北京交通大学调研报告柴油机疑难处理.docx
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北京交通大学调研报告柴油机疑难处理
调研报告
年级:
专业:
层次:
学号:
姓名:
远程与继续教育学院
北京交通大学
调研单位评议表
年级
铁道机车车辆
姓名
调研单位
京铁运输公司
调研起止时间
调
研
单
位
意
见
调研单位盖章
年月日
北京交通大学
调研报告成绩评议表
年级
层次
专业
学号
姓名
题目
内燃机车电阻制动与电路和机车柴油机的知识
评
阅
教
师
意
见
成绩评定:
评阅教师:
2011年月日
内燃机车制动与制动电路和机车柴油机的知识
一、调研目的
掌握内燃机车的各个电器的概念和熟悉工作原理,熟练掌握柴油机启动、机车启动的操作及电路原理。
掌握机车保护电路原理会熟练使用示灯查找电路故障。
熟练掌握JZ-7制动机七步闸试验方法
二、调研方法
在公司请教各岗位师傅和自己亲身的实践
三、调研的内容及过程
3.1内燃机车电阻制动与电阻制动电路图
电阻制动是机车电气制动方式的一种,它是利用直流电机的可逆原理,在制动工况时将直流牵引电动机改为直流发电机。
通过轮对将列车的动能转变为电能,消耗在制动电阻上,再以热能的形式逸散到大气中。
在这个过程中,牵引电动机轴上所产生的反力矩作用于机车动轮上而产生制动力。
采用电阻制动具有很多优点,可以提高机车在长大下坡道上的运行速度,大大降低闸瓦和轮箍的磨损。
最小限度地使用空气制动,使闸瓦和轮箍的发热减少,确保列车有足够的缓解充风时间,提高使用空气制动时的制动效果。
尤其是采用了两级电阻制动以后,大大提高了机车在低速运行区的电气制动力。
能够满足铁路自动闭塞区、施工区段慢行以及进站侧线停车的需要。
这样不但增加了行车的安全性,而且可以加大行车密度,提高运输能力。
如果电阻制动装置出现故障不能使用,上述优点将不能体现。
本人从东风4B型内燃机车电阻制动装置的基本原理入手,结合工作中遇到的实际问题,对东风4B型内燃机车电阻制动装置出现的常见故障原因进行分析,并总结出一些比较有效的查找和处理方法。
3.2内燃机车柴油机
机车运行中柴油机是内燃机车的动力,装置,柴油机气缸燃烧工作品质的好坏,直接影响到柴油机的可靠性和经济性。
柴油机燃烧室内的工作状态只能通过排气颜色,牵引发电机输出功率,喷油泵齿条供油刻线来判断。
柴油机排气颜色不仅反应了燃烧品质的优劣,而且能够反应出柴油机各有关部件出现的故障,因此柴油机排气颜色是鉴别柴油机工作状态是否正常的重要标志之一。
机车乘务员如能正确掌握一定鉴别和判断方法,就能及时发现故障所在,从而控制机破临修的发生率,这对安全生产是非常有益的。
机车运行中,柴油机冒黑烟
柴油机排气冒黑烟说明喷入气缸内燃油未完全燃烧,未燃烧的燃油在高温缺氧情况下,被炭化随废气排出形成黑色。
引起柴油机冒黑烟的主要原因如下:
若柴油机提手柄升速瞬间冒黑烟,是联合调节器升速针阀或步进电机驱动器的升速脉冲频率等调整不当。
因增压器的加速性能较差,柴油机升速时增压器转速变化跟不上柴油机的转速变化,从而因空气量不足造成瞬间燃烧不良冒黑烟,待增压器转速达到要求时,并满足柴油机升速后燃烧需要的空气量时,冒黑烟消失。
若柴油机转速偏低,观察柴油机的机械转速表指示明显低于标定转速时,各喷油泵齿条已拉到最大供油刻线,说明柴油机已经过载,可仔细听柴油机的运转声音,如声音异常,有可能是柴油机的主要零部件发生故障,如抱轴、抱缸等造成摩擦功增大使柴油机过载,此时应停机检查。
若柴油机运转声音正常并无异音,可检查各缸喷油泵供油量是否均匀,如供油不均或个别缸喷油泵供油量较大,可进行调整并注意各缸喷油泵齿条露出量之差不大于0.2刻线。
