康明斯發(fā)電車柴油機(jī)超速保護(hù)板的功能和結(jié)構(gòu)探討

張國(guó)春 上海鐵路局上?？蛙噭?dòng)車段

柴油機(jī)飛車是指轉(zhuǎn)速失去控制，大大超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)，發(fā)出轟鳴聲，排氣管冒出大量黑煙或藍(lán)煙的故障現(xiàn)象。飛車不僅易造成零部件損壞、柴油機(jī)報(bào)廢、發(fā)電車轉(zhuǎn)子飛損等，而且嚴(yán)重危及發(fā)電車乘務(wù)員的人身安全，嚴(yán)重影響發(fā)電車的正常供電。飛車主要是柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障等原因，造成柴油機(jī)燃燒室燃油量供應(yīng)超量。一般發(fā)生在機(jī)組突卸負(fù)載時(shí)（如發(fā)電車中主開關(guān)在發(fā)電車上）。為了應(yīng)對(duì)柴油機(jī)在突卸負(fù)載時(shí)發(fā)生超速飛車現(xiàn)象，在康明斯發(fā)電車柴油機(jī)中，除PT泵中設(shè)置了超速斷油保護(hù)外，在調(diào)速控制箱中也設(shè)置了超速保護(hù)控制板。當(dāng)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的15%（即1725rpm）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷通向停車電磁閥的供電，使柴油機(jī)斷油停機(jī)，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)組的功能。

1 超速保護(hù)板結(jié)構(gòu)與原理

1.1 超速保護(hù)板面板結(jié)構(gòu)

發(fā)電車中的超速保護(hù)板，又名速度開關(guān)板，其面板中的元件布置如圖1所示。其主要為柴油發(fā)電機(jī)組提供了以下三個(gè)信號(hào)：

(1)曲軸停止（STOP CRANK）信號(hào)，又可表示為起機(jī)成功：起動(dòng)到300rpm，上部L3燈亮，柴油機(jī)引爆，升到怠速（625rpm～700rpm），對(duì)柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑、預(yù)熱，為高速和加載作準(zhǔn)備。

(2)并車允許(PARALLELING)信號(hào)：怠速3min～5min后，開關(guān)扳到RUN位，轉(zhuǎn)速升到1450rpm以上，中燈L2亮，為并車提供基本條件，調(diào)動(dòng)微調(diào)電位計(jì)可與外電同步并車。

(3)超速保護(hù)(OVERSPEED)信號(hào)：當(dāng)機(jī)組故障、發(fā)生飛車、轉(zhuǎn)速超過(guò)1725rpm時(shí)，下燈L1亮，并自動(dòng)停車。但紅燈繼續(xù)亮，必須關(guān)斷24V電源后燈才能熄滅，才能重新開機(jī)。

圖1 超速保護(hù)板結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 超速保護(hù)板工作原理

超速保護(hù)板工作原理如圖2所示。

圖2 超速板工作原理圖

轉(zhuǎn)速傳感器接收到柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)頻率→電壓變換器（F/V）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)、ABCD電阻產(chǎn)生電壓。和設(shè)定的電位器（CW）比較，在相應(yīng)轉(zhuǎn)速上繼電器動(dòng)作，發(fā)出燈指示，繼電器觸點(diǎn)供外電路使用。

柴油機(jī)機(jī)型不同，飛輪齒數(shù)不同，轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)脈沖數(shù)也不同。為了補(bǔ)償差異，超速板內(nèi)有4組切換電阻，通過(guò)A、B、C、D插腳引出，在大底板上采用剪留三根跳線J3、J4、J5來(lái)解決。對(duì)康明斯發(fā)電車K系列柴油機(jī)而言，飛輪號(hào)為0，齒數(shù)為142，留用J4跳線。

2 超速保護(hù)板的不足

目前超速板在應(yīng)用過(guò)程中有以下的不足之處：

（1）瞬時(shí)過(guò)沖能力差，易誤動(dòng)作。對(duì)超速板超速保護(hù)而言，一旦轉(zhuǎn)速達(dá)到超速整定值，就立即動(dòng)作，這在理論上是好的。但是實(shí)際上，柴油機(jī)在怠速切高速、突卸負(fù)載時(shí)，都極可能會(huì)有15%～20%的過(guò)沖。但此超速板一超速就立即停機(jī)，沒有緩沖時(shí)間，這樣極易造成無(wú)故障停車，造成全列斷電。因此，目前個(gè)別廠家在超速板上調(diào)定值都是在1800rpm以上，就是為了防過(guò)沖停車。但這樣就使防飛車能力下降。

