摘要：本試驗(yàn)臺(tái)可自動(dòng)完成不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試所需，為了安全可靠也設(shè)有手動(dòng)操作功能，可長(zhǎng)時(shí)間的滿負(fù)荷測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)，滿足用戶要求。本試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)裝置配備各種保護(hù)安全連鎖裝置及監(jiān)測(cè)儀表，在發(fā)生異常時(shí)可報(bào)警或自動(dòng)停機(jī)，確保人身及設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺(tái);發(fā)動(dòng)機(jī);測(cè)試

在試驗(yàn)時(shí)，有兩套顯示系統(tǒng)，一套顯示在工控機(jī)屏幕上，可顯示功率、油耗、電流、電壓、轉(zhuǎn)速及發(fā)動(dòng)機(jī)十余種運(yùn)行參數(shù)。另一套為L(zhǎng)ED顯示，通過(guò)變送及傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的各重要參數(shù)均可直接讀出。

本試驗(yàn)臺(tái)為國(guó)內(nèi)首例最大電功率發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，目前只運(yùn)用于我集團(tuán)公司，而康明斯北京服務(wù)總區(qū)930E發(fā)動(dòng)機(jī)馬力測(cè)試為水測(cè)功，本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)是根據(jù)礦車工作狀況而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。

一、立項(xiàng)背景

我公司早期采購(gòu)的大量進(jìn)口930E卡車的大修周期已陸續(xù)接近，發(fā)動(dòng)機(jī)要進(jìn)行維修保養(yǎng)。每年930E卡車的發(fā)動(dòng)機(jī)因我公司沒(méi)有其專用的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)無(wú)法進(jìn)行獨(dú)立全面維修，發(fā)動(dòng)機(jī)都需要運(yùn)往原廠進(jìn)行維修，這樣不僅維修費(fèi)用高，運(yùn)輸難，周期長(zhǎng)，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(yùn)營(yíng)，我公司需要維修保養(yǎng)的930E發(fā)動(dòng)機(jī)約有110多臺(tái)，如果這些發(fā)動(dòng)機(jī)能在我公司進(jìn)行維修，這樣不僅能給我宇辰公司帶來(lái)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(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容。

2700HP發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理是：由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)經(jīng)整流供電給固定電阻R，作為發(fā)電機(jī)的負(fù)載，也即柴油機(jī)的負(fù)載，模擬車上工況來(lái)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力并檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行各種參數(shù)。

2700HP電功率測(cè)試臺(tái)的電氣組成部分：測(cè)試控制系統(tǒng)，啟動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，負(fù)載系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)。

1、測(cè)試控制系統(tǒng)

作用：主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)各種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)保護(hù)及各種模式控制。

監(jiān)測(cè)各種參數(shù)：包括冷卻液溫度，壓力，機(jī)油溫度、壓力，燃油壓力、溫度，左右進(jìn)氣溫度、壓力、廢氣壓力及電阻柵溫度，發(fā)電機(jī)整流后的電壓電流，并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)馬力。

保護(hù)分報(bào)警，保護(hù)，緊急停機(jī)三類。

1、發(fā)電機(jī)電流、電壓、電阻柵溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定的“報(bào)警值”時(shí)，工控機(jī)有相應(yīng)提示，同時(shí)操作臺(tái)上黃色報(bào)警指示燈指示;當(dāng)超過(guò)設(shè)定的“停機(jī)值”時(shí)，工控機(jī)有相應(yīng)提示，同時(shí)硬件模塊通過(guò)逐漸減小勵(lì)磁和油門開(kāi)度到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行，同時(shí)操作臺(tái)上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報(bào)警;

2、當(dāng)電阻柵風(fēng)壓過(guò)低、發(fā)電機(jī)接地、勵(lì)磁柜動(dòng)作保護(hù)、整流柜動(dòng)作保護(hù)、24V啟動(dòng)電源動(dòng)作保護(hù)時(shí)，開(kāi)關(guān)量模塊采集到該信號(hào)，工控機(jī)有相應(yīng)提示，硬件模塊通過(guò)逐漸減小勵(lì)磁和油門開(kāi)度到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行，同時(shí)操作臺(tái)上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報(bào)警。

3、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力低于該轉(zhuǎn)速段下設(shè)定的“報(bào)警值”時(shí)，工控機(jī)有“機(jī)油壓力過(guò)低” 提示，同時(shí)操作臺(tái)上黃色報(bào)警指示燈指示;當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定的“停機(jī)值”時(shí)，工控機(jī)有“機(jī)油壓力過(guò)低停機(jī)” 提示，同時(shí)斷開(kāi)ECM的停機(jī)控制線供電，立即停止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)操作臺(tái)上有紅色蜂鳴發(fā)光發(fā)聲報(bào)警;

2、啟動(dòng)系統(tǒng)

功能：發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑、啟動(dòng)、馬達(dá)故障閉鎖、發(fā)動(dòng)機(jī)二次啟動(dòng)保護(hù)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油潤(rùn)滑達(dá)到一定壓力時(shí)時(shí)，馬達(dá)得電開(kāi)始啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)馬達(dá)連續(xù)工作時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能啟動(dòng)則電源自動(dòng)停止啟動(dòng)等待馬達(dá)冷卻下來(lái)后才能恢復(fù)啟動(dòng)。變壓器一次線圈有三個(gè)抽頭可供調(diào)節(jié)啟動(dòng)馬達(dá)電壓。啟動(dòng)和停止間可設(shè)定，能顯示電源的輸出電壓和電流。

如果兩個(gè)馬達(dá)當(dāng)中有任何一個(gè)有故障，發(fā)動(dòng)就不能啟動(dòng)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器ECM得電后，檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)自身有故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)啟動(dòng)。