若各缸喷油泵齿条刻线均匀,应观察牵引发电机直流输出电压、电流表,当柴油机在标定转速时,牵引整流柜的输出功率大于2200kW而功调电阻在最大增载位,则是联合调节器功率自动调节整定过高或柴油机最大供油止挡松动,使柴油机供油量偏高,应检查以上两部分。
若柴油机输出功率未超过整定值规定的功率,各喷油泵齿条刻线也未拉到最大限度位,可用手检查喷油泵高压油管脉冲和温度。
如手摸高压油管无脉动感或脉动减弱,温度比其他高压油管的温度明显低时,说明喷油器头裂,应迅速停机检查。
若摸各喷油泵高压油管均无异常感觉,则可能是喷油器雾化不良或喷油提前角调整过小,应更换喷油器或重新调整供油提前角。
燃油系统无故障,可能是压缩压力偏低,应测量压缩压力。
柴油机在空转最低稳定转速时测得的压缩压力2.65~2.84MPa,如测量值低于该值时,则应为气门密封不良,气环开口组装时没有错开,气环折断或卡死在环槽内,气缸和活塞严重拉伤,气缸与气缸盖接触面之间的垫片漏气体,气门弹簧折断,气门间隙调整不当等,应仔细检查,逐一排除。
若压缩压力符合要求则为进气系统故障。
分析如下:
若中冷器出水温度不高,则是中冷器冷却效率低。
造成中冷器冷却效率低的原因主要有:
因扁铜管漏而堵焊数太多,散热片积灰尘太厚影响散热效率,铜管内壁有水垢影响水的流量等,应对中冷器进行清洗检查。
中冷器检修时,每个冷却单节堵焊铜管数量不准超过6根,整个中冷器铜管堵焊总数不准超过20根。
若中冷器铜管无堵焊,冷却单节清洁,可检查进气道有无漏泄,特别是压气机出口至中冷器进口之间的连接胶管容易发生破裂。
如此管老化、裂纹应更换新品,对中冷器和稳压箱各接合面漏气应进行紧固或更换密封垫。
若进气系统无漏气处,可能是空气滤清器灰尘太多而堵塞情况严重,造成进气阻力太大,使空气流量减小,应清洗空气滤清器。
若空气滤清器较清洁未堵塞,则是涡轮增压器效率太低或发生某种故障,应清洗检查增压器,测量主要间隙,检查转子与壳体有无碰壁或擦伤,轴承有无固死现象。
如喷咀出口面积太大使涡轮转速降低,压气机工作轮与涡壳间隙太大而漏气严重,压气机叶轮积满灰尘,涡轮叶片结满积炭等使增压器效率降低,可清洗压气机和涡轮叶片并调整喷咀出口面积等。
机车运行中,柴油机冒蓝烟
柴油机排气冒蓝烟表明机油进入燃烧室,一部分机油参与燃烧形成积炭,另一部分没有燃烧的机油在高温下呈微粒状态,排入大气形成冒蓝烟现象,排气冒蓝烟会使燃烧恶化,造成燃烧室有关部件积炭,堵塞喷油器喷孔,导致气门磨损下陷,加速活塞环与气缸的磨损,当机油大量进入燃烧室后还会产生“油锤”造成重大机破事故。
因此对运用中的柴油机长期冒蓝烟现象,应及时检查加以消除。
具体检查与判断如下:
可仔细观察增压器压气机
出口与中冷器连接的橡胶管接头,压气机与涡轮出气壳接合面处,中冷器与进气道接合面处等是否有机油渗漏的痕迹。
如有渗油现象,应打开压气机蜗壳下的螺堵,如有机油流出,表明增压器压气机端油封损坏或回油管局部堵塞,进入增压器机油的压力超过350KPa,使油封失效润滑增压器转子轴承的机油透过油封窜入压气机蜗壳,经中冷器、稳压箱、进气支管到燃烧室内。
若进气系统各部件接合面无机油渗漏痕迹,拧下蜗壳下面螺堵很干燥,表明压气机油封良好无机油渗漏现象。
则故障为机体主机油道与进气道之间的隔板开焊或有砂眼,机油窜入进气道然后经进气支管和进气门进入燃烧室。
若打开排污阀没有机油流出,表明燃烧室里的机油是来自于气缸内部和气缸盖等。
气缸盖漏入。
由于进、排气门杆与气门导管磨耗过限或组装时选配间隙过大,在气门开启时摇臂轴座内的机油沿气门杆流入燃烧室内。
另一方面如喷油器上的密封圈损坏同时喷油器头上的紫铜垫也不良,在柴油机停机时气缸盖上方的机油沿喷油器周围漏入燃烧室。
在这种情况下,柴油机启动后因燃烧室内压力较高,机油漏不进去,柴油机运行中将已漏入的机油烧完就不再冒蓝烟了。
从活塞和气缸漏入。
