專利名稱：移動式干阻試驗車設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機車測試設備，特別是涉及一種測試機車性能的移動式干阻試驗車設備。
目前國內(nèi)廣泛使用的機車的水阻試驗裝置，因水槽容積所限，如果沒有相應的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，在做機車負載試驗時，會因水溫變化快，電阻值不穩(wěn)定而造成測試不準確。如加大水槽并設置冷卻水循環(huán)系統(tǒng)則要增加投資，而且占地面積太大，消耗大量水源。這對北方缺水地區(qū)，有著很大的影響。水阻試驗還因電阻值受物理與化學因素影響，變化大，不穩(wěn)定。測量精度差，測試速度慢，效率低，在高電壓小電流時容易產(chǎn)生汽泡與飛狐。為做大電流有時又要加鹽。這樣無形中又對水阻箱和極板加大了損失，如果長時間做大功率的試驗，水阻試驗就難以實現(xiàn)。
本實用新型的目的是提供一種移動式干阻試驗車設備，采用干電阻負載做機車試驗負載，利用干電阻熱穩(wěn)定性好、便于計算機檢測與控制的特點，來實現(xiàn)對機車柴油機發(fā)電機組輸出特性速度、精確測試。
本實用新型的原理是以干電阻負載試驗裝置(以下稱干電阻)代替水電阻進行機車模擬負載試驗，將機車柴油發(fā)電機組輸出的電功率消耗在強迫風冷卻的耗功電阻上。試驗時負載電阻阻值的調(diào)節(jié)是通過若干個接觸器的通斷閉合，根據(jù)測試機車的不同工況要求逐步改變諸多個電阻元件的串，并聯(lián)來實現(xiàn)。負載的變化是連續(xù)有級的，是在機車負載輸出不斷開的情況下進行的。
本實用新型的移動式干阻試驗車設備包括一個耗功電阻箱，與被測試機車柴油機的牽引發(fā)電機的功率輸出端連接，以作為測試負載；一個控制系統(tǒng)，其控制輸出端端與功耗電阻箱的受控端連接，以便根據(jù)測試機車的工況要求改變上述功耗電阻箱中接觸開關的切換，使功耗電阻箱的阻值連續(xù)有級的改變；一個計算機數(shù)據(jù)采集與輸出裝置，其輸入端分別連接功耗電阻箱的功耗值檢測輸出端和被測機車的電參數(shù)檢測輸出端以及非電量參數(shù)檢測輸出端，它接收被測試機車的電參數(shù)、非電量參數(shù)和耗功電阻箱的功耗值，經(jīng)計算機處理后輸出，并且在需要自動改變工況時向控制裝置提供自動改變工況的數(shù)據(jù)；一個風冷系統(tǒng)，設置在功耗電阻箱內(nèi)，對功耗電阻箱進行強迫冷卻；一個操作臺，其手動操作端連接控制裝置的工況操作輸入端，其報警端和對機車調(diào)速器的控制輸入端分別連接控制系統(tǒng)的保護輸出端，該操作臺對控制系統(tǒng)進行人工手動控制，使控制系統(tǒng)根據(jù)人工控制連續(xù)有級地改變功耗電阻箱的阻值，并根據(jù)控制系統(tǒng)的保護電路的保護輸出信號進行報警和控制被測試機車的調(diào)速器，以便在風冷系統(tǒng)和功耗電阻箱異常時降低機車柴油機的轉速以保證機車的安全。
本實用新型的移動式干阻試驗車設備的控制系統(tǒng)包括一個保護電路，對風冷系統(tǒng)提供風扇保護和對功耗電阻箱提供過流保護。
本實用新型的移動式干阻試驗車設備的功耗電阻箱包括六組串聯(lián)連接的電阻串，每一組電阻串由相互串聯(lián)的第一至第六電阻和相應的第一至第七接觸開關組成。
本實用新型的移動式干電阻試驗車設備主要用于對大修，中修后和更換大型配件后完成對機車負載性能的考核。它完成柴油機負載磨合，主發(fā)電機外特性調(diào)整及中修規(guī)程所要求的其它試驗項目，完成各種信號參數(shù)的調(diào)試，檢測，顯示，打印記錄并繪制機車外特性恒功率曲線。試驗過程可手動控制試驗機車的負載輸出在不同的工況，也可以按程序由計算機自動控制，實現(xiàn)試驗過程與檢測自動化，提高試驗效率與精度。此外該移動式干電阻試驗車設備是一套完全獨立的測試平臺，有自備的電源，風源，不需電力增容，不受工作場地的限制。由于采用干阻作為機車試驗負載，因而徹底改變了水阻耗費大量水源和加大電力的矛盾。對北方缺水地區(qū)，以及對大中城市，地區(qū)等對環(huán)境條件要求嚴格的機務段和機車研究試驗部門有廣泛的使用價值。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。


圖1是說明本實用新型整體配置的方框圖；圖2是說明圖1中的功耗電阻箱、分冷系統(tǒng)的結構的電路圖；圖3是顯示控制裝置對功耗電阻箱進行控制的接觸開關閉合表。