3、發(fā)電系統(tǒng)：

a、勵(lì)磁部分

930E卡車對(duì)發(fā)電機(jī)的控制是通過(guò)GE公司板件與康明斯模塊發(fā)生三次諧波來(lái)控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁;而在2700HP電功率測(cè)試臺(tái)中是通過(guò)勵(lì)磁電源直接控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁（甩掉了GE板件與康明斯模塊），控制方式從自勵(lì)改為它勵(lì)。

功能：發(fā)電機(jī)加載。

勵(lì)磁電源可長(zhǎng)期滿負(fù)荷連續(xù)工作，電源輸出端具有防反向電動(dòng)勢(shì)保護(hù)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(xì)調(diào)電位器發(fā)生過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱自動(dòng)切斷輸出并送閉合的節(jié)點(diǎn)信號(hào);過(guò)壓、過(guò)流值均為額定值的1.1倍左右;過(guò)溫值約為75℃（電源內(nèi)部溫度）;電源在故障時(shí)輸出接點(diǎn)信號(hào)供用戶顯示狀態(tài)（電源正常：常開(kāi)：電源故障：閉合）。該勵(lì)磁電源通過(guò)數(shù)據(jù)線與測(cè)試系統(tǒng)連接，工控機(jī)可自動(dòng)調(diào)整該電源輸出參數(shù)，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。

b、整流部分

功能：發(fā)電機(jī)出來(lái)的三相交流電電經(jīng)過(guò)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(gè)整流管上裝有溫度繼電器，當(dāng)其中一個(gè)整流管發(fā)熱超過(guò)設(shè)定值，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始按程序卸載，停止供油;為了保護(hù)發(fā)電機(jī)，整流柜內(nèi)還設(shè)置了發(fā)電機(jī)漏電保護(hù)裝置，若發(fā)電機(jī)正負(fù)接地后都有動(dòng)作保護(hù)，漏電保護(hù)電流連續(xù)可調(diào)。工控機(jī)可直接采集負(fù)載參數(shù)，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。

4、負(fù)載系統(tǒng)

負(fù)載為電阻柵，其為室內(nèi)，可持續(xù)，強(qiáng)迫風(fēng)冷型，通過(guò)對(duì)我露天礦三十臺(tái)930E卡車實(shí)際運(yùn)行工況調(diào)查研究分析后，計(jì)算出符合卡車實(shí)際用運(yùn)行工況的電阻柵阻值。

功能：消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，根據(jù)其電流電壓計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率。

電阻柵共有四種阻值，可供930E卡車2700HP發(fā)動(dòng)機(jī)及 2000HP（170，730等卡車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功）進(jìn)行測(cè)功。當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)打到啟動(dòng)位置時(shí)，電阻柵的風(fēng)機(jī)就啟動(dòng)，鑰匙開(kāi)關(guān)打到停止的位置時(shí)風(fēng)機(jī)延時(shí)停機(jī)，時(shí)間可調(diào)。電阻柵有多點(diǎn)溫度測(cè)試與兩個(gè)風(fēng)機(jī)失壓保護(hù)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(guò)多次專家技術(shù)論證，一次修改，制作了專用風(fēng)道（不需借助外力抽風(fēng)），簡(jiǎn)單可靠，并滿足2700HP發(fā)動(dòng)機(jī)大功率連續(xù)試驗(yàn)。

三、創(chuàng)新點(diǎn)：

1、全國(guó)首例最大電功率發(fā)動(dòng)機(jī)（2700HP）試驗(yàn)臺(tái)。

2、負(fù)載電阻柵完全是根據(jù)卡車上的運(yùn)行工況來(lái)設(shè)計(jì)其阻值，并有多種阻值，可以兩用，同時(shí)滿足1000HP—2000HP的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。

3、發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。

4、勵(lì)磁從自勵(lì)改為它勵(lì)，方便加載控制。

5、通過(guò)程控軟件對(duì)不同的工況編輯后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)。

四、與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較

2700HP發(fā)動(dòng)機(jī)電功率測(cè)試臺(tái)是全國(guó)首例最大功率發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)。

目前，國(guó)內(nèi)外大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)功率測(cè)試是通過(guò)水力測(cè)功器來(lái)進(jìn)行馬力測(cè)試;水力測(cè)功器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接是通過(guò)萬(wàn)向連軸器，連接時(shí)需精細(xì)調(diào)節(jié)，使其軸中心保持一致;發(fā)動(dòng)機(jī)加載時(shí)是通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)功器的進(jìn)水量來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行加載。

通過(guò)原車發(fā)電機(jī)進(jìn)行馬力測(cè)試;更能反應(yīng)卡車運(yùn)行時(shí)的真實(shí)情況;原車發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接，相比萬(wàn)向連軸器更加安全可靠，對(duì)接方便;發(fā)動(dòng)機(jī)加載是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行加載，相比調(diào)節(jié)水測(cè)功器的進(jìn)水流量，電力測(cè)功加載響應(yīng)更快。

五、應(yīng)用情況及社會(huì)效益

發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)經(jīng)過(guò)三年多的使用，本試驗(yàn)臺(tái)完全滿足發(fā)動(dòng)機(jī)修理中心對(duì)礦用930卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的維修要求。至今已維修200臺(tái)930E卡車QSK60發(fā)動(dòng)機(jī)，我公司完全可自行獨(dú)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(dòng)機(jī)電功率試驗(yàn)臺(tái)推廣與應(yīng)用，解決了我礦930卡車發(fā)動(dòng)機(jī)維修問(wèn)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(guó)推廣。