HXD1C型机车总体.ppt

HXD1C型机车总体 资阳南车电力机车有限责任公司 设备布置方面特点 1 高度集成化 模块化 采用中间走廊屏柜对称分布 2 采用独立通风冷却技术 3 采用下悬式安装方式的牵引变压器 4 制动系统采用微机控制集成化气路的空气制动系统 7200KWHXD1C机车采用双司机室 机械间为贯穿中间走廊结构 宽度 600mm 机械间设备按照斜对称布置的原则进行布置全车设备布置可分为 车顶设备布置司机室设备布置机械间设备布置车下设备布置辅助设备布置等 总体设备布置 3 1车顶设备布置 机车车顶安装有 受电弓2台 车顶高压隔离开关 2台高压电压互感器 1台主断路器 包括接地开关 1台避雷器 1台车顶穿墙套管 包含在高压电缆中 1台天线 1车顶设备布置 1车顶设备 1 1 受电弓型号TSG15B额定工作电压30kV AC 额定工作电流1000A额定运行速度200km h折叠高度 包括支持绝缘子 678mm最小工作高度 从落弓位滑板面起 220mm最大工作高度 从落弓位滑板面起 2250mm最大升弓高度 从落弓位滑板面起 2400mm静态接触压力70kN特点 用气囊控制升降 1 2BVAC N99D真空断路器 30kV1000A BVAC N99型单极交流断路器 用于机车电源的开断 过载和短路保护 如图5 8所示 真空断路器闭合条件 断路器在断开状态 有充足气压 保持线圈处于得电状态 1 3TBY1 25型电压互感器 25kV 100V 用于检测网压 当受电弓升起时 网压表显示网压 同时 其次端输出电压信号送入牵引变流器 辅变流器作为交流同步信号使用 变比为25000V 100V 也为电度表提供电压信号 如果网压高于31 5kV并持续40秒或高于32kV 将断开主断路器 并在显示屏上显示相应的信息 复位条件 当网压低于31kV并超过20秒 允许合主断 超压保护 如果网压低于17kV并持续1秒 将断开主断路器 并在显示屏上显示相应的信息 复位条件 当网压高于17 5kV并超过1秒 允许合主断 欠压保护 TBY1 25型高压电压互感器主要由 线圈组 铁心 油箱 瓷套 出线装置等部分组成 在箱盖上还装有压力释放阀一个 其开压力为 35 5 kPa 关闭压力为19kPa 以防互感器内部短路或其它原因而引起互感器爆炸 图2 2 2TBY1 25型高压电压互感器结构图1 油箱 2 接地螺栓 3 油样活门 4 观察窗 5 二次侧套管 6 一次侧低压端套管 7 铭牌 8 压力释放阀 9 箱盖 10 油位表 11 吊钩 12 呼吸管 13 25kV套管 4 1车顶设备 30kV400A 1 4THG2B高压隔离开关 高压隔离开关属于车顶保护电器 隔离开关是用于接通或隔离从受电弓流向机车其它电路的电流 不能带电操纵 它通过手轮和锁手动控制推动旋转闸刀来实现隔离开关的分合操作 当闸刀顺时针或逆时针转动大约60 后 完成主电路的接通或隔离 4 1车顶设备 避雷器 高压电流互感器用以测量主变压器高压绕组进线端的线路电流 该测量电流值用于过流保护和短路保护 原边电流有效值 430A超过1秒 主断断开 当原边电流 峰值 I 850A 立即分主断 相关的故障信息在显示屏上有显示 复位条件 司机手动复位 微机故障解锁 1 5高压电流互感器 额定电流比 600 1 1A 高压接地开关的主要功能是把牵引机车上的主断路器两侧的电路接地 接地开关保证了机车的安全操作 当工作人员进行机车检查或维护 消除缺陷或进行修理时 保证了工作人员的人身安全 在操纵杆从一端旋转180 到另一端时 闸刀也相应从 工作位 旋转98 到 接地位 或者从 接地位 旋转98 到 工作位 蓝色锁被蓝色钥匙打开后 操纵杆才能从 操作 位置旋转到 接地 位置 1 6高压接地开关 2 司机室设备布置 制动显示屏 监控显示屏 微机显示屏 