參見圖1，本實用新型的移動式干阻試驗車設備包括一個耗功電阻箱，一個控制系統(tǒng)，一個風冷系統(tǒng)，一個計算機數(shù)據(jù)采集與輸出裝置，和一個操作臺。
功耗電阻箱作為機車的試驗負載與被測試機車柴油機的牽引發(fā)電機的功率輸出端連接，在控制系統(tǒng)的控制下改變負載阻值，并向計算機數(shù)據(jù)采集和輸出裝置輸出功耗值，該功耗電阻箱還向控制系統(tǒng)提供過流保護信號。
控制系統(tǒng)根據(jù)被測試機車的工況要求改變功耗電阻箱的阻值，使功耗電阻箱的阻值連續(xù)有級地改變，該控制系統(tǒng)包括一個接收功耗電阻箱的過流保護信號和風冷系統(tǒng)的風扇保護信號的保護電路，在功耗電阻箱和風冷系統(tǒng)出現(xiàn)異常時提供保護。所述的保護電路可以由繼電器構成。
計算機數(shù)據(jù)采集與輸出裝置，接收被測試機車的電參數(shù)、非電量參數(shù)和耗功電阻箱的功耗值，經(jīng)計算機處理后輸出(打印和/或顯示)所采集的數(shù)據(jù)，并且自動改變工況以供應給控制系統(tǒng)。
風冷系統(tǒng)對功耗電阻箱進行強迫冷卻，當風冷系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，向控制系統(tǒng)提供風扇保護信號。
本實用新型的移動式干阻試驗車設備還包括一個操作臺，對控制系統(tǒng)進行人工手動控制，使控制系統(tǒng)根據(jù)人工控制連續(xù)有級地改變功耗電阻箱的阻值，并根據(jù)控制系統(tǒng)的保護電路的保護輸出信號進行報警和控制被測試機車的調(diào)速器，以便在風冷系統(tǒng)和功耗電阻箱異常時降低機車柴油機的轉速以保證機車的安全。
參見圖2，功耗電阻箱包括六組串聯(lián)連接的電阻串，其中，第一電阻串由相互串聯(lián)的電阻1R11、1R12、1R21、1R22、1R31、1R32和相應的接觸開關1ZC1、1ZC2、1ZC3、1ZC4、1ZC5、1ZC6、1ZC7組成，第二電阻串由相互串聯(lián)的電阻2R11、2R12、2R21、2R22、2R31、2R32和相應的接觸開關2ZC1、2ZC2、2ZC3、2ZC4、2ZC5、2ZC6、2ZC7組成，第三電阻串由相互串聯(lián)的電阻3R11、3R12、3R21、3R22、3R31、3R32和相應的接觸開關3ZC1、3ZC2、3ZC3、3ZC4、3ZC5、3ZC6、3ZC7組成，第四電阻串由相互串聯(lián)的電阻4R11、4R12、4R21、4R22、4R31、4R32和相應的接觸開關4ZC1、4ZC2、4ZC3、4ZC4、4ZC5、4ZC6、4ZC7組成，第五電阻串由相互串聯(lián)的電阻5R11、5R12、5R21、5R22、5R31、5R32和相應的接觸開關5ZC1、5ZC2、5ZC3、5ZC4、5ZC5、5ZC6、5ZC7組成，第六電阻串由相互串聯(lián)的電阻6R11、6R12、6R21、6R22、6R31、6R32和相應的接觸開關6ZC1、6ZC2、6ZC3、6ZC4、6ZC5、6ZC6、6ZC7組成。這六組電阻串分別經(jīng)各自的一個接觸開關，例如第一組的開關1ZC1、第二組的開關2ZC1、第三組的開關3ZC1、第四組的開關4ZC1、第五組的開關5ZC1、第六組的開關6ZC1相互并聯(lián)，以形成被試驗機車柴油機的牽引發(fā)電機的負載電阻。每個電阻串的結構都是相同的，因此，在這里主要分析第一電阻串的結構。如上所述，第一電阻串由六個依次串接的第一電阻1R11、第二電阻1R12、第三電阻1R21、第四電阻1R22、第五電阻1R31、第六電阻1R32和相應的第一接觸開關1ZC1、第二接觸開關1ZC2、第三接觸開關1ZC3、第四接觸開關1ZC4、第五接觸開關1ZC5、第六接觸開關1ZC6、第七接觸開關1ZC7組成。第一開關1ZC1、第二開關1ZC2、第三開關1ZC3、第五開關1ZC5的一端相互相連，并經(jīng)過分流器FL1連接輸入端(-)；第一開關1ZC1的另一端連接第一電阻1R11的前端(即，電阻串的一個端口)，第二開關1ZC2的另一端連接第二電阻1R12與第三電阻1R21的結點，第三開關1ZC3的另一端連接第三電阻1R21與第四電阻1R22的結點，第五開關1ZC5的另一端連接第四電阻1R22與第五電阻1R31的結點。第四開關1ZC4、第六開關1ZC6、第七開關1ZC7的一端分別經(jīng)過一個熔斷器連接輸入端(+)；第四開關1ZC4的另一端連接第一電阻1R11的前端，第六開關1ZC6的另一端連接第三電阻1R21與第四電阻1R22的結點，第七開關1ZC7的另一端連接第一電阻1R11與第二電阻1R12的結點。此外，根據(jù)控制關系，第一電阻串與第二電阻串形成第一同步調(diào)節(jié)電阻單元，第三電阻串與第四電阻串形成第二同步調(diào)節(jié)電阻單元，第五電阻串與第六電阻串形成第三同步調(diào)節(jié)電阻單元。這里所述的同步調(diào)節(jié)電阻單元是由兩個電阻串組成的，并且這兩個電阻串的對應接觸開關同時閉合或斷開，比如接觸開關1ZC1與2ZC1同時閉合或斷開，1ZC2與2ZC2同時閉合或斷開，…1ZC7與2ZC7同時閉合或斷開。
