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1、概述
HXN5机车是中国南车戚墅堰机车有限公司与美国GE公司合作研发的大功率内燃机车，采用交流传动。机车具有良好的牵引、制动的性能。机车的启动方式，与我们厂生产的DF系列机车不同。东风系列机车启动是通过一个启动电机带动柴油机起动；而GE机车是通过给逆变器供直流电使其产生交流电驱动交流发电机带动柴油机爆发启动。本文主要介绍柴油机启动过程及典型故障分析。
2、HXN5机车柴油机起动过程简介
机车控制面板上的柴油机控制开关（EC开关）置于“启机”位，按下起机按钮，智能显示器DS跳出启机界面，起机警铃响起，智能显示器DS同时向集成输入输出控制板CIO发出接通滑油泵和燃油泵的指令。通过压力传感器感应返回的数据来确认管路里滑油和燃油是否达到起机要求。智能显示器DS同时还通过CIO来启动转换开关CTS，选择5位牵引电机还是6位牵引电机的逆变器，使牵引电机的逆变器与主发电机的定子3相绕组连接，再通过CTS其他触点接通主发励磁线。主发电机3相定子绕组与主发励磁绕组成串联，主发电机变成交流启动电机。
智能显示器DS确认以上动作完成后，发出指令闭合蓄电池正极接触器，断开滑油泵。蓄电池正极接通后，智能显示器DS向牵引电机控制器TMC发出指令，TMC再指示5位或6位的逆变器投入，把直流电转变成交流电压，所产生的电流施加在牵引电机的输出绕组上，同时直流电流流进主发电机的励磁绕组。主发电机做为启动电机旋转起来。智能显示器DS通过柴油机控制单元提供的曲轴速度传感器来获取转速，当转速到30转时，智能显示器DS要求CIO控制板闭合柴油机启动程序接触器GSS，让启动电路电流增加，使柴油机转速增加，达到柴油机能够爆发的转速。当柴油机爆发后，转速达到200转分后，ECU通过网络把数据传输给智能显示器DS，智能显示器DS就终止柴油机启动程序。
与柴油机起动相关的控制系统如下图（图1）：
HXN5机车启动程序是复杂的。它是由ARCnet网络，辅助回路和临时构建的启动主回路组成，任何一处的错误都会使启机失败。
与柴油机起动相关的牵引电路图（图2）
3、典型起机故障处理
3.1故障现象描述
HXN50298机车上电后，选择了6位牵引电机的逆变器，按下起机按钮，机车都无法正常起机。检查显示屏内数据，机车滑油和燃油能够建立并能达到起机要求，智能显示器DS确认以上动作完成后，发出指令闭合蓄电池正极接触器，起机次序按照指令完成，但主发电机左右晃了两下就不动了，柴油机不爆发，智能显示器DS上发出故障信息，柴油机控制器检测不到转速。切换5位起机，结果一样。
3.2故障处理步骤
首先，检测网络指令回路是否存在故障设备，指令是否传达到接受设备上。检查智能显示器、输入输出控制面板CIO、柴油机控制器、牵引电机控制器状态以及网络连接线状态。如无异常，则进行下一步操作。
第二，进入起机操作，观察控制器在启动顺序上的工作状态和控制器所控制的相应接触器的工作状态。智能显示器能控制输入输出控制板CIO；输入输出控制板CIO能控制蓄电池正极接触器、滑油泵和燃油泵以及柴油机启动程序接触器GSS；柴油机控制器能够驱动燃油回路以及反馈信息，未见异常。
第三，观察牵引电机控制器5号板或6号板工作状态，通过更换板卡，机车依然无法起机，排除控制器板卡故障。
第四，用钳型电流表测量逆变器所产生的电流，在起机时序时能够检测到电流，证明逆变器工作正常。
第五，检测启动转换开关CTS临时构建的启动主回路是否存在异常。1、用万用表导通启动转换开关CTS临时构建的启动主回路，确认线路是否闭合正常。2、用钳型电流表直接在主发电机输出绕组端测量工作电流。因为交流电机的主电流是通往定子的，每相回路都应该有电流。以形成旋转磁场，用来确认主发电机的旋转方向。串联运行的转子里是有电流的，转子的转动也就是要靠这些电流产生力矩。这是因为在旋转磁场中的导线会感应出电流，而在磁场中通电导线又受到力的作用，从而转子就能转起来。然后闭合柴油机启动程序接触器GSS，让启动电路电流增加，转子转矩再增大，转速更快。通过测量，与正常机车起机时序的电流进行对比，发现故障机车施加在主发电机输出绕组端的电流某一相瞬间电流无。3、检查主发电机保护装置状态，并与正常机车进行互换，仍然无法起机，排除主发保护装置故障。4、鉴于起机时主发电机轻微摆动，担心机械卡死，故对柴油机进行盘车，柴油机能够轻缓转动，证明机械装置连接正常。
第六，经过以上程序的判断，怀疑主发电机故障电机引起的柴油机不爆发。由于主发电机厂家在车上只能检测绝缘和绕组通断，无法判别主发电机内部故障原因，故采取更换主发电机进行故障处理。更换主发电机后，恢复完重新起机，机车柴油机就正常启动了，证明以上分析是正确的。
4、结语
HXN5机车是一款具有先进技术的机车，不能以以前的机车控制模式去查找故障。通过在试验过程中对机车控制方式和原理进行研究和探讨，为以后机车的保养和维修积累了经验，对今后工作中快速排除故障打下基础。