当铝活塞的体和套发生松动或球铁活塞裂纹时,冷却活塞头部的机油漏出进入燃烧室。
另外当活塞油环装反时,由于油环斜面的油楔和刮油作用,使气缸壁上的大量机油窜入燃烧室,导致烧机油冒蓝烟。
柴油机排气冒白烟
柴油机排气冒白烟说明有水进入燃烧室。
冷却水进入燃烧室将会破坏气缸臂和活塞环的油膜而产生锈蚀,加速这些部件的磨损,冷却水大量进入燃烧室后将会发生“水锤”而造成柴油机重大机破事故。
因此柴油机运行中长期存在冒白烟现象,必须进行检查并予以消除。
柴油机启动后观察膨胀水箱,如发现水位上升并不断波动,即产生虚水位。
应分析考虑气缸盖与燃气接触的工作面或气缸套是否发生裂纹,如有裂纹,高压燃气从裂纹窜入冷却水腔,迫使膨胀水箱水位升高,这时可用逐个缸作甩缸处理,若某缸停止工作后,膨胀水箱水位回降,说明该缸的气缸套或气缸盖发生裂纹,应予更换。
若柴油机启机后膨胀水箱水位不断不降,可打开进气道排污阀,如有水流出则为中冷器漏水,表明为中冷器铜管裂漏水被增压空气经稳压箱进气支管和进气门吸入燃烧室,此时应立即更换中冷器消除该故障。
以上几种排气颜色为机车运行中常出现的不正常颜色,而且极易造成事故,这就要求我们乘务员日常检查时要注意观察,及时发现问题,以便及时得到处理,很好的防止机破、临修的发生,为安全生产做出贡献。
3.3制动控制原理
分析电阻制动出现的故障原因,必须从电阻制动控制原理入手进行分析。
下面我将电阻制动控制原理简单介绍如下:
当机车从牵引工况转入电阻制动工况时,首先是将牵引电动机的电枢回路与主整流柜断开,并与各自的制动电阻接成闭合回路,其次是将各台牵引电动机的励磁绕组全部串联后接到主整流柜的输出端,由主发电机提供励磁电流(见图1)。
制动力的大小既可以通过调节牵引电机的励磁电流IL来实现,也可以通过调节制动电流Iz来实现。
在东风4内燃机车中为了扩大机车在不同速度下制动力的调节范围,这两种方法都采用,对牵引电动机的励磁电流ILd的调节,既可以通过调节主发电机的励磁电流ILf,也可以通过调节励磁机的励磁电流ILL或者调节柴油机测速发电机CF的励磁电流Icf来实现,为了既能调节功率又不使串联的调节环节过多而增加系统动态校正困难,我们采用调节励磁电流ILL来调节牵引电动机的励磁电流IL的方法,对于制动电流Iz的调节是通过调节制动电阻的阻值来实现的。
即当机车速度降低到某一指定速度时,自动短接一部分制动电阻,从而增大制动电流Iz的数值。
电阻制动工况时,根据柴油机转速信号,确定制动电流和制动励磁电流的基准值,并将实际的制动电流和制动励磁电流与基准值进行比较,通过PID计算,同样通过输出一信号去控制励磁系统的励磁电流,将制动电流和制动励磁电流限制在规定的范围内,此外,系统还根据机车速度信号去控制机车电阻制动的I、II级转换以及机车在高速时对制动电流进行电流限制
4.1调研结论
通过这2个月的时间对公司的调查实习实我对内燃机车有了深刻的认识,从中也更加深入的了解内燃机车,总结以下几点。
4.1.1内燃机车的优缺点
内燃机车有较明显的优点,如,机车效率较高、机车整备时间短,持续工作时间长,用水量少,适用于缺水地区。
初期投资比电力机车少,机车乘务员劳动条件好,还便于多机牵引。
但内燃机车机车最大的缺点是大气和环境有污染。
4.1.2内燃机车电路有哪些优点(主电路)
电路简单、可靠性较高。
采用大功率二极管,配合阻容保护,可有效的消除谐振杂波。
采用串励电机,启动性较好。
采用两级磁场消弱,使机车具备良好的牛马特性。
接入空转继电器能有效、及时的提示司机。
电阻制动接入风速继电器,能有效的保证电阻制动的有效性
电阻制动采用它励方式,能有效的控制电阻制动电流。
4.1.3设计特点
机车总体布置
东风4B型机车采用交直流电传动,柴油机的最大运用功率为2430kW。