控制裝置由繼電器組件編輯成邏輯電路。它接受操作臺的控制按鈕的控制，根據(jù)模擬機車負載恒功率外特性曲線的需求，控制主接觸器完成復聯(lián)電阻值，達到恒功率曲線的實現(xiàn)。當控制裝置采用可編程控制器時，則接受計算機數(shù)據(jù)采集和輸出裝置的控制。控制裝置的電路結構屬于現(xiàn)有技術。本技術領域的普通技術人員根據(jù)控制邏輯關系可以實現(xiàn)適于本實用新型的控制裝置，例如，根據(jù)控制關系組合(配置)控制功耗電阻箱的各個接觸開關的若干繼電器組件，或者編寫可編程控制器用于控制功耗電阻箱的各個接觸開關的程序。
下面結合圖3和圖2說明控制裝置對功耗電阻箱的控制過程。
如圖3所示，控制裝置執(zhí)行15個機車工況點的控制，它通過控制接42個觸開關1ZC1至6ZC7的閉合或斷開來實現(xiàn)對功耗電阻箱的控制。在圖3的表中，“對鉤”標記為接觸開關閉合，“空白”為斷開。從該表中可以看出第一電阻串與第二電阻串的接觸開關是同時閉合或斷開的，第三電阻串與第四電阻串的接觸開關是同時閉合或斷開的，第一電阻串與第二電阻串的接觸開關是同時閉合或斷開的，因此第一電阻串與第二電阻串形成第一同步調(diào)節(jié)電阻單元，第三電阻串與第四電阻串形成第二同步調(diào)節(jié)電阻單元，第五電阻串與第六電阻串形成第三同步調(diào)節(jié)電阻單元。在第一工況點，只有第一電阻串的第一開關1ZC1和第二電阻串的第一開關2ZC1(下面稱為第一同步調(diào)節(jié)電阻單元第一同步開關1ZC1-2ZC1，以下類推)閉合，因此功耗電阻箱的阻值是第一和第二電阻串的并聯(lián)值(兩個電阻串的并聯(lián)值，約0.95歐姆)3R(R是一個電阻的阻值，在該電阻箱中所有電阻的阻值均相等)。在第二工況點，第一同步調(diào)節(jié)電阻單元第一同步開關1ZC1-2ZC1與第二同步調(diào)節(jié)電阻單元第一同步開關3ZC1-4ZC1同時閉合，因此阻值是四個電阻串的并聯(lián)值3R/2，約為0.48歐姆。在第三工況點，第一同步調(diào)節(jié)電阻單元第一同步開關1ZC1-2ZC1和第二同步調(diào)節(jié)電阻單元第一同步開關3ZC1-4ZC1與第二同步調(diào)節(jié)電阻單元的第一同步開關5ZC1-6ZC1同時閉合，因此阻值是六個電阻串的并聯(lián)值R，約為0.32歐姆。在第四工況點，同步開關1ZC2-2ZC2閉合，同步開關1ZC1-2ZC1、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持閉合，此時，第一同步調(diào)節(jié)電阻單元變成第一電阻串的第三至第六電阻與第二電阻串的第三至第六電阻的并聯(lián)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為6R/7，約為0.27歐姆。在第五工況點，同步開關3ZC2-4ZC2閉合，同步開關1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持閉合，此時，第一至第四電阻串分別為的第三至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為4R)，第五至第六電阻串為第一至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為6R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為3R/4，約為0.24歐姆。在第六工況點，同步開關1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、5ZC1-6ZC1保持閉合，同步開關5ZC2-6ZC2閉合，此時，第一至第六電阻串分別為第四至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為4R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為2R/3，約為0.21歐姆。