（2）損壞率高?？刂瓢搴蛨?zhí)行器是脈沖電流，充電發(fā)電機(jī)是感性阻抗，二者配合會(huì)產(chǎn)生的反電壓很高，可能會(huì)達(dá)到80V～120V。而超速保護(hù)板耐壓只有40V，又容易燒壞，特別是在24V電池虛接時(shí)。

（3）零件發(fā)熱大，耗電大。進(jìn)口超速板右上角有一塊黑色的散熱片，在正常工作時(shí)很燙手。原因是該元件電路設(shè)計(jì)不合理，內(nèi)耗過(guò)大，常易引起控制板（調(diào)速板）上附近元件損壞或工作點(diǎn)漂移。在實(shí)際運(yùn)行中，打開儀表箱面板后，常發(fā)現(xiàn)超速板上的燒黑的現(xiàn)象，就是這個(gè)原因。

（4）超速板在機(jī)組關(guān)電（三位開關(guān)打到OFF位）時(shí)，超速板還是帶電的。

3 超速保護(hù)板的使用與調(diào)整

3.1 超速保護(hù)板的設(shè)定

超速保護(hù)板中三套設(shè)定電位器，可以改變繼電器動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即起動(dòng)成功、并車允許、超速保護(hù)。正旋為整定值上升，反之為下降。如果機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)超保護(hù)，而實(shí)際并非故障時(shí)，正調(diào)OVERSPEED ADJUST少許，即可解決。這主要是整定值太小的緣故。此三個(gè)調(diào)整電位器設(shè)定的參數(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1 超速板繼電器動(dòng)作數(shù)值

3.2 超速保護(hù)板的調(diào)整

在正常情況下打開電源時(shí)，超速板上沒有燈亮。在超速板右下方，有一個(gè)按鈕OVERSPEED TEST，是模擬超速保護(hù)的。高速運(yùn)行時(shí)，按下此按鈕，如果報(bào)警停機(jī)，表明超速板的保護(hù)繼電器是正常的。發(fā)電車出廠時(shí)，不一定進(jìn)行超速保護(hù)測(cè)試，一般不進(jìn)行超速保護(hù)值的整定，因此發(fā)電車進(jìn)段后，最好進(jìn)行保護(hù)數(shù)據(jù)的整定。為了防止發(fā)電車柴油機(jī)在飛車時(shí)不能起到保護(hù)作用而造成不必要的損失，可采取以下方法來(lái)調(diào)整保護(hù)值：

(1)將超速板中的OVERSPEEDADJUST整定旋鈕正旋少許。

(2)起機(jī)后，通過(guò)RUN SPD調(diào)升空車轉(zhuǎn)速到1725rpm。

(3)將整定電位器慢慢反旋至保護(hù)動(dòng)作，OVERSPEED紅燈亮停車。

(4)重起后，再將空車轉(zhuǎn)速調(diào)回正常1500 rpm位置。

3.3 超速保護(hù)板故障的應(yīng)急處理

在行車過(guò)程中，或許會(huì)遇到因超速保護(hù)板故障而引起柴油機(jī)超速停機(jī)。此時(shí)，一般可采用兩種方法來(lái)應(yīng)急處理：

(1)直接從另一臺(tái)備用機(jī)組中拆下超速保護(hù)板來(lái)替換本機(jī)組超速板。

(2)直接將儀表箱內(nèi)第5號(hào)、第7號(hào)端子用導(dǎo)線短接，機(jī)組仍可使用。但此時(shí)乘務(wù)員需要注意的是：機(jī)組沒有電子超速保護(hù)功能。不過(guò)也不用過(guò)分擔(dān)心飛車時(shí)機(jī)組無(wú)法保護(hù)，因?yàn)榭得魉共裼蜋C(jī)的PT泵內(nèi)本來(lái)就帶有一個(gè)超速自動(dòng)斷油的功能，其整定值一般設(shè)在2000rpm左右。

超速保護(hù)是柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組三級(jí)停機(jī)保護(hù)中的一個(gè)功能，其功能的好壞將直接影響機(jī)組的安全、正常運(yùn)行。切實(shí)掌握其工作原理和必要應(yīng)急處理知識(shí)是十分必要的，將有助于列車的安全正常運(yùn)行。