內燃機車預熱系統的制作方法

本發明涉及內燃機車技術領域，具體而言，涉及一種內燃機車預熱系統。

背景技術：

為保證冬季寒冷地區的內燃機車能夠隨時啟動投入運行，規定柴油機機油、冷卻水溫度須保持20℃以上，故在內燃機車上均設置有預熱系統。內燃機車預熱系統是對內燃機車柴油機的機油、燃油及冷卻水預加熱的裝置，其中，機車柴油機的潤滑油、冷卻水系統溫度低于一定溫度（如20℃）時，不能啟動柴油機；機車柴油機潤滑油、冷卻水系統溫度低于一定溫度（如40℃）時，柴油機不能加負載使機車運行，相關技術中，利用預熱鍋爐對機車油水系統進行預熱，但現有內燃機車預熱鍋爐存在體積大、效率低、污染嚴重、操作維修不便等缺陷。

技術實現要素：

本發明正是基于上述技術問題至少之一，提出了一種新的內燃機車預熱系統，結合ptc加熱器進行預熱，在滿足內燃機車的預熱需求的同時，降低油耗成本，減少空氣污染，具有較好的社會效益和經濟效益。

有鑒于此，本發明提出了一種內燃機車預熱系統，包括：交流供電模塊，所述交流供電模塊包括三相交流電源及零線；高溫水系加熱電路，包括第一自動開關，所述第一三相交流接觸器、高溫水系加熱模塊，所述第一自動開關包括四路子開關，所述高溫水系加熱模塊包括多個ptc加熱器，其中，所述第一自動開關的四路子開關分別設置在所述三相交流電源的三相電路以及所述零線上，設置在所述三相電路上的子開關分別連接至所述第一三相交流接觸器的輸入端，所述第一三相交流接觸器的輸出端分別連接至一所述高溫水系加熱模塊中的ptc加熱器；低溫水系加熱電路，包括第二自動開關，所述第二三相交流接觸器、低溫水系加熱模塊，所述第二自動開關包括三路子開關，所述低溫水系加熱模塊包括多個ptc加熱器，其中，所述第二自動開關的三路子開關分別設置在所述三相交流電源的三相電路上，所述第二自動開關的三路子開關分別連接至所述第二三相交流接觸器的輸入端，所述第二三相交流接觸器的輸出端分別連接至一所述低溫水系加熱模塊中的ptc加熱器；控制電路，連接至所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器，所述控制電路根據內燃機車中冷卻水溫度向所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器輸出控制信號，以控制所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器處于閉合狀態或斷開狀態。

在該技術方案中，ptc（positivetemperaturecoefficient）加熱器具有恒溫發熱、熱轉換率高、抗干擾能力強、使用壽命長等優勢，整個內燃機車預熱系統的高溫水系加熱電路和低溫水系加熱電路中均采用ptc加熱器進行加熱，并由控制電路根據內燃機車中冷卻水溫度控制第一三相交流接觸器和第二三相交流接觸器閉合或斷開，以實現對ptc加熱器工作狀態的控制，滿足內燃機車的預熱需求的同時，降低油耗成本，減少空氣污染，具有較好的社會效益和經濟效益。其中，三相交流電源由輔助柴油發電機組或外電源提供。

在上述技術方案中，優選地，所述控制電路在所述內燃機車中冷卻水溫度小于等于第一溫度時，控制所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器處于閉合狀態，所述控制電路在所述內燃機車中冷卻水溫度大于等于第二溫度時，控制所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器處于斷開狀態；其中，所述第一溫度小于所述第二溫度。

在該技術方案中，通過控制電路控制第一三相交流接觸器和第二三相交流接觸器的閉合或斷開，實現了整個加熱過程的自動控制，確保了內燃機車預熱系統的預熱效率，第一溫度和第二溫度可根據具體需求進行設置，第一溫度優選為25℃，當需要啟動內燃機車大采油機時，第二溫度優選為70℃，在無須啟動機車大柴油機，僅對內燃機車油水系統進行冬季預熱防凍時，第二溫度優選為40℃。