在第七工況點，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2保持閉合，1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3閉合，使第一至第六電阻串分別為第三至第六電阻的串聯(lián)(阻值為3R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/2，約為0.16歐姆。在第八工況點，開關1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持閉合，1ZC4-2ZC4閉合，使第一第二電阻串分別為第一至第三串聯(lián)電阻與第四至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為3R/2)，第三至第六電阻串分別為第三至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為3R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為3R/8，約為0.12歐姆。在第九工況點，開關1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持閉合，3ZC4-4ZC4閉合，使第一至第四電阻串分別為第一至第三串聯(lián)電阻與第四至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為3R/2)，第五至第六電阻串分別為第三至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為3R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為3R/10，約為0.095歐姆。在第十工況點，開關1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3保持閉合，5ZC4-6ZC4閉合，使第一至第六電阻串分別為第一至第三串聯(lián)電阻與第四至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為3R/2)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/4，約為0.079歐姆。在第十一工況點，開關1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3、5ZC4-6ZC4保持閉合，1ZC5-2ZC5、3ZC5-4ZC5閉合，使第一至第四電阻串分別為第一至第三串聯(lián)電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為6R/5)，第五至第六電阻串分別為第三至第六電阻的串聯(lián)(阻值分別為3R/2)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為3R/14，約為0.064歐姆。在第十二工況點，開關1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC4-6ZC4保持閉合，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5閉合，使第一至第六電阻串分別為第一至第二串聯(lián)電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/6，約為0.053歐姆。在第十三工況點，開關1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持閉合，1ZC6-2ZC6閉合，使第一和第二電阻串分別為第一至第二串聯(lián)電阻、第三電阻、第四電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(四個電阻支路的并聯(lián))(阻值分別為R/3)，第三至第六電阻串分別為第一至第二串聯(lián)電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為R)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/10，約為0.032歐姆。