作者简介
徐守霞（1987—），女，甘肃会宁人，助理工程师。
HXN5机车是中国南车戚墅堰机车有限公司与美国GE公司合作研发的大功率内燃机车，采用交流传动。机车具有良好的牵引、制动的性能。机车的启动方式，与我们厂生产的DF系列机车不同。东风系列机车启动是通过一个启动电机带动柴油机起动；而GE机车是通过给逆变器供直流电使其产生交流电驱动交流发电机带动柴油机爆发启动。本文主要介绍柴油机启动过程及典型故障分析。
2、HXN5机车柴油机起动过程简介
机车控制面板上的柴油机控制开关（EC开关）置于“启机”位，按下起机按钮，智能显示器DS跳出启机界面，起机警铃响起，智能显示器DS同时向集成输入输出控制板CIO发出接通滑油泵和燃油泵的指令。通过压力传感器感应返回的数据来确认管路里滑油和燃油是否达到起机要求。智能显示器DS同时还通过CIO来启动转换开关CTS，选择5位牵引电机还是6位牵引电机的逆变器，使牵引电机的逆变器与主发电机的定子3相绕组连接，再通过CTS其他触点接通主发励磁线。主发电机3相定子绕组与主发励磁绕组成串联，主发电机变成交流启动电机。
智能显示器DS确认以上动作完成后，发出指令闭合蓄电池正极接触器，断开滑油泵。蓄电池正极接通后，智能显示器DS向牵引电机控制器TMC发出指令，TMC再指示5位或6位的逆变器投入，把直流电转变成交流电压，所产生的电流施加在牵引电机的输出绕组上，同时直流电流流进主发电机的励磁绕组。主发电机做为启动电机旋转起来。智能显示器DS通过柴油机控制单元提供的曲轴速度传感器来获取转速，当转速到30转时，智能显示器DS要求CIO控制板闭合柴油机启动程序接触器GSS，让启动电路电流增加，使柴油机转速增加，达到柴油机能够爆发的转速。当柴油机爆发后，转速达到200转分后，ECU通过网络把数据传输给智能显示器DS，智能显示器DS就终止柴油机启动程序。
与柴油机起动相关的控制系统如下图（图1）：
HXN5机车启动程序是复杂的。它是由ARCnet网络，辅助回路和临时构建的启动主回路组成，任何一处的错误都会使启机失败。
与柴油机起动相关的牵引电路图（图2）
3、典型起机故障处理
3.1故障现象描述
HXN50298机车上电后，选择了6位牵引电机的逆变器，按下起机按钮，机车都无法正常起机。检查显示屏内数据，机车滑油和燃油能够建立并能达到起机要求，智能显示器DS确认以上动作完成后，发出指令闭合蓄电池正极接触器，起机次序按照指令完成，但主发电机左右晃了两下就不动了，柴油机不爆发，智能显示器DS上发出故障信息，柴油机控制器检测不到转速。切换5位起机，结果一样。
3.2故障处理步骤
首先，检测网络指令回路是否存在故障设备，指令是否传达到接受设备上。检查智能显示器、输入输出控制面板CIO、柴油机控制器、牵引电机控制器状态以及网络连接线状态。如无异常，则进行下一步操作。
第二，进入起机操作，观察控制器在启动顺序上的工作状态和控制器所控制的相应接触器的工作状态。智能显示器能控制输入输出控制板CIO；输入输出控制板CIO能控制蓄电池正极接触器、滑油泵和燃油泵以及柴油机启动程序接触器GSS；柴油机控制器能够驱动燃油回路以及反馈信息，未见异常。
第三，观察牵引电机控制器5号板或6号板工作状态，通过更换板卡，机车依然无法起机，排除控制器板卡故障。
第四，用钳型电流表测量逆变器所产生的电流，在起机时序时能够检测到电流，证明逆变器工作正常。
第五，检测启动转换开关CTS临时构建的启动主回路是否存在异常。1、用万用表导通启动转换开关CTS临时构建的启动主回路，确认线路是否闭合正常。2、用钳型电流表直接在主发电机输出绕组端测量工作电流。因为交流电机的主电流是通往定子的，每相回路都应该有电流。以形成旋转磁场，用来确认主发电机的旋转方向。串联运行的转子里是有电流的，转子的转动也就是要靠这些电流产生力矩。这是因为在旋转磁场中的导线会感应出电流，而在磁场中通电导线又受到力的作用，从而转子就能转起来。然后闭合柴油机启动程序接触器GSS，让启动电路电流增加，转子转矩再增大，转速更快。通过测量，与正常机车起机时序的电流进行对比，发现故障机车施加在主发电机输出绕组端的电流某一相瞬间电流无。3、检查主发电机保护装置状态，并与正常机车进行互换，仍然无法起机，排除主发保护装置故障。4、鉴于起机时主发电机轻微摆动，担心机械卡死，故对柴油机进行盘车，柴油机能够轻缓转动，证明机械装置连接正常。
第六，经过以上程序的判断，怀疑主发电机故障电机引起的柴油机不爆发。由于主发电机厂家在车上只能检测绝缘和绕组通断，无法判别主发电机内部故障原因，故采取更换主发电机进行故障处理。更换主发电机后，恢复完重新起机，机车柴油机就正常启动了，证明以上分析是正确的。
4、结语
HXN5机车是一款具有先进技术的机车，不能以以前的机车控制模式去查找故障。通过在试验过程中对机车控制方式和原理进行研究和探讨，为以后机车的保养和维修积累了经验，对今后工作中快速排除故障打下基础。
作者简介
徐守霞（1987—），女，甘肃会宁人，助理工程师。