氣體型流量傳感器在 “和諧”系列電力機(jī)車上的應(yīng)用

　　為了可靠、及時(shí)地監(jiān)測(cè)電力機(jī)車車頭內(nèi)牽引變流柜以及輔助變流柜內(nèi)部通風(fēng)情況，中國北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司選擇了圖爾克公司的M18外形的模擬量輸出氣體型流量傳感器產(chǎn)品。藉由優(yōu)秀的溫度梯度特性，以及針對(duì)氣體流量檢測(cè)而專門設(shè)計(jì)的比普通熱式流量傳感器更高的反應(yīng)靈敏度，即使在溫度變化劇烈、流速變化波動(dòng)大的環(huán)境中，M18外形的模擬量輸出氣體型流量傳感器產(chǎn)品也能出色地完成監(jiān)控任務(wù)。

　　行業(yè)背景

　　中國北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司成立于2003年，是我國電力機(jī)車研發(fā)制造的重要基地。2007年，公司引進(jìn)法國阿爾斯通(Alstom)公司技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的“和諧D2”型大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車，代表了國內(nèi)交流傳動(dòng)電力機(jī)車的最高配置，同時(shí)也具備了國際先進(jìn)水平。

　　“和諧D2”型電力機(jī)車(又稱“HXD2型電力機(jī)車”)為八軸大功率交流傳動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車，是在阿爾斯通公司的PRIMABB43700型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。機(jī)車采用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì);具有恒功范圍寬、軸功率大、粘著特性好、功率因數(shù)高、諧波干擾小、維護(hù)率低和全壽命周期、運(yùn)營成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是中國鐵路裝備技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志產(chǎn)品之一。

　　客戶需求

　　“和諧”系列貨運(yùn)電力機(jī)車均為大功率交流傳動(dòng)機(jī)車，由逆變器供電，機(jī)車和動(dòng)車組采用交流異步電動(dòng)機(jī)做牽引動(dòng)力。以“和諧D2”型電力機(jī)車為例，基本上每一類的“和諧”系列貨運(yùn)電力機(jī)車都會(huì)配備有一臺(tái)牽引變流柜(主變流柜)以及兩臺(tái)獨(dú)立的輔助變流柜。

　　其中，牽引變流柜內(nèi)安裝有整臺(tái)機(jī)車的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)電機(jī)變流器單獨(dú)給每臺(tái)牽引電機(jī)供電，因此整臺(tái)機(jī)車的動(dòng)力部分和牽引變流柜密不可分，對(duì)于機(jī)車的正常運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

　　而兩臺(tái)輔助變流柜主要給冷卻塔風(fēng)機(jī)、牽引通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵、空調(diào)及主壓縮機(jī)、蓄電池充電機(jī)、加熱器等輔助設(shè)備供電，采用一用一備的冗余工作方式;與牽引變流柜相比，雖然輔助變流柜是給輔助設(shè)備供電，但是其重要程度仍然不可忽視，該變流柜的正常工作與否，同樣關(guān)系到整臺(tái)機(jī)車的順利運(yùn)行。

　　為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變流柜內(nèi)部通風(fēng)情況，從而確保變流柜的正常工作，每一臺(tái)變流柜內(nèi)部均安裝有TURCK M18外形的模擬量輸出氣體型流量傳感器2只(柜內(nèi)左右兩個(gè)風(fēng)機(jī)下方各一)，具體安裝位置見下圖：

　　主、輔變流柜長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，由TURCK氣體流量傳感器充分保證

　　在使用TURCK的氣體型流量傳感器之前，客戶也使用過其它品牌的流量傳感器，但是由于柜體內(nèi)部溫度時(shí)常變化，傳感器內(nèi)部缺乏有效地溫度突變補(bǔ)償反饋電路;靈敏度過低，響應(yīng)時(shí)間較慢;模擬量輸出曲線不理想等原因，嚴(yán)重影響了整個(gè)機(jī)車的正常運(yùn)行，也給客戶的調(diào)試工作帶來了不少的麻煩，很大程度上降低了生產(chǎn)效能。在使用過程中，由于靈敏度過低，延遲嚴(yán)重，經(jīng)常需要人工手持風(fēng)速檢測(cè)儀表進(jìn)行柜體內(nèi)部通風(fēng)檢測(cè);同時(shí)，由于貨運(yùn)電力機(jī)車這類特殊產(chǎn)品經(jīng)常需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷地運(yùn)行，這就使得柜體內(nèi)部的溫度變化明顯，對(duì)于普通的熱式流量開關(guān)來說，由于工作原理的特殊性，這種變化會(huì)直接造成輸出曲線不理想，線性度差，從而導(dǎo)致檢測(cè)的失敗。同時(shí)，安裝空間狹小，布線空間不足也是比較棘手的問題。客戶之前使用的其它品牌的傳感器均無法完全滿足應(yīng)用的需要。

