GK1C机车风泵接触器保护方案

邱雪花

（资阳南车电气有限公司 电器车间，四川 资阳 641300）

0 引言

客户反馈我公司GK1C机车风泵接触器主触头损坏次数较多，给机车的正常运行造成了麻烦。机车在使用过程中，风泵直流接触器频繁接通和分断，经常发生主触头烧损的故障，因此，保护类似GK1C风泵直流接触器主触头不受损坏有重要的意义。

1 问题分析

GK1C机车风泵控制原理如图1所示，当辅助发动机正常发电，总风缸风压低于750 kPa、压力开关2KPA（X35）闭合，合上风泵开关 9S（X31），由（Y41）（Y37）输出，推动风泵无负荷起动阀20YV风泵一级起动接触器1KMC得电动作。在回路中1KMC主触头闭合，电路113-2FU-139-1KMC-143-1RST-145-1M-C2-C1-100接通，风泵电机1M进入无负荷起动工况。3 s后，（Y41）停止输出，20YV失电。同时，（Y40）输出，二级起动接触器2KMC得电动作，风泵进入二级起动状态。电机1M转速升至额定值，向总风缸泵风。当总风缸风压达到900 kPa时，2 KPA 断开，（Y37）（Y40）停止输出，1KMC、2KMC 失电，风泵停止工作。

图1 控制原理图

当总风缸因风源消耗使压力降至75 kPa时，风泵重新起动运转，开始重复上述过程。为了使总风缸风压始终保持在750~900 kPa的范围内，风泵将时而停止、时而工作。

当压力开关2 KPA故障时，可按下风泵手动按钮8SB，控制风泵工作。松开8SB则风泵停止工作。

在风泵工作时，空气干燥器（ACC）投入工作，以净化和干燥泵入总风缸的压缩空气。停止泵风时，排污阀动作，将空气干燥器滤清筒和干燥筒内的空气连同油、水和尘埃排入大气。

机车在使用过程中，风泵直流接触器频繁接通和分断，经常发生主触头烧损的故障。

2 解决方案

2.1 定期对接触器进行检修和维护

1）接触器应清扫干净，绝缘性能良好，安装正确，零部件完整。

2）衔铁等运动部件应动作灵活，无卡滞。

3）检查接触器主触头工况是否良好；日常检修时，主触头的动、静接点接触面均不需要修整、打磨。

4）更换接触器的主触头时，应注意按接线表面要求连接（即电流输入端为“+”），并注意触头上不得吸附有任何铁性杂质，否则将导致主触头卡阻烧损。

5）运用约4万km后，应使用高压风管吹扫接触器表面及各转动部件，并在接触器转动部件加注少许汽油机油。接触器在长期运用后（约28万km），应进行解体检修。

2.2 检查电机电流是否超标

如果流过接触器的电流过大，就会产生大电弧，从而会造成接触器触头的烧损，减少了接触器的使用寿命。所以要想延长接触器的使用寿命，就不能让流过接触器的电流长时间超出额定电压范围（110 V）。

2.3 采用PRS系列护装置

PRS系列保护装置适用于内燃机车、电力机车、电动车组等具有较大电容量感性负载的直流电路，在电源分断时可抑制感性负载自感电动势的产生。具有抑制机车电路中高压电磁干扰、延长直流接触器触头使用寿命的功能。采用PRS-80C，它的正向平均电流80 A，采用电容吸收方式。并接在感性负载的两端，可抑制触头燃弧，是集续流二极管、短路熔断保护、过压保护为一体的器件。

当1KMC断开时，PRS-80C保护装置中的电容开始充电，当接触器闭合时，电容器因二极管截止不向主回路放电，因而不会影响主回路。PRS工作原理图如图2所示。

2.4 改进程序

在PLC程序控制过程中，其输入点和输出点的分配如表1、表2所示。

2.4.1 原程序

如图3所示，先进行辅助发电，然后闭合开关，风泵进入一级起动和无负荷起动，延时3 s后风泵进入二级起动阶段。当风压在750~900 kPa时，风泵停止工作。在风泵一级、二级起动过程和起动结束后，直接闭合或断开接触器主触头1KMC，2KMC。

图2 PRS工作原理图

表1 输入点的分配

2.4.2 改进程序（有三种方案）

1）如图4所示，将程序改进为打满风后开启无负荷阀，然后断开接触器，PLC收到接触器断开的信号后再关闭无负荷阀。开启无负荷阀，风泵排气管通大气，风泵起动阻力减小，则电机的阻力减小，进而降低工作电流。再断开接触器，主触头所产生的电弧减少，从而对主触头的损耗减小，起到了缓解主触头频繁烧损的作用。

表2 输出点的分配

图3 原PLC控制程序

图4 改进程序一

2）如图5所示，断开辅发接触器后再断开风泵接触器，PLC收到信号后再恢复发电。断开辅发接触器，是为了将风泵电机的电源切断，在断开风泵接触器的主触头，所产生的电弧大大减小，甚至无电弧产生，这对主触头起到了很好的保护效果。

3）如图6所示，开始打风的过程也采用先断辅发，待一级起动接触器闭合后再发电。开始打风的过程断开辅发接触器，待一级起动后再闭合风泵一级起动接触器，这样也降低了主触头闭合产生电弧的程度。然后再进行辅助发电，风泵电机进行正常工作。

图5 改进程序二

图6 改进程序三

3 结论

本文的主要设计思路，是在接触器触头通断时，通过起动无负荷阀降低电机的阻力，从而减小流过触头的电流，产生小的电弧，甚至不产生电弧。在电气控制的角度，对原有的PLC程序做了改进，提出了三种改进方案。本思路可以延伸到其它电路中频繁接通和分断的直流接触器的保护模型中，如机车上的启动接触器QC和励磁接触器LC、空压接触器YC等，是比较实用的。

［1］ 张万蓉.GK1C型内燃机车检修手册：电气分册［M］.资阳：中国南车集团资阳机车厂，2003.

［2］ 向晓汉.西门子S7-200 PLC完全精通教程［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［3］ 廖常初.PLC编程及应用［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［4］ 廖常初.PLC应用技术问答［M］.北京：机械工业出版社，2006.