HXDIC机车操纵台简介 微机显示屏 司机室中柜介绍 司机控制器 EBV 是机车的主令控制电器 用来转换机车的牵引与制动工况 改变机车的运行方向 设定机车运行速度 实现机车的起动和调速等工况 牵引 制动单元位于司机控制器左侧 用于调节机车的牵引和制动工况 可前后推动 具有 牵引 0 制动 三个区域 牵引 制动单元手柄垂直时为 0 位 向前推进入 牵引 区 推动55 后到达 牵引 最大位 向后拉进入 制动 区 拉动55 后到达 制动 最大位 3机械间设备布置 工具柜 冷藏箱及微波炉 1 2主变流器 冷却塔 冷却塔 低压电器柜 辅助变流器1 通风机1 通风机2 通风机3 冷却塔 辅助变流器2 通风机4 通风机5 通风机6 第三方设备柜 卫生间 空气管路柜 风源柜 蓄电池柜 电源柜 空压机与干燥器 空压机与干燥器 机械间内布置如下设备 1 牵引通风机 6台 装有轴流风机 牵引风机通过相应风道从侧墙小斜面吸风然后将冷风吹入牵引电机带走牵引电机工作时产生的热量 牵引电机通风支路的作用是冷却牵引电机 每一个牵引电机用一台通风机进行强迫通风冷却进行独立冷却 1 4 3 s 即6条独立风道 牵引电机通风机 从车顶侧吸入冷却空气 冷却相应的牵引电机 牵引通风机的主要性能参数如下 风量 1 4m3 s全压 3800Pa电机功率 13kW 2 主变流器柜 2台 负责牵引时通过主变压器将单相交流电逆变后给牵引电机供三相电 电制动时将牵引电机发的三相电逆变成单相电后通过主变压器反馈回接触网 牵引变流器采用模块化结构 四象限整流器和逆变器采用相同的变流模块 模块采用IGBT作为开关器件 直流环节电压为DC1800V 主电路采用四象限PWM整流器 VVVF逆变器模式 每个四象限整流器和一个逆变器组成一组供电单元 为一台牵引电机供电 控制方式为轴控 采用水冷散热 变流器柜内部最重要电气部件的布置结构 包含6个变流器模块 3个整流模块和3个逆变模块 传动控制单元 TCU 接触器 充放电电阻 过压斩波电阻 电压电流传感器 冷却风机 热交换器等部件 其中变流器模块等主要部件位于柜体前部 打开柜门可以方便地对其进行检修 变流器后部主要用于放置不需维护或很少维护的部件 如二次谐振电容器等 变流器左侧开有边门 用于检修斩波电阻 TGA9型牵引变流器柜外观 正面 牵引变流器输入端与主变压器的次边牵引绕组相连 并通过接触器分 合 通过四象限变流器将单相交流电压转变为稳定的中间直流电压 中间直流回路设有支撑电容 谐振电容 接地检测模块和保护模块等 中间电压经过PWM逆变器转换成三相频率和电压可变的输出电压供给三相异步牵引电机 牵引变流器 接触器KM1KM2KM3 变流器模块 3整流 变流器模块 1整流 变流器模块 1逆变 变流器模块 2逆变 变流器模块 2整流 TCU牵引单元 2 1 2变流器总体技术参数 3 冷却塔 2台 包含轴流风机 水泵和复合冷却器 其主要作用是冷却主变流器和主变压器的水路和油路 从而带走主变流器和主变压器工作时产生的热量 3 3通风冷却系统 1膨胀箱 水 2冷却泵 水 3复合散热器4副油箱 油 5液位指示器6空气减湿器7主冷风机 该通风支路的作用是冷却主变流器水和防冻液散热器和主变压器的油散热器组成的油水散热器 二台主变流装置采用水 乙二醇和纯水 循环冷却 冷却水再经复合冷却器冷却 复合冷却器采用二台冷却风机 10 5 3 s 进行独立冷却 水冷在上 油冷在下 冷却塔风机的主要性能参数如下 风量 10 5m3 s全压 1500Pa电机功率 28kW TGF54型辅助变流器 2个 辅助变流器主要功能是将机车单相AC470V电压经整流及逆变后变成3相AC440V电压 为机车压缩机电机等辅助设备提供电源 每台机车配置两台辅助变流器 其中一台为恒压恒频 CVCF 一台为变压变频 VVVF 每台辅助变流器由机车单独的辅助绕组供电 