電氣高級技師論文電氣焊技師論文：基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)

1、電氣高級技師論文電氣焊技師論文： 基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)摘要：分析了目前國內(nèi)幾種焊軌車電氣系統(tǒng)，指出了系統(tǒng)中存在的主要問題。為解決這些問題，提出了一種基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)，給出了電氣系統(tǒng)主電路圖。通過理論分析和試驗數(shù)據(jù)，闡述了該電氣系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點。關(guān)鍵詞：變流技術(shù)；焊軌車；電氣系統(tǒng)；主電路 0引言2 1世紀軌道交通發(fā)展方向是客運高速化，貨運重載、快速化。無縫線路具有綜合彈性好、平順、輪軌噪聲低、壽命長等優(yōu)點，是各國高速鐵路、地鐵、輕軌采用的主要軌道結(jié)構(gòu)1。在我國，無縫線路鋪設(shè)時，先將25100 m的短鋼軌在焊軌基地焊接成250500 m的長軌條，然后再將長軌條運到線路上鋪設(shè)，對

2、其進行現(xiàn)場焊接，連成幾千米甚至幾十千米的跨區(qū)間超長無縫線路。目前鐵路鋼軌焊接主要有接觸閃光焊、氣壓焊、鋁熱焊3種方法。閃光接觸焊以其技術(shù)先進、焊接質(zhì)量高、作業(yè)效率高等優(yōu)點，在高速鐵路、城軌、地鐵等無縫線路建設(shè)工程中使用越來越廣泛，而其中采用閃光接觸焊接工藝的焊軌車因作業(yè)具有機動靈活等特點，在軌道現(xiàn)場焊接作業(yè)中扮演越來越重要的角色。1國內(nèi)焊軌車電氣系統(tǒng)焊軌車按是否自帶動力走行功能，可分為自行式和非自行式焊軌車。非自行式焊軌車的系統(tǒng)框圖如圖1所示，其主要缺點之一是，需要配備一臺動力車將其從一個作業(yè)現(xiàn)場牽引到另一個作業(yè)現(xiàn)場，作業(yè)不夠靈活，且有聯(lián)掛過程，影響作業(yè)效率，并且在車輛移動過程中車輛自帶的柴油

3、發(fā)動機閑置。目前國內(nèi)常州市某公司生產(chǎn)這類非自行式焊軌車。自行式焊軌車在國內(nèi)有兩種不同傳動方式，其一是襄樊某公司生產(chǎn)的YHG05型焊軌車，采用交直傳動，其系統(tǒng)框圖如圖2所示；其二是昆明某公司生產(chǎn)的YHG922型焊軌車，采用液力傳動，其系統(tǒng)框圖如圖3所示。 從圖1、圖2和圖3可知，柴油發(fā)電機組輸出三相四線400 V交流電壓，一方面給液壓泵電動機、液壓泵循環(huán)電動機等系統(tǒng)輔助設(shè)備供電，同時還要提供兩相電源，給K922型接觸閃光焊機供電。以YHG05型和YHG922型自行式焊軌車為例，其所選柴油機組功率為494 kW，發(fā)電機組容量為800 kVA，K922型接觸閃光焊機負載為236 kVA，系統(tǒng)輔助設(shè)備

4、負載總?cè)萘考s為40 kVA，可見為了滿足K922型焊機兩相負載的要求以及焊接質(zhì)量的要求，不得不選擇容量是其負載兩倍的柴油發(fā)電機組，因此柴油發(fā)電機組工作效率非常低。焊軌車進行焊接作業(yè)時，其柴油發(fā)電機組工作在三相負載極不平衡的工況下，這將導(dǎo)致發(fā)電機三相輸出電壓不平衡、額外的發(fā)熱損耗、100 Hz的振動以及較高的奇次諧波2，同時影響柴油發(fā)電機組的使用壽命。2基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)2.1系統(tǒng)介紹為解決焊軌車自走行功能以及柴油發(fā)電機組在焊接作業(yè)時三相負載極不平衡等問題，本文提出一種既能使焊軌車快捷自行又能解決柴油發(fā)電機三相負載不平衡問題的方案，即采用基于變流技術(shù)的、可實現(xiàn)車輛交流傳動的焊軌車電氣系

5、統(tǒng)，該電氣系統(tǒng)如圖4所示。在柴油發(fā)電機組與交流焊機負載之間增加AC-DC-AC電力變換器，它與YHG05型和YHG922型焊軌車電氣系統(tǒng)的主要區(qū)別還在于AC-DC-AC電力變換器還驅(qū)動交流電動機，實現(xiàn)車輛交流傳動。柴油發(fā)電機組輸出的三相電源給AC-DC-AC電力變換器供電，電力變換器的輸出端負載是交流接觸閃光焊機和交流電動機。由于焊軌車走行工況與作業(yè)工況存在互鎖關(guān)系，焊軌車在焊接作業(yè)時，車輛處于停車狀態(tài)，電力變換器只給交流接觸閃光焊機提供兩相恒壓恒頻電源；在車輛移位以及區(qū)間走行時，焊軌車不需進行焊接作業(yè)，電力變換器只需給交流電動機提供三相變壓變頻電源，通過交流電動機及傳動機構(gòu)產(chǎn)生驅(qū)動力，實現(xiàn)焊