在上述任一項技術方案中，優選地，還包括：第三自動開關，所述第三自動開關的第一端連接至直流供電電源的正極；第四自動開關，所述第四自動開關的第一端連接至所述第三自動開關的第二端，所述第四自動開關的第二端連接至第一直流接觸器的第一端；所述第一直流接觸器，所述第一直流接觸器的第二端連接至水泵電機；第五自動開關，所述第五自動開關的第一端連接至所述第三自動開關的第二端，所述第五自動開關的第二端連接至第二直流接觸器的第一端；所述第二直流接觸器，所述第二直流接觸器的第二端連接至所述內燃機車的預熱機油泵電機；第六自動開關，所述第六自動開關的第一端連接至所述第三自動開關的第二端，所述第六自動開關的第二端連接至第三直流接觸器的第一端；所述第三直流接觸器，所述第三直流接觸器的第二端連接至所述內燃機車的燃油泵電機。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述控制電路包括：第七自動開關，所述第七自動開關的第一端連接至所述直流供電模塊的正極；第一溫度繼電器，所述第一溫度繼電器的第一端連接至所述第七自動開關的第二端，所述第一溫度繼電器的第二端連接至第二溫度繼電器的第一端；所述第二溫度繼電器，所述第二溫度繼電器的第二端連接至中間繼電器；所述中間繼電器，所述中間繼電器的第一組動合觸頭的一端連接至所述第二溫度繼電器的第一端，所述中間繼電器的第一組動合觸頭的另一端連接至所述第二溫度繼電器的第二端，所述中間繼電器的第二組動合觸頭的一端連接至所述第七自動開關的第二端，所述中間繼電器的第二組動合觸頭的另一端分別連接至第一時間繼電器的第一端、所述第一直接接觸器的第三端、高溫預熱進水電磁閥、高溫預熱回水電磁閥、低溫預熱進水電磁閥、低溫預熱回水電磁閥；所述第一時間繼電器，所述第一時間繼電器的第二端連接至所述第七自動開關的第二端，所述第一時間繼電器的第三端分別連接至所述所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器、所述第二直流接觸器的第三端、第二時間繼電器的第一端；所述第二時間繼電器，所述第二時間繼電器的第二端連接至所述第七自動開關的第二端，所述第二時間繼電器的第三端連接至二極管的正極；所述二極管，所述二極管的負極連接至所述第三直流接觸器的第三端。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述第一溫度繼電器在所述內燃機車中冷卻水溫度小于等于所述第一溫度時，處于常閉接通狀態，所述第二溫度繼電器動作以接通所述中間繼電器的線圈電源，所述中間繼電器的第一組動合觸頭接通以保持所述中間繼電器的線圈電源，所述中間繼電器的第二組動合觸頭接通所述高溫預熱進水電磁閥、所述高溫預熱回水電磁閥、所述低溫預熱進水電磁閥及所述低溫預熱回水電磁閥，所述第一直流接觸器和所述第一時間繼電器得電動作以啟動所述水泵電機；所述第一時間繼電器在通電第一時長后，其延時正連鎖閉合，所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器處于閉合狀態，分別與所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器相連接的pct加熱器啟動加熱，所述第二直流接觸器和所述第二時間繼電器得電動作以啟動所述內燃機車的預熱機油泵電機；所述第二時間繼電器在通電第二時長后，其延時正連鎖閉合，所述第三直流接觸器得電動作以啟動所述內燃機車的燃油泵電機；所述第一溫度繼電器在所述內燃機車中冷卻水溫度大于等于所述第二溫度時動作，以切斷所述中間繼電器的線圈電源，所述中間繼電器的第二組動合觸頭斷開，所述第一所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器處于斷開狀態，分別與所述第一三相交流接觸器和所述第二三相交流接觸器相連接的pct加熱器停止加熱，所述水泵電機、所述內燃機車的預熱機油泵電機及所述內燃機車的燃油泵電機停止運行，所述高溫預熱進水電磁閥、所述高溫預熱回水電磁閥、所述低溫預熱進水電磁閥及所述低溫預熱回水電磁閥關閉。其中，第一時長和第二時長優選為20秒。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述第一自動開關為四線自動開關，所述第二自動開關為三線自動開關。

