中國中車戚墅堰機(jī)車有限公司 王力鋒
內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)是機(jī)車控制的核心部件,在國內(nèi)燃機(jī)主機(jī)廠較多,微機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有所不同,但大體功能相同,直流傳動(dòng)機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)一般由機(jī)車微機(jī)控制裝置,調(diào)速器和微機(jī)診斷顯示屏組成,通過通訊線纜連接實(shí)現(xiàn)通訊,因此其工作的穩(wěn)定性決定了機(jī)車的整體性能。然而機(jī)車上的各設(shè)備功率大小不一,各類型線纜采用集中布置方式,運(yùn)行時(shí),交流線及功率較大線纜會(huì)產(chǎn)生電磁能量,機(jī)車的電磁環(huán)境非常惡劣。微機(jī)采集信號(hào)主要有兩種,數(shù)字量和模擬量,主要來源于機(jī)車上的繼電器和傳感器,其中傳感器傳遞的信號(hào)相比數(shù)字量都較弱,因此電磁能量會(huì)在線路上對(duì)其造成一定的干擾,其次由于機(jī)車惡劣的運(yùn)行環(huán)境導(dǎo)致線束老化,油水污泥侵蝕等都會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸失誤,使微機(jī)檢測(cè)信號(hào)誤差增大,甚至無法工作。為了保證機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)能可靠穩(wěn)定的工作,機(jī)車上信號(hào)線纜都采用屏蔽線,并將屏蔽層與微機(jī)柜外殼相連,盡可能減小干擾源對(duì)微機(jī)信號(hào)的影響。但微機(jī)控制系統(tǒng)有時(shí)還是會(huì)發(fā)生機(jī)車參數(shù)顯示不準(zhǔn)確,保護(hù)誤動(dòng)作等微機(jī)失控的故障。機(jī)車上電磁干擾是不可能完全去除的,因此必須解決好機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)信號(hào)干擾的問題。
微機(jī)受到干擾現(xiàn)象一般表現(xiàn)為①機(jī)車運(yùn)行過程中1- 6D電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)超差,造成“空轉(zhuǎn)撒沙”。 ②水阻試驗(yàn)或自負(fù)荷試驗(yàn)過程中電機(jī)有轉(zhuǎn)速顯示。③機(jī)車正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生柴油機(jī)“超速報(bào)警”停機(jī)。④前后增壓器轉(zhuǎn)速波動(dòng)大或發(fā)生“增壓器超速報(bào)警”。⑤自負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)電機(jī)電流顯示不準(zhǔn)確。發(fā)生此類故障時(shí)一般先從各相應(yīng)的傳感器狀態(tài)、檢測(cè)線路的絕緣狀態(tài)、機(jī)車上所采用的屏蔽措施是否有遺漏,及機(jī)車布線是否符合要求等方面去排查,確認(rèn)都無誤后可考慮更換微機(jī)插件板。
案例:DF11—0039機(jī)車在正線試運(yùn)過程中,當(dāng)機(jī)車速度在102km/h以上時(shí)發(fā)生“空轉(zhuǎn)撒沙”。觀察故障現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)5D電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大,相應(yīng)5D電流平穩(wěn)不波動(dòng)。因正線試驗(yàn)條件限制,先更換微機(jī)柜16槽114插件板,再試,速度102km/h以上時(shí)還是發(fā)生“空轉(zhuǎn)撒沙”。途中停車時(shí),停機(jī)測(cè)量各軸位電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量線路,發(fā)現(xiàn)5D線路對(duì)機(jī)車外殼有40KΩ阻值。回廠后重新測(cè)量檢查,發(fā)現(xiàn)車架下部5D轉(zhuǎn)速線插座內(nèi)部有灰塵積聚,造成線路絕緣低。對(duì)5D轉(zhuǎn)速線插座清理后絕緣值變大,重新正線試運(yùn)進(jìn)行驗(yàn)證,故障消除。發(fā)生“空轉(zhuǎn)撒沙”現(xiàn)象時(shí),應(yīng)查看電機(jī)電流是否波動(dòng),及機(jī)車速度,判斷電機(jī)是真空轉(zhuǎn)還是假空轉(zhuǎn),電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速都相應(yīng)波動(dòng)為真空轉(zhuǎn),可降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速減小輸出功率來防止空轉(zhuǎn)發(fā)生。若為假空轉(zhuǎn),電機(jī)電流不波動(dòng),電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)很大。故障排查從線路的對(duì)地絕緣狀態(tài)和相互間絕緣來檢測(cè)判斷,測(cè)量對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量線路對(duì)機(jī)車外殼絕緣是否良好,及測(cè)量線路相互間絕緣,電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器參數(shù)和絕緣狀態(tài)是否符合要求。