正常工况下 两台辅助变流器都工作时 CVCF工作于恒压恒频模式 VVVF工作于变压变频模式 当任意一台辅助变流器出现故障时 另一台只能工作于恒压恒频方式 电气性能参数额定容量248KVA额定输入电压单相交流 470V 30 24 额定输入电流326A输入电压频率50HZ输出电压CVCF 440V 10 10 VVVF 80 440V 10 10 输出频率CVCF 60Hz 1Hz 1Hz VVVF 10 60Hz 1Hz 1Hz 额定输出电流326A 辅助变流器的部件布置 制动柜正面 制动柜反面 制动柜 弹停风缸 辅助风缸 制动柜 压缩机及干燥器 数量为2套 负责压缩空气并进行干燥和过滤处理 卫生间 数量为1个 采用压力冲水 非直排式 具有压力冲水集便器 水箱 污物箱 显示面板 取暖器 通风排气扇 洗手台 节水水龙头 照明灯 废物收集装置 地漏 冲洗开关 排气照明开关 扶手等设施 工具柜 数量为1个 用于存放随车工具 其他 包括冰箱1个 微波炉1个 接地棒1根 登顶梯1套 机械室灯6个 受电弓阀板2个 压车铁4个等辅助设施 压缩机 当但总风压力低于680kPa 20kPa 启动两台压缩机打风 900kPa 20kPa停止打风 当总风压力低于750kPa 20kPa但不低于680kPa 20kPa时 启动非操纵端压缩机 900kPa 20kPa停止打风 当总风压力低于500kPa 20kPa 机车牵引封锁 干燥器 电源柜 控制电源柜 1个 含蓄电池充电机 将单相220V交流转换成110V直流 为机车提供110V电源 将110V直流转换成24V直流 为机车提供24V电源 对机车蓄电池进行充电管理 如均充 浮充 恒流充电 并显示 记录模块的运行状态 4 蓄电池柜 1个 装有48节DM170型蓄电池 为机车提供DC110V控制电源 5 风源柜 数量为1个 装有2个300L总风缸 复轨器 辅助风缸 辅助压缩机 压力开关和KM 2排风阀等部件 6 空气管路柜 1个 装有克诺尔CCBII制动机或者法维莱制动机的相关部件 7 第三方设备柜 1个 用于安装TAX2型机车安全信息综合监测装置 LKJ2000列车运行监控记录装置 机车综合无线通信设备 CIR 主机 JT C系列机车信号车载系统设备主机等部件 TGY03电源柜 AC DC模块 DC DC模块 监控模块 电源配电空开 1 2 4 3 6 7 5 TGY03型电源柜主要用于7200KW六轴交流传动电力机车 主要有两个部分的功能 一个是为机车内部电器提供控制电压 AC DC模块将单相交流220V电源变为直流110V电源 为机车提供110V电源 并为蓄电池组充电 同时电源柜上的DC DC模块将机车上的直流110V电源变为直流24V电源 为应急灯 仪表等设备提供电源 电源柜的另外一个功能是针对110V输出和24V输出进行一定的低压配电 充电部分由4个110V充电模块 1个24V模块和一个监控单元组成 统一安装在机箱的上半部分 每个充电模块为110V 22 5A 即电源柜的总容量为110V 90A 110V充电模块采用高频开关稳压方式 将单相交流220V输入电压变换成隔离的直流110V输出电压以满足蓄电池充电 设备使用等要求 4个相对独立的110V充电模块并联输出 并保证了输出的均流 该电源柜完全不同于传统的集中式电源柜 第一 模块式组合电源柜大大延长了平均故障间隔时间 部分模块的损坏不会导致整个充电机瘫痪 提高了充电系统的可靠性 第二 模块式组合电源柜可缩短平均修复时间 维修方便 只需更换故障模块 DC DC模块将输入的110V同样经过高频开关稳压方式输出DC24V 内部有两个相对独立的转换系统 这两个系统同样是并联输出 单个模块的功率为300W 可满足机车上24V负载的使用 两个转换系统互为热备份 提高了工作的可靠性 