干式负载智能控制系统的研究

席国乾　车军

摘要：干式负载的智能控制系统是由接触器、电阻器、散热风机等元器件组成的，在运转的时候干式负载的电阻器会因为发电而不断消耗电机组的运转功率，需要设计并开发一套专用的电阻机、不间断电源和电力传输设备等组成的智能控制系统，智能控制系统的应用对机车的发动机的全面的控制和设备稳定性有积极的作用，可以及时发现机车运行中存在的故障和隐患，有效控制车辆运行和使用的安全。本文分析了如何设计和优化干式负载智能控制系统。

关键词：干式负载智能控制系统;设计;控制

0  引言

机车内的发电机组在各种不同的转速下会存在各式各样的负载特性，对不同的柴油发电机进行干式负载智能控制系统的设计要基于发电机的不同数据特征，参照各项特性指标的国家要求和标准进行试验和优化。在干式负载智能控制系统设计的过程中，发动机的负载精度低，负载的功率过大的问题和操作不便利的情况都会影响机车柴油发电机的实际负载效能以及转速特征，因此，干式负载智能控制系统需要在原有的基础上提升“快、稳、准”的加载特性，准确且灵敏地感受到系统的高低压变化、大功率环境下的调速特性以及负载能力，有效提升机车整体的运行稳定性。

1  干式负载智能控制系统的性能及特点

干式负载智能控制系统是由功率组件和控制系统两部分组成的，各个部分的元件所需要的功率是不同的，干式负载智能控制系统中的功率单元包括电阻和电抗器，其他的元器件包括照明电路、冷却风机等设备，在机车的智能控制系统运转过程中发挥重要的作用。干式负载智能控制系统在载荷范围内可以通过智能的监测与控制对微处理器进行负载情况的监测，做负载情况的设计与计算，让负载实际控制系统的运转在强大的数据基础上实现，也让智能系统的高效运转的功效变得更加强大。

在干式负载智能控制系统的运转内，以往集成一体化的设计多是由许多的设备组成的，安装步骤比较繁琐，且在安装运行之后不便于维修，因此要在干式负载智能控制系统中做好不同等级电压的输入及输出机组调速，在系统测试的过程中，跟踪数据，设计和优化干式负载智能控制系统的各个组成部分，包括：干式电阻、干式电抗一体负载机、控制设备、控制面板、测控系统以及远控设备。

干式负载智能控制系统的设计多是采用集成一体化的方式进行，机车在行驶的时候面临着许多复杂的行驶环境，在进行干式负载智能控制系统设计的时候要综合考虑机车的运行环境，对所有的元器件采用一个统一的标准，尺寸的大小根据元器件负载功率的大小确定，每一个元件的接口处预留一个独立的负载装置和控制系统，安装扩展的接口，使得集成一体化的设计做到灵活和可扩展。

2  干式负载智能控制系统的设计组成部分

干式负载智能控制系统的设计结构如图1所示，干式负载智能控制系统的设计主要是从干式负载档位、风机接触器、空气压力信号开关以及排气温度信号等几个重要的部位着手，利用PLC软件系统将各个元器件结合在一起，并可以通过PLC软件系统做到远程的监督，将监控软件安装在PC端口上，可以利用以太网对电缆的信号进行数据分析，下达操作指令。

在干式负载的智能控制系统设计的过程中，PLC软件系统的设计最大的问题就是如何找到功率总和与既定档位之间的匹配关系，干式负载调节功率的运转核心在于找零，需要借助动态规划法或者是穷举法的方式解决和处理，这样的结构和设计方式可以在发生故障的时候仍然可以做到保持基本的運转，排除掉接触器、风机不转以及排气超温的问题，因此，在进行PLC软件设计的时候，可以分两步进行系统完善，第一步是实现对干式负载常见故障的自动检测，对故障问题进行事前预测，在程序设计的时候加入事前编程。第二步采用穷举法和最优控制算法的方式进行故障档位的确认，按照智能控制系统的档位组合做设计优化。