通過以上技術方案，結合ptc加熱器進行預熱，在滿足內燃機車的預熱需求的同時，降低油耗成本，減少空氣污染，具有較好的社會效益和經濟效益。

附圖說明

圖1示出了根據本發明的實施例的內燃機車預熱系統的主電路圖；

圖2示出了根據本發明的實施例的內燃機車預熱系統中的控制電路的電路圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

以下結合圖1和圖2對本發明的技術方案做進一步說明：

如圖1所示，內燃機車預熱系統100包括：交流供電模塊102，所述交流供電模塊包括三相交流電源及零線；高溫水系加熱電路104，包括第一自動開關106（如圖1中的qf1），所述第一三相交流接觸器108（圖1所示的km1）、高溫水系加熱模塊110，所述第一自動開關106包括四路子開關，所述高溫水系加熱模塊110包括多個ptc加熱器1102（圖1中的ptc1、ptc2和ptc3），其中，所述第一自動開關106的四路子開關分別設置在所述三相交流電源的三相電路以及所述零線上，設置在所述三相電路上的子開關分別連接至所述第一三相交流接觸器108的輸入端，所述第一三相交流接觸器108的輸出端分別連接至一所述高溫水系加熱模塊110中的ptc加熱器1102；低溫水系加熱電路112，包括第二自動開關114（圖1中的qf2），所述第二三相交流接觸器116（圖1中的km2）、低溫水系加熱模塊118，所述第二自動開關114包括三路子開關，所述低溫水系加熱模塊118包括多個ptc加熱器1182（圖1中的ptc4、ptc5和ptc6），其中，所述第二自動開關114的三路子開關分別設置在所述三相交流電源的三相電路上，所述第二自動開關114的三路子開關分別連接至所述第二三相交流接觸器116的輸入端，所述第二三相交流接觸器116的輸出端分別連接至一所述低溫水系加熱模塊118中的ptc加熱器1182；控制電路120（如圖2所示），連接至所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116，所述控制電路120根據內燃機車中冷卻水溫度向所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116輸出控制信號，以控制所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116處于閉合狀態或斷開狀態。

在該技術方案中，ptc加熱器具有恒溫發熱、熱轉換率高、抗干擾能力強、使用壽命長等優勢，整個內燃機車預熱系統的高溫水系加熱電路和低溫水系加熱電路中均采用ptc加熱器進行加熱，并由控制電路根據內燃機車中冷卻水溫度控制第一三相交流接觸器和第二三相交流接觸器閉合或斷開，以實現對ptc加熱器工作狀態的控制，滿足內燃機車的預熱需求的同時，降低油耗成本，減少空氣污染，具有較好的社會效益和經濟效益。其中，三相交流電源由輔助柴油發電機組或外電源提供。

在上述技術方案中，優選地，所述控制電路120在所述內燃機車中冷卻水溫度小于等于第一溫度時，控制所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116處于閉合狀態，所述控制電路120在所述內燃機車中冷卻水溫度大于等于第二溫度時，控制所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116處于斷開狀態；其中，所述第一溫度小于所述第二溫度。

在該技術方案中，通過控制電路控制第一三相交流接觸器和第二三相交流接觸器的閉合或斷開，實現了整個加熱過程的自動控制，確保了內燃機車預熱系統的預熱效率，第一溫度和第二溫度可根據具體需求進行設置，第一溫度優選為25℃，當需要啟動內燃機車大采油機時，第二溫度優選為70℃，在無須啟動機車大柴油機，僅對內燃機車油水系統進行冬季預熱防凍時，第二溫度優選為40℃。

具體地，交流供電模塊102可為“輔助柴油發電機組”或“機車外供電源插座”提供的3ac220v/50hz電源，第一路，經過dz5-20/410四線自動開關“qf1”和cj20-40三相交流接觸器“km1”，接通高溫水系加熱模塊的三組串聯ptc加熱器（功率為3x4kw）；另一路，經過dz5-20/310三線自動開關“qf2”和cj20-40三相交流接觸器“km2”，接通低溫水系加熱模塊的三組串聯ptc加熱器（功率為3x4kw）；“qf1”和“qf2”自動開關又名空氣斷路器，是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關。它集控制和多種保護功能于一身，除能完成接通和分斷電路外，尚能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護。在內燃機車中冷卻水溫度小于等于25℃時，控制電路接通三相交流接觸器“km1”及“km2”的dc110v線圈電源，接觸器的三組主觸頭同時分別接通兩套水系串聯的各4kw的ptc加熱器，開始進行機車水系預熱；在內燃機車中冷卻水溫度大于等于70℃時，控制電路切斷三相交流接觸器“km1”及“km2”的dc110v線圈電源，接觸器的三組主觸頭同時分別切斷兩套水系串聯的各4kw的ptc水管加熱器，停止進行機車水系預熱。