客运和货运两种机型,除牵引齿轮传动比不同外(客运机车为71/21=3.38;货运机车为63/14=4.5),机车的结构基本相同。
机车采用框架式侧壁承载车体。
它是一个全焊的钢结构,由侧墙、顶棚、底架、4组内部隔墙和两端司机室组成。
机车走行部为两台可以互换的三轴转向架。
机车动力装置
东风4B型机车采用16V240ZJB型柴油机。
16V240ZJB型柴油机为V型、16缸、废气涡轮增压、空气中间冷却、直接喷射燃烧室、四冲程大功率中速柴油机。
机车电传动
东风4B型机车采用交直流电传动装置。
TQFR-3000型同步牵引发电机(通称主发电机)的转子轴端,通过弹性联轴器与柴油机相联。
电机座端与柴油机联接箱连接,电机轴伸为锥度结构。
它通过带有橡胶减震装置的万向联轴节,经变速箱增速后带动起动发电机和感应子励磁机以及测速发电机。
同步牵引发电机产生的三相交流电,经整流柜三相桥式全波整流后,输送给6台并联的ZQDR一410型牵引电动机。
再由牵引电动机通过传动齿轮驱动车轮旋转,从而使机车运行。
从整流柜到牵引电动机之间,电路的通断由6个主接触器分别控制。
另外,还设有两个转换开关,用它转换牵引电动机励磁绕组的电流方向,从而改变牵引电动机的转向以控制机车的前进或后退。
机车走行部
机车走行部为两台可以互换的三轴转向架,采用拉杆式轴箱、牵引杆机构、全焊接构架。
机车整个上部结构通过8个弹性摩擦旁承座落在两台转向架上。
每台转向架与车体间由一组低位平行四杆牵引杆机构相联,以传递牵引力和制动力。
转向架轴箱采用弹性拉杆定位,轴箱内采用滚动轴承。
车体
机车的车体采用框架式承载车体。
车体由底架,侧壁、顶棚、隔墙组焊成为一个整体的全钢焊接结构。
车体钢结构的主要承载杆件,采用16Mn钢材。
它具有良好的可焊性能,机械强度优于一般的A3钢材。
机车的控制系统
内燃机车的控制系统分为:
牵引功率控制系统、粘着控制系统、制动控制系统、防滑行控制系统、网络控制系统。
另外还有辅助控制系统、蓄电池充电控制系统及故障诊断系统等。
机车辅助系统
(1)燃油系统
机车燃油系统由燃油箱、燃油粗滤器、燃油输送泵、安全阀、逆止阀和截止阀燃油预热器及管路等组成。
(2)机油系统
东风4B型机车机油系统是以机油泵作为迫使机油循环流动,机油经过滤清
和冷却后,向柴油机各零部件的摩擦表面供给一定压力和温度的洁净机油,并冷却活塞。
机油带出摩擦及部分燃烧的热量,最后流回柴油机油底壳内。
整个机油系统,包括柴油机油底壳、恍油泵、机油热交换器、机油滤清器、柴油机内部润滑系统、机油离心精滤器、起动机油泵、油压继电器和仪表、各种阀及管路等。
此外,还有对机油进行预热的辅助机油泵。
(3)冷却水系统
以装16V2807JG型柴油机为例,机车冷却系统原理图如图1所示。
(4)空气系统
机车采用两台NPT5型空气压缩机,为直流110V电动机驱动。
空气压缩机
在额定转速l000r/min时,供风量为2400L/min,风压为650-900kPa。
空气压缩机压出的压缩空气,除供JZ-7型空气制动机系统应用外,还供给机车自动控制系统和撒砂系统应用。
(5)辅助传动系统
东风4B型机车辅助传动系统,主要由机械传动、静液压传动和由直流电动
机直接驱动三种型式组成。
由辅助传动装置传递动力的辅助设备,有励磁机、起动发电机、前通风机、测速发电机、后通风机、冷却风扇及由直流电动机直接驱动的空气压缩机等。
机车制动系统
制动系统是机车车辆的重要系统,直接涉及到列车的运行性能和安全,影响着乘客乘坐的舒适度。
制动系统的性能好坏,关系到车辆运行速度的提高,运
能的增长。
4.2调研建议
4.2.1内燃机车未来的发展