监控单元将主要负责对110V模块 24V模块进行管理 提供状态显示 故障记录 故障查询 充电管理等功能 电源柜的下方主要是低压配电部分 提供库内充电转换 110V输出电压配电 24V输出电压配电等功能 包括安装在柜门上的对外输出断路器 安装在柜内电器装配组件 在电源柜的最下方还有专供外部大线接线所用的接线端子 以及输入单相交流220V控制开关等 故障说明电源柜柜内的故障信号通过无源触头将各种故障信息发送到外部 电源柜共设置了AC DC模块故障 DC24V模块故障 输出过流故障 控制电压低于88V 控制电压低于77V 共5个状态信号报警 在关断机车蓄电池且等待10秒后 才允许重新闭合蓄电池 低压电器柜 主要装有如下功能电路的电器元件 辅助回路1 2电源接触器故障联络接触器库内动车切换开关压缩机接触器等DC110V配电单极断路器控制牵引风机 压缩机 水泵 油泵等辅助设备的过流 短路保护的三相断路器用于机车控制的CCU和MIO模块 电度表 在断路器安装板上共有7排安装导轨 低压柜中的所有断路器均在此处 其清单如下 TBQ35 8900 25型主变压器 TBQ35 8900 25型牵引变压器用于南车株洲电力机车有限公司生产的7200KW六轴货运电力机车 用来把接触网上取得的25kV高压电变换为各种类型低压电 以满足机车上牵引电机和各种辅助电气的工作需要 变压器卧式安装 吊挂在车体下 主变压器为心式变压器 2 3 4压力释放阀压力释放阀的型号是YSF5 70 50KJ 压力释放阀的作用是当变压器油箱内部因某种故障而使压力急剧增大 其压力达到标定值时 压力释放阀能迅速开启释放 从而防止变压器油箱破裂或爆炸 从压力释放阀排除的气体和油流排到车下 当恢复正常时 阀口关闭 压力释放阀动作时信号杆将弹起且不复位 压力释放阀性能参数 开启压力 70kPa关闭压力 37 5kPa对压力释放阀以每秒10kPa增压时 其打开速度小于2ms 1 密封圈 2 阀体 3 上罩 4 防雨罩 2 3 5电阻温度计电阻温度计外形如图所示 是用来测量变压器油箱内油温的 电阻温度计具有电接点 与机车计算机检测系统连接 计算机根据电阻温度计检测到的变压器油温来判断变压器的工作是否正常 电阻温度计 油流继电器油流继电器的型号为YJ 80A 其作用是检测油循环是否正常 因油流作用于油流继电器的叶片上 从而使油流继电器的微动开关动作 显示油循环正常 在变压器投入运行时 如果油流停止 或油流反向 油流继电器的微动开关不会动作 此时 机车上的计算机检测系统则判断变压器油泵异常 车下设备布置 牵引电动机 JD160A 牵引电机是机车进行机械能和电能相互转换的重要部件 它安装在机车转向架上 通过传动装置与轮对相连 机车在牵引状态时 牵引电机将电能转换成机械能 驱动机车运行 当机车在电气制动状态时 牵引电机将列车的机械能转化为电能 产生列车的制动力 本牵引电机用于7200KW六轴机车牵引 具有体积小 功率大 效率高 恒功范围宽 维护量小等优点 表2 1JD160A异步牵引电机技术参数表 结构及技术说明2 2 1定子定子由定子铁芯 定子绕组等零部件组成2 2 2转子转子由转轴 转子铁芯 压圈 导条 端环和内油封等组成 图2 1定子结构图1 接线盒 2 定子铁芯 3 支撑架 4 端箍 5 定子绕组 6 槽楔 2 3 1牵引电机的主要运行原理定子通上三相交流电后 在气隙中产生旋转的磁场 该磁场切割转子导条后在转子导条中产生感应电流 带电的转子导条处于气隙旋转磁场中就要产生电动力 使转子朝定子旋转磁场的同一方向旋转 由于转子导条中的电流是因转子导条切割由定子绕组产生的气隙磁场才感应产生的 所以转子的转速只能低于气隙旋转磁场的转速 永远不可能与其同步 否则转子导条与气隙磁场同步旋转 转子导条不再切割磁场产生感应电流和产生电动力了 转子也不可能旋转了 