在对干式负载智能控制系统进行设计的时候必然要对故障问题进行提前预判，常见的干式负载智能控制系统的故障有几种，包括：风机接触器故障、排气超温故障、风压低故障，对于不同的故障类型，深入分析故障产生的原因，按照故障判断的逻辑在设计阶段进行问题的事前整理。

对于干式负载智能控制系统中出现的风机故障判断，要对发电机的每一项调节功率进行动风机的运行情况的追踪，本次功率调节的风机在闭合档位后所需的风机都在闭合档位情况的检验。一旦发现闭合档位的接触器和动风机出现启动失败的情况，干式负载智能控制系统就可以及时发现问题，在短时间内闭合和断开瞬间电流，确保电流损坏的问题不会影响机车的整体运行的稳定性。一旦动风机出现问题断开档位之后，只需要在3分钟内就可以跟踪分析故障发生的原因，停止风道风机，并确保智能控制系统可以继续发挥作用冷却就电阻管，防止机车的排气温度过高。

在分析和判断动风机的故障情况的时候，可以从动风机的运转情况出发进行故障性能的分析，还可以从正常运行的过程进行判断，干式负载智能控制系统可以从起动指令出发对机车的功率进行调整，接触器在接收到相关的指令之后可以启动一个2秒的定时器，将检测到的数据和情况反馈到监测器中，如果反馈的结果为真，说明干式负载智能控制系统的运转顺利进行，如果没有顺利地抵达监测器中，说明风机的运转情况发生了故障，智能控制系统会及时发出警报，运转的机制如图2所示。

机车的内部电机在长时间运转的时候很容易发生温度过高的情况，温度过高会给智能控制系统的运转带来较大的负荷，引发故障的概率也非常地高，干式负载智能控制系统在设计的时候为了降低温度过快、过高的变化带来档位故障切换的情况，要在设计阶段增加一个故障报警的设计，智能控制系统的档位切换故障判断的逻辑如图3所示。

如果智能控制系统中检测到温度过高的情况，达到系统设定的警报值，干式负载智能控制系统返回的信息值为“真“，此时会触发警报。

在干式负载智能控制系统的设计以及使用的过程中在每一个风道口都设计安装了一个空气压力开关，在风机正常运转的时候，风压的产生是必然的，也会影响空气压力的开关以及闭合，风压过大或者是没有正常的纾解通道就会影响智能控制系统的正常运转，在判断干式负载智能控制系统的故障排查可以借助智能控制系统的实时监测的功能实现，当系统向风机发送启动指令，如果2s空检验到空气压力开关启动，向干式负载智能控制系统返回“真”的信号，此时说明风机运转正常，复位的定时器可以退出的循环机制，机车可以继续地稳定运转。如果与上述的反馈情况不同，则智能控制系统可以收到风机返回的警报信号，此时说明机车内部的空气压力开关进口处的气流紊乱，风压的存在以及气流的波动会让信号瞬间跳动，影响机车风机的安全运转，对机车的安全行驶也产生一定的影响，当智能控制系统收到返回的警报信号之后，要及时做好维修检验计划的安排。

3  总结

干式负载智能控制系统的设计与安装使用让机车发电机的运转变得更加稳定和安全，在机车行驶的过程中，面临的环境和要素是非常复杂的，机车内部器件的运转以及外部环境要素的影响需要智能的控制系统进行实施的监测。本文总结以往机车控制系统的设计与监测的经验，优化当前系统的稳定性，使得机车的安全控制变得更加简单、可靠，尤其是多层次的报警与监测的系统，让机车内部控制系统的稳定性和安全性得到大大的提升。

参考文献：

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作者简介：席国乾（1993-），男，甘肃白银人，兰州交通大学硕士研究生，研究方向为高速动车组电气装备自动化与监控技术。