内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程,提高机械效率,减少散热损失,降低燃料消耗率;开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源;减少排气中有害成分,降低噪声和振动,减轻对环境的污染;采用高增压技术,进一步强化内燃机,提高单机功率;研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等;采用微处理机控制内燃机,使之在最佳工况下运转;加强结构强度的研究,以提高工作可靠性和寿命,不断创制新型内燃机。
4.2.2提高铁路安全管理及防护注意事项
加强铁路交通安全宣传教育工作。
各级地方政府及有关部门应大力支持铁路部门,利用各种宣传方式,做好《铁路法》、《道路交通安全法》、《道路交通安全法实施条例》、《铁路运输安全保护条例》等法律法规的宣传工作,大力宣传公众在铁路安全上的权利和义务,使辖区公众知法、懂法、不违法。
提高公众铁路安全常识、铁路轨道交通安全特殊性的认识。
提高公共安全、公众保护铁路、自我防范和自我保护意识,提高公众的总体素质,开展公众“知路、爱路、护路”活动,为减少伤亡事故打好基础。
加强机动车安全管理。
各地道口管理和铁路部门、交通管理部门要加强道口安全管理,严格执行铁路道口安全管理制度,强化机动车司机教育,严格按道路交通信号和警示标志的规定行车,加大机动车违章执法力度,最大限度的减少铁路道口事故。
加大铁路道口平改立进度。
铁路道口平交改立交是解决车辆、行人横穿铁路的根本办法,铁路部门和地方政府要密切配合加大铁路道口平改立的力度和进度,消除铁路道口的不安全因素
铁路钢轨两侧的路基顶面叫做路肩。
路肩上、桥梁上和隧道内设有员工通道,便于铁路维修人员进行设备检查、维修时行走。
在员工通道行走、作业时,铁路专业人员应采取必要的安全防护措施,与铁路无关人员不得在铁路上、桥梁上、隧道内的员工通道行走。
《铁路法》、《铁路运输安全保护条例》、《治安管理处罚法》对除铁路工作人员以外的人员,明确规定不得在铁路上行走坐卧。
近年为了有效的保护铁路运输和公众安全,铁路部门对提速地段的线路两侧使用防护网进行了全封闭。
铁路两侧的防护栅栏防止行人、牲畜上铁路,在保障生命安全的同时,也为铁路行车安全树立起屏障。
随着铁路标准线建设的深入开展,防护栅栏将越修越长。
但是,由于铁路沿线居民图方便,或与火车抢道,或翻越栅栏,或损坏栅栏强行抢越铁路,不按规定通过平交道口;违法擅自在铁路上行走、坐卧、纳凉、捡拾杂务、穿越铁路站场,钻车、扒车、跳车等,这些因素造成铁路单位防不胜防,铁路部门虽然采取了很多措施,但死亡事故仍然居高不下。
铁路第五次大面积提速后,部分干线列车速度已经达到160km/h,在这种速度下,火车刹车距离需1400米,而行人过轨通常至少需要10秒。
由于了望条件的影响和人员反应灵敏程度的不同,随意跨越铁路、在路肩上、桥梁上栏杆内侧和隧道内的人行道上行走或在铁路附近坐卧休息很容易发生事故。
因此为了自身安全,行人应严格遵守有关法律法规,不得私自进入铁路线路安全保护区内。
行人、车辆横越铁路时,应走立交桥或道口,在尚未修建防护栅栏的地段,不得随意跨越铁路,尤其注意不能在铁路附近坐卧休息。
五、参考文献
[1]于欣杰编《内燃机车驾驶专业实训作业手册》中国铁道出版2008年北京
[2]曹丽.铁路货物运输加快融入现代物流的探讨.铁道货运.2005(6)
[3]铁道部国际合作司.铁道部出国考察报告[G].北京.铁道部.2006年.
[4]饶忠主编《《列车制动》中国铁道出版社2010年北京
[5]《内燃机车柴油机《内燃机车柴油机》李晓村中国铁道出版社2010年北京
[6]《内燃电力机车空气制动机故障处理》尤明高人民铁道出版社1980年
[7]于彦良主编《内燃机车电传动》中国铁道2008年1月
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