案例:DF11G—0216機(jī)車在水阻試驗(yàn)中發(fā)生1~6D電機(jī)有轉(zhuǎn)速顯示,測(cè)量各轉(zhuǎn)速傳感器線路對(duì)地絕緣和線路相互間絕緣及傳感器參數(shù)都正常符合要求,將1~6D電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量線路中屏蔽線在103微機(jī)插頭上拆分開,加載16位,1~6D,但16位加載一段時(shí)間后1~6D電機(jī)又顯示有轉(zhuǎn)速了。觀察加載到16位的全過程,前段時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速不顯示,說明沒有產(chǎn)生干擾信號(hào),后段時(shí)間有1—6D轉(zhuǎn)速顯示,說明有干擾信號(hào)生了,進(jìn)入1~6D轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)通道。在這個(gè)過程中只有前、后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是從低速到高速變化的,重新加載,發(fā)現(xiàn)前后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速到800-900r/min時(shí),1~6D開始有轉(zhuǎn)速顯示,隨著轉(zhuǎn)速升高,1~6D轉(zhuǎn)速也越來越高。將冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速線拆開后,干擾現(xiàn)象消失。然后分別拆分判斷,當(dāng)后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速線接入時(shí),有干擾產(chǎn)生,判斷后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速傳感器及傳感器插頭到對(duì)接點(diǎn)線路有問題,將后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速傳感器及傳感器插頭到對(duì)接點(diǎn)線路全更換,再加載16位,前后冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速到800-900r/min時(shí),1~6D無轉(zhuǎn)速顯示,待風(fēng)扇轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)足后,繼續(xù)16位功率15分鐘后1~6D轉(zhuǎn)速也沒出現(xiàn),故障解決。在此故障處理過程中,從故障現(xiàn)象到最終問題解決,故障現(xiàn)象與處理問題點(diǎn)都不對(duì)應(yīng),說明干擾發(fā)生的隨機(jī)性,在處理故障時(shí)要觀察全面。
案例:DFz11—0003A機(jī)車在機(jī)務(wù)段運(yùn)用中發(fā)生柴油機(jī)“超速報(bào)警”停機(jī),赴段處理,檢查機(jī)車絕緣、轉(zhuǎn)速測(cè)量線路,發(fā)現(xiàn)屏蔽層不通,插頭內(nèi)26腳插針屏蔽線脫落。造成屏蔽層有斷點(diǎn),抗干擾性能變差。重新壓接插針,進(jìn)行自負(fù)荷試驗(yàn),試驗(yàn)多次,并跟車觀察,“超速報(bào)警”一直沒有出現(xiàn),故障處理完成。此故障說明機(jī)車電磁環(huán)境比較復(fù)雜,如果屏蔽措施有遺漏或缺陷,干擾信號(hào)就會(huì)影響微機(jī)系統(tǒng)正常工作。
柴油機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定不變時(shí),增壓器轉(zhuǎn)速也是相對(duì)穩(wěn)定的,若發(fā)生增壓器轉(zhuǎn)速波動(dòng)大或發(fā)生“增壓器超速報(bào)警”,一般應(yīng)先檢查線路絕緣是否良好、增壓器轉(zhuǎn)速傳感器插頭內(nèi)焊接是否準(zhǔn)確完好、傳感器線路的屏蔽線在傳感器插頭處應(yīng)斷開,屏蔽層用絕緣包布包好,防止與機(jī)車外殼碰觸造成接地引入干擾、傳感器參數(shù)是否符合要求,都準(zhǔn)確良好,還應(yīng)檢查傳感器的安裝是否正確。
機(jī)車在自負(fù)荷試驗(yàn)時(shí),若出現(xiàn)顯示電機(jī)電流偏差大的問題。一般為電流互感器自身問題或電流互感器受到電磁干擾造成,在查找故障時(shí),可用鉗形表測(cè)量偏差電流互感器通過的實(shí)際電流值,與微機(jī)屏顯示電流作比較,若牽引工況各電機(jī)電流均勻正常,就自負(fù)荷工況時(shí)電流偏差大,可判斷該電流互感器受到電磁干擾。因自負(fù)荷工況時(shí),有電流流過自負(fù)荷閘刀連接銅排,產(chǎn)生電磁磁場(chǎng),造成電流互感器工作不正常。電磁干擾影響微機(jī)正常工作,必須采取有效的措施,消除干擾的影響。通過多次防護(hù)試驗(yàn),確定了防護(hù)效果最佳的方案:對(duì)受干擾的電流互感器加裝屏蔽罩及自負(fù)荷閘刀連接銅排加裝屏蔽隔板。
隨著機(jī)車微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,電磁兼容性和信號(hào)干擾屏蔽問題越來越重要,目前我國對(duì)電力機(jī)車、交流機(jī)車電磁兼容及信號(hào)干擾屏蔽的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,但在直流傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車上由于問題不是很突出,該項(xiàng)學(xué)術(shù)在直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用和研究還較少,作為內(nèi)燃機(jī)車主機(jī)廠和龍頭企業(yè)我們應(yīng)努力吸取其他車型各種相關(guān)研究成果和經(jīng)驗(yàn),結(jié)合內(nèi)燃機(jī)車的實(shí)際情況,采取切實(shí)有效的措施徹底杜絕此類問題的發(fā)生,而不是發(fā)生問題解決問題,而是從設(shè)計(jì)的根源考慮,強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
[1]姚曉陽.國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J].機(jī)車電傳動(dòng),2002(3).