wàn)蓉.GK1C型內(nèi)燃機(jī)車檢修手冊(cè)：電氣分冊(cè)［M］.資陽(yáng)：中國(guó)南車集團(tuán)資陽(yáng)機(jī)車廠，2003.

［2］ 向曉漢.西門子S7-200 PLC完全精通教程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［3］ 廖常初.PLC編程及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［4］ 廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.