在第十四工況點，開關1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持閉合，3ZC6-4ZC6、5ZC6-6ZC6閉合，使第一和第六電阻串分別為第一至第二串聯(lián)電阻、第三電阻、第四電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為R/3)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/18，約為0.018歐姆。在第十五工況點，接觸開關變成1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、1ZC7-2ZC7、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、3ZC5-4ZC5、3ZC6-4ZC6、3ZC7-4ZC7、5ZC1-6ZC1、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5、5ZC6-6ZC6、5ZC7-6ZC7閉合，使第一和第六電阻串分別為第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻與第五至第六串聯(lián)電阻的并聯(lián)(阻值分別為2R/9)，因此第一、第二、第三同步調(diào)節(jié)電阻單元的組合(并聯(lián))電阻值為R/27，約為0.013歐姆。
由此可見，控制裝置通過改變功耗電阻箱中的接觸開關可以得到與十五個工況點相對應的負載電阻值，而且接觸開關在每個工況點切換時至少要保持上一個工況點的一組接觸開關的閉合，因此就實現(xiàn)了利用干電阻(而不是水電阻)連續(xù)對機車的特性試驗。
此外在圖2中，功耗電阻箱的功耗值分別由電壓表VF、電流表AF測量。對電阻強迫冷卻的風冷系統(tǒng)由風扇電機1D至6D及差動繼電器CJ1至CJ3組成，其中差動繼電器CJ1是第一同步調(diào)節(jié)電阻單元(即，第一、第二電阻串)的風扇保護部分，差動繼電器CJ2是第二同步調(diào)節(jié)電阻單元(即，第三、第四電阻串)的風扇保護部分，差動繼電器CJ3是第三同步調(diào)節(jié)電阻單元(即，第五、第六電阻串)的風扇保護部分，當某個同步調(diào)節(jié)電阻單元的風扇電機(例如D1、D2)異常時，流過差動繼電器CJ1兩個線圈(S1-S2、S2-S1)的電流不平衡，使該繼電器的接點動作，由保護電路通過操作臺提供風扇電機保護。功耗電阻箱的過流保護是由串接在各個電阻串中的過流繼電器GL1至GL6完成的，當某個電阻串的工作電流超過上限值時，過流繼電器工作，由保護電路通過操作臺提供過流保護。
權利要求1.一種移動式干阻試驗車設備，其特征在于包括一個耗功電阻箱，與被測試機車柴油機的牽引發(fā)電機的功率輸出端連接；一個控制裝置，其控制端與功耗電阻箱的受控端連接；一個計算機數(shù)據(jù)采集與輸出裝置，其輸入端分別連接功耗電阻箱的功耗值檢測輸出端和被測機車的電參數(shù)檢測輸出端以及非電量參數(shù)檢測輸出端；一個風冷系統(tǒng)，設置在功耗電阻箱內(nèi)；一個操作臺，其手動操作端連接控制裝置的工況操作端，其報警端和對機車調(diào)速器的控制輸入端分別連接控制系統(tǒng)的保護輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動式干阻試驗車設備，其特征在于控制裝置包括一個保護電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的移動式干阻試驗車設備，其特征功耗電阻箱包括六組串聯(lián)連接的電阻串，每一組電阻串由相互串聯(lián)的第一至第六電阻和相應的第一至第七接觸開關組成。
專利摘要本實用新型涉及一種測試鐵路機車柴油機試驗特性的移動式干阻試驗車設備,主要包括:一個耗功電阻箱,與被測試機車柴油機的牽引發(fā)電機的功率輸出端連接,以作為測試負載;一個控制系統(tǒng),根據(jù)測試機車的工況要求改變上述功耗電阻箱的阻值,使功耗電阻箱的阻值連續(xù)有級的改變;一個計算機數(shù)據(jù)采集與輸出裝置,接收被測試機車的電參數(shù)、非電量參數(shù)和耗功電阻箱的功耗值,經(jīng)計算機處理后輸出,并且在需要自動改變工況時向控制裝置提供自動改變工況的數(shù)據(jù);和一個操作臺,對控制系統(tǒng)進行人工手動控制。
文檔編號G01M17/00GK2480826SQ0026771
公開日2002年3月6日 申請日期2000年12月26日 優(yōu)先權日2000年12月26日
發(fā)明者洪曉涵, 崔衛(wèi) 申請人:北京鐵路分局豐臺機務段