BS-1200型边坡清筛机电气系统研究

引言

BS-1200型边坡清筛机(以下简称"边坡车"）是以美国LORAM公司生产的SBC21型边坡清筛机为基础,结合我国铁路实际运行情况研制开发的国产化大型养路机械。

电气系统是边坡车的核心,主要包括供电系统、PLC控制系统、车内通信、安全联锁及行车安全设备等。

1结构简介

如图1所示,边坡车由装载车、筛分车和两车连接电气系统三部分组成。

(1）装载车由前转向架、动力间、液压泵室、驾驶室A、电气控制柜、作业控制台、挖掘斗轮、横向输送带、燃油箱、后转向架、1#输送带、走行控制台等几部分组成。边坡车的控制与显示采用PLC控制系统,是整车核心,实现牵引运行和作业低速走行控制,冷却风扇控制,牵引/作业工况下的顺序逻辑控制、安全联锁控制等,显示作业车运行状态,具有故障保护及显示功能和故障处理指导功能。

(2）筛分车由2#输送带、前转向架、辅助发电机组、回填装置、振动筛装置、整形装置、驾驶室B、走行控制台、清扫轮、后转向架、作业控制台、旋转输送带、污土输送带等几部分组成。辅助发电机组为整车总电源,发出来的电分别分配给装载车和筛分车,再由负荷分配中心分配给各控制支路。

(3）两车连接是装载车和筛分车之间联锁控制信号。

2供电系统

主要由辅助发电机组完成供电,辅助发电机组发出来的AC220V/50Hz交流电分别分配给装载车和筛分车的总控箱,再分配给控制回路。供电系统由蓄电池控制电路、DC24V、DC12V、DC10V、DC5V供电系统和AC220V/50Hz供电系统组成,如图2所示。

2.1DC24V蓄电池供电系统

用于主发柴油机启动时给柴油机控制器提供电源,同时为整车的安全联锁控制电路和无火回送轴温报警系统提供电源。2.2AC220V/50Hz供电系统

车上设有辅助发电机组,给空调机组(冷暖）、加热装置、电暖风机、司机室增压器、应急泵、水泵以及作业照明系统提供电源。

2.3DC24V供电系统

负载有PLC控制系统、人机界面、控制继电器、液压系统阀驱动模块、刮雨器、除霜风扇等。

2.4其他负载供电系统

其他供电系统有DC12V、DC10V、DC5V,分别为司机室内控制台上的操作手柄提供电源。

3PLC控制系统

控制与显示采用PLC控制系统。

PLC控制系统的核心任务:根据司机指令通过柴油机控制器和传动箱控制器(或低速走行控制器）完成对柴油机和液力传动箱(或低速走行液压泵）的实时控制,牵引/作业运行的实时控制,冷却风扇控制,牵引/作业工况下的顺序逻辑控制、安全联锁控制等,显示边坡车运行状态,具有故障保护及显示和故障处理指导功能。

3.1系统组成

主要由触摸显示屏、INTERNET通信模块、CPU、数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、温度采样模块、高速计数模块及隔离电源等组成,如图3所示。

3.2功能描述

3.2.1主要功能

网络功能:柴油机控制:传动箱控制:低速走行控制:作业工况各工作装置顺序逻辑控制:液压油冷却风扇控制:空转保护控制:空气制动与液力制动联锁控制:安全联锁控制:牵引/作业工况时,离/合齿控制:故障分级及保护:轮径手动修正功能:机车运行参数显示记忆功能:转储功能:两车间逻辑控制。

3.2.2显示信息

故障信息:机车走行速度、柴油机转速、运行工况、日期:机车运行方向:蓄电池电压:发动机转速、运行总时间、油压、冷却液温度、燃油消耗量:液压油箱温度、液压油箱油位、环境温度、轴承温度:运行里程累积:挖掘轮和松碴器位移、各工作装置液压系统补油压力和负载压力:各工作装置限压值、自动停机限压值:各工作泵和马达最小最大电流标定、液压油冷却风扇标定、编码器标定:PLC各卡槽信息显示。