　　TURCK解決方案

　　TURCK公司技術(shù)人員針對(duì)以上要求和工況，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)深入交流，推薦了螺紋圓柱式模擬量輸出氣體型流量傳感器產(chǎn)品：FCS-M18-LIX，圓滿地解決了用戶的難題。由于熱式流量傳感器特殊的工作原理，其容易受到溫度突變的影響，從而容易造成檢測(cè)失敗;而TURCK的氣體型流量傳感器藉由特殊的探頭結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部有效的閉環(huán)負(fù)反饋控制電路，實(shí)現(xiàn)了可以將溫度突變的影響基本抵消，從根本上解決了熱式流量傳感器的應(yīng)用難題。另外，針對(duì)氣體流量檢測(cè)而專門設(shè)計(jì)的流量傳感器擁有比普通熱式流量傳感器更高的靈敏度，可以很準(zhǔn)確地檢測(cè)熱量變化并不明顯的氣體，從而更好地滿足用戶的需要。

　　FCS-M18-LIX也是TURCK氣體型流量傳感器系列產(chǎn)品之一，其200K/min的溫度梯度可很好地適用于現(xiàn)場(chǎng)溫度突變的環(huán)境，從而避免了輸出不穩(wěn)定的情況發(fā)生減少了維護(hù)的時(shí)間，提高了工作效率;針對(duì)于氣體而專門設(shè)計(jì)的檢測(cè)元件部分，可以很好地監(jiān)測(cè)變流柜內(nèi)通風(fēng)量情況，既避免了人工的重復(fù)勞動(dòng)，又保證了模擬量線性輸出的準(zhǔn)確、及時(shí)性;同時(shí)，其一體化的設(shè)計(jì)，小巧緊湊的產(chǎn)品外形，也給客戶的安裝帶來了極大的自由度。藉由以上優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)機(jī)車的性能也相應(yīng)得到了提升，可以很好地滿足日益快速、高效的鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要。

　　TURCK傳感器為電力機(jī)車的運(yùn)行安全提供可靠保證

　　在類似于北車大同電力機(jī)車生產(chǎn)的大功率交流傳動(dòng)機(jī)車上，包括主要設(shè)備牽引電動(dòng)機(jī)以及冷卻塔風(fēng)機(jī)、牽引通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵、空調(diào)等輔助設(shè)備在內(nèi)，其長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行的安全性和可靠性是第一位的，這體現(xiàn)在整個(gè)機(jī)車的每一個(gè)細(xì)節(jié)之處，尤其是給全部設(shè)備提供動(dòng)力的主、輔變流柜，其可靠性尤為重要。TURCK氣體型流量傳感器在變流柜上的成功應(yīng)用，充分提高了電力機(jī)車運(yùn)行的可靠性，給客戶帶來了便利。

　　首先，TURCK氣體型流量傳感器擁有豐富的產(chǎn)品序列，可以滿足客戶不同形式的使用要求;另外，其針對(duì)于氣體研發(fā)的高度可調(diào)的靈敏度特性，使得即使變流柜體內(nèi)風(fēng)量微小的流量變化也可以被傳感器感知到，從而確保了行車安全。

　　其次，TURCK氣體型流量傳感器也屬于TURCK熱式流量傳感器大家族的成員之一，同樣具備優(yōu)秀的抗溫度突變的性能。在電力機(jī)車不間斷的運(yùn)行過程中，環(huán)境溫度千變?nèi)f化，難免會(huì)有溫度突變的情況發(fā)生，尤其對(duì)于熱式流量傳感器來說是一個(gè)比較大的考驗(yàn)，TURCK的熱式流量傳感器藉由其特殊的探頭結(jié)構(gòu)和內(nèi)部補(bǔ)償電路，完全可以將溫度突變的影響降到最低，從而保證了模擬量輸出的穩(wěn)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變流柜體內(nèi)風(fēng)量的成功監(jiān)測(cè)，確保了電力機(jī)車的長(zhǎng)時(shí)間順利運(yùn)行。

　　最后，TURCK M18外形的氣體型流量傳感器外形小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，將檢測(cè)元件和處理電路集于一體，其體積僅相當(dāng)于一個(gè)流量傳感探頭，尤其對(duì)于安裝空間有限或者不適于安裝分體式流量開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)合來說，能夠有很大的應(yīng)用自由度。

　　“和諧D2”型大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車， 代表了國內(nèi)交流傳動(dòng)電力機(jī)車的最高配置，同時(shí)也具備了國際先進(jìn)水平

　　性能優(yōu)秀的氣體流量傳感器被廣泛地應(yīng)用于電氣柜以及通風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)量監(jiān)控