所以称按这种原理运行的电机为异步电动机 2 3 2牵引电机的调速原理现在机车用异步牵引电机调速普遍采用变频变压调速技术 异步电机转速 电动势和电磁转矩公式如下 转速n 60f p 1 s 电动势E1 4K1fNsKdp1 电磁转矩Tem C IrCOSn 转速 f 定子频率 s 转差率 p 电机极对数 E1 电动势 K1 波形系数 Ns 每相串联匝数 Kdp1 绕组系数 磁通 Tem 电磁转矩 C 常数 Ir 转子电流 COS 功率因数 改变定子频率即可改变电机转速 随着定子频率的增加 电机转速相应增加 如果电压不增加 将导致电机磁场减弱 电机转矩将降低 电机磁场降到很低时 电机不能输出足够的转矩 不能满足负载要求 另一方面 低频起动时 如果电压很高 将导致电机过分饱和 因此异步电机变频时 电压也应在一定范围内保持一定比例的变化 这种调速方式称之为变频变压调速 异步牵引电机变频调速主要采用了恒转矩变频调速 恒磁通变频调速的一个区段 磁通和电流不变 恒磁通变频调速 恒功率变频调速等调速方式 异步电机牵引与再生制动原理 在1 s 0的范围内 电磁转矩与转子转向相同 它拖动转子旋转 电机从逆变器吸收电能转换为机械能 克服机车阻力驱动机车运行 处于电动机运行状态 s 1为起动运行状态 在s 0的范围内 转子转向与定子旋转磁场一致 转子转速n大于电机同步转速n1 电磁转矩与转子转向相反 它阻碍转子旋转 电机将机车机械能转换为电能传送给逆变器 对机车产生制动转矩 电机处于发电机运行状态 称之为再生制动 车钩装置功能及用途车钩装置的功能是使机车和车辆 或机车 之间实现连挂 并且传递和缓和列车在运行 制动或在调车作业时所产生的牵引力和冲击力 车钩装置安装在车体底架两端牵引梁的车钩箱内 a 产品特点 容量大 阻抗小 结构简单 性能稳定 b 主要用途及适用范围 用于机车车辆起连挂和传递力的作用 c 型号 内燃 电力机车E级钢车钩及13B型钩尾框 2 2结构及技术说明7200KW六轴机车采用的是内燃 电力机车E级钢车钩及13B型钩尾框 车钩装置由车钩钩体 钩锁 钩锁推铁 钩舌推铁 钩尾框 钩舌 钩尾销 钩尾销螺栓等组成 车钩通过钩尾销与钩尾框连成一体 在钩尾框内安装有从板和QKX100型缓冲器 车钩钩肩距牵引梁前端冲击座 90mm 钩身装入牵引梁车钩箱内以保持钩体位置正确 车钩尾部设有扁销孔 以便通过扁销与钩尾框连接 车钩是利用钩舌与钩舌间的相互啮合来实现连挂牵引作用 表4 1操作及操作控制步骤 QKX100型缓冲器功能及用途QKX100型缓冲器安装在机车车体的车钩箱里面 当机车牵引或制动时缓冲器对车钩产生的冲击起缓冲吸能作用 主要包括以下方面内容 a 产品特点 容量大 阻抗小 结构简单 性能稳定 b 主要用途及适用范围 用于机车车辆起缓冲吸能作用 c 型号 QKX100 工作原理缓冲器是利用其核心部件 弹性胶泥芯子在受到冲击时的胶泥之间的相互摩擦运动而将外界冲击能量消耗的原理 拆检未发现弹性胶泥缓冲器异常磨耗或胶泥泄漏情况时 弹性胶泥缓冲器可继续装车使用 功能及用途变形单元主要应用于HXD1C交流电力机车上 其具有容量大 结构简单 性能稳定 安装拆卸方便等特点 变形单元安装在机车钩缓装置的后面 固定在车钩箱中 变形单元将车辆运行时产生的压缩力传递至底架 变形单元的主要功能是在机车车辆超速冲击或事故状态下 产生动作以吸收大量能量 达到对机车车辆实施意外保护的目的 保证其在承受1500kN的静压力作用时 变形元件安全 不发生塑性变形 不损害其正常功能 2 3变形单元工作原理在机车进行紧急制动或发生意外情况下 当机车车钩处所受到的冲击或碰撞能量超过车钩缓冲器所能承受的最大能量情况下 此时缓冲器将转为刚体 变形单元的吸能钢管开始轴对称屈曲变形吸收较大的冲击能量 可有效的保护机车车体上的车钩 牵引梁 车体底架