6、軌車的走行。該電氣系統(tǒng)有效地利用了柴油發(fā)電機組輸出的三相電源，解決了柴油發(fā)電機組在焊接作業(yè)時三相負載不平衡問題，因此可以選用較低容量等級的柴油發(fā)電機組，提高了其工作效率。變流技術(shù)及交直交傳動技術(shù)是株洲南車時代電氣股份有限公司的核心技術(shù)，已廣泛用于干線電力機車、電動車組、地鐵、無軌電車中。目前鐵路大型養(yǎng)路機械工程車基本使用液壓傳動和液力傳動兩套傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)復(fù)雜且工作效率較低，而交流傳動系統(tǒng)相比于液壓傳動、液力傳動和交直傳動系統(tǒng)，具有更大的功率等級、更高的輪周效率、更高的運行速度3，以及較顯著的節(jié)能、環(huán)保等社會效益。2.2系統(tǒng)優(yōu)化K922型焊機電氣原理如圖5所示，為了滿足不同類型鋼軌的焊接需

7、求以及鋼軌焊接過程不同工藝階段對輸出電壓的不同要求，焊機內(nèi)部設(shè)計有晶閘管調(diào)壓、自耦變壓器升壓以及焊接變壓器隔離降壓電路，輸入電源經(jīng)過晶閘管調(diào)壓電路后會產(chǎn)生具有一定波形寬度的零電壓的交流電壓，零電壓的存在會對鋼軌焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響4，增加自耦變壓器的漏電感，一定程度上可減小或消除零電壓的不利影響。在新電氣系統(tǒng)中，AC-DC-AC電力變換器在焊接作業(yè)時具有輸出電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，因此可以取消焊機內(nèi)部的晶閘管調(diào)壓電路和自耦變壓器等部件，通過調(diào)節(jié)電力變換器的輸出電壓，滿足焊接過程中不同階段對焊機輸出電壓變化的要求，同時可以消除零電壓對焊接質(zhì)量的不利影響。2.3系統(tǒng)效率分析在新焊軌車的電氣系統(tǒng)中，AC-

8、DC-AC電流變換環(huán)節(jié)的能量傳遞效率為91左右，雖然新電氣系統(tǒng)可以減少晶閘管調(diào)壓及自耦變壓器等變壓環(huán)節(jié)的能量損耗，以及因充分利用發(fā)電機組容量而提高了發(fā)電機組效率，但新電氣系統(tǒng)因增加AC-DC-AC能量變換環(huán)后效率會降低，從而使系統(tǒng)效率降低。3試驗數(shù)據(jù)根據(jù)交流電傳動內(nèi)燃機車的設(shè)計經(jīng)驗，運用該電氣系統(tǒng)實現(xiàn)焊軌車的交流傳動功能勿庸置疑，無需驗證。那么使用該電氣系統(tǒng)對鋼軌的焊接質(zhì)量會有什么影響呢？根據(jù)圖4設(shè)計的新型焊軌車電氣系統(tǒng)樣機在YHG922型焊軌車平臺上與YHG922型焊軌車上進行了較簡單的鋼軌焊接對比試驗，其中部分試驗數(shù)據(jù)如下：3.1落錘試驗數(shù)據(jù)根據(jù)TB/T 1632-2005標準，對兩組鋼軌

9、接頭進行了落錘試驗，落錘試驗數(shù)據(jù)見表1，試驗數(shù)據(jù)表明，基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)有利于提高鋼軌焊接質(zhì)量。3.2鋼軌消耗比較表2列出從K922焊機數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中提取的鋼軌焊接過程中的鋼軌消耗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表明基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)所焊接鋼軌接頭的平均鋼軌消耗量只有YHG922型焊軌車所焊接鋼軌接頭的60，主要是由于閃光階段鋼軌消耗明顯減少。4結(jié)語理論分析和鋼軌焊接對比試驗表明，基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)由于增加了AC-DC-AC電流變換環(huán)節(jié)，系統(tǒng)效率會有所降低，但它解決了原有焊軌車電氣系統(tǒng)固有的缺點，其主要優(yōu)勢：（1）能實現(xiàn)焊軌車自行功能，實現(xiàn)交流傳動；（2）能有效解決柴油發(fā)電機組在焊接作業(yè)時三相負載不平衡的問題；（3）有利于提高鋼軌焊接質(zhì)量，減少鋼軌消耗；（4）可以將接觸閃光焊機中的晶閘管調(diào)壓電路和自藕變壓器所具有的調(diào)壓功能轉(zhuǎn)嫁到AC-DC-AC電力變換器上，因此可以避免晶閘管調(diào)壓電路產(chǎn)生的零電壓對焊接質(zhì)量的不利影響；綜上所述，基于變流技術(shù)的焊軌車電氣系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景。參考文獻：1