3.2.3自我诊断

各种故障信息包括故障名称、故障发生时间、故障确认时间。报警信息包括:整机覆盖报警:变速器状态报警:液压油油位低报警:液压油无油温信号、油温高报警:液压系统故障:紧急停机报警:交权控制失效报警:制动缸无压力报警:操纵手柄无效报警:发动机冷却温度高、油压低、油压高、蓄电池电势低、发动机转速超限报警。

3.2.4监测状态

轴承温度:挖掘轮、松碴器横向与纵向位移量:各工作装置作业速度:列车重要运行数据的状态:柴油机运行数据。

4车内通信

分别在驾驶室A和驾驶室B内,通过两车连接电气实现走行或作业模式下,两车司机之间的内部沟通联系通话。

5安全联锁控制

分为机械锁定控制、紧急停车控制、行车安全控制系统、无火回送轴温报警系统等。

5.1机械锁定控制

指机车被禁用,禁用行驶和液压功能,但允许发动机怠速运转。(1）在进行日常检查及灯具维护时需禁用机车,以保证操作人员安全。(2）机械锁定开关分别位于走行控制台和作业控制台以及工作装置两侧,工作人员在进行日常检查时,须注意将此开关旋转至锁定位并挂牌上锁,避免其他人误动作,完成维护后方可解锁。(3）复位按钮仅位于装载车司机室,绿色指示灯亮表示车可被正常操作。(4）仅用于检查,不用于维修。

5.2紧急停车控制

指在非正常情况下快速关闭系统,关闭主发动机和发电机。在紧急停车期间,液压动力快速消除,这样就无法产生负载。随即实施停车制动并关闭所有功能(依靠蓄电池24V电压供电的烟雾报警器和照明灯除外）。

(1）按下控制元件附近的"紧急停车"按钮(分别位于装载车和筛分车司机室的走行控制台及作业控制台）。(2）通过系统软件做出反应:如果系统软件检测到超出系统安全限制出现故障,则系统软件将启动紧急停车。(3）复位:在紧急停车后按此按钮可将机车复位。从任何驾驶室发出紧急停车命令后,"紧急停车复位"按钮亮起。"机车紧急停车"按钮复位后必须按下"紧急停车复位"按钮,让机车在紧急停车后启动。

5.3行车安全控制系统

行车安全设备工作电源为DC24V。由GYK轨道车运行控制设备和wTTJ-G机车综合无线通信设备等组成,系统能够适应自动及半自动闭塞方式,适应各种信号制式。

5.4无火回送轴温报警系统

根据TB/T3057一2002《机车轴承温度监测报警装置技术条件》和TB/T2226一2002《铁道客车用集中轴温报警器技术条件》,轴温报警器具有轴温信息监测、显示、声光报警、轴温信息记录、数据转储以及长时间无火挂运等功能。

6主控权控制

驾驶室A和驾驶室B拥有主控权控制,通过工况的判断以及控制权选择保证只有一处能实现行车控制。

(1）当驾驶室A为前导时,将驾驶室A走行控制台上的前导/后随选择开关置前导位,同时驾驶室B走行控制台上的前导/后随选择开关置后随位,方能保证驾驶室A掌握主控权,控制走行方向。

(2）当驾驶室B为前导时,将驾驶室B走行控制台上的前导/后随选择开关置前导位,同时驾驶室A走行控制台上的前导/后随选择开关置后随位,方能保证驾驶室B掌握主控权,控制走行方向。

7结论

(1）PLC控制系统可以对边坡清筛机各工作装置进行实时控制,对各种工况信息进行实时监控和报警,现场工作人员能及时发现并处理设备运行故障,提高了工作效率。

(2）BS-1200型边坡清筛机完成了通电、发动、型式等试验,运用过程中各工作装置的功能实现到位,达到各项指标要求,电气系统稳定可靠,取得了很好的效果。