如圖2所示，優選地，內燃機車預熱系統還包括：第三自動開關122（圖2中的qf3），所述第三自動開關122的第一端連接至直流供電電源的正極；第四自動開關124（圖2中的qf4），所述第四自動開關124的第一端連接至所述第三自動開關122的第二端，所述第四自動開關124的第二端連接至第一直流接觸器126（圖2中的km3）的第一端；所述第一直流接觸器126，所述第一直流接觸器126的第二端連接至水泵電機128（圖2中的md1）；第五自動開關130（圖2中的qf5），所述第五自動開關130的第一端連接至所述第三自動開關122的第二端，所述第五自動開關130的第二端連接至第二直流接觸器132（圖2中的km4）的第一端；所述第二直流接觸器132，所述第二直流接觸器132的第二端連接至所述內燃機車的預熱機油泵電機134（圖2中的md2）；第六自動開關136（圖2中的qf6），所述第六自動開關136的第一端連接至所述第三自動開關122的第二端，所述第六自動開關136的第二端連接至第三直流接觸器138（圖2中的km5）的第一端；所述第三直流接觸器138，所述第三直流接觸器138的第二端連接至所述內燃機車的燃油泵電機140（圖2中的md3）。

該部分電路承擔著內燃機車預熱系統的水循環、機油循環和燃油循環預熱任務，直流供電電源可為“輔助柴油發電機組”或“機車外供電源插座”提供的dc110v，電流均在7--10a以內，預熱系統水循環電機組仍采用預熱爐原有水泵電機組md1，并增加1套20a接觸器km3和1套20a單極自動開關qf4，預熱系統機油循環電機組仍采用預熱爐原有機油泵電機組md2，并增加1套20a接觸器km4和1套20a單極自動開關qf5，燃油預熱循環電機組仍采用內燃機車原有燃油泵電機組md3），并增加1套20a接觸器km5和1套20a單極自動開關qf6。

所述控制電路120包括：第七自動開關142（圖2中的qf7），所述第七自動開關142的第一端連接至所述直流供電模塊的正極；第一溫度繼電器144（圖2中的kte1），所述第一溫度繼電器144的第一端連接至所述第七自動開關142的第二端，所述第一溫度繼電器144的第二端連接至第二溫度繼電器146（圖2中的kte2）的第一端；所述第二溫度繼電器146，所述第二溫度繼電器146的第二端連接至中間繼電器148；所述中間繼電器148（圖2中的ka），所述中間繼電器148的第一組動合觸頭的一端連接至所述第二溫度繼電器146的第一端，所述中間繼電器148的第一組動合觸頭的另一端連接至所述第二溫度繼電器146的第二端，所述中間繼電器148的第二組動合觸頭的一端連接至所述第七自動開關142的第二端，所述中間繼電器148的第二組動合觸頭的另一端分別連接至第一時間繼電器150（圖2中的kt1）的第一端、所述第一直接接觸器126的第三端、高溫預熱進水電磁閥152（圖2中的mb1）、高溫預熱回水電磁閥154（圖2中的mb2）、低溫預熱進水電磁閥156（圖2中的mb3）、低溫預熱回水電磁閥158（圖2中的mb4）；所述第一時間繼電器150，所述第一時間繼電器150的第二端連接至所述第七自動開關142的第二端，所述第一時間繼電器150的第三端分別連接至所述所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116、所述第二直流接觸器132的第三端、第二時間繼電器160的第一端；所述第二時間繼電器160，所述第二時間繼電器160的第二端連接至所述第七自動開關142的第二端，所述第二時間繼電器160的第三端連接至二極管162的正極；所述二極管162，所述二極管162的負極連接至所述第三直流接觸器138的第三端。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述第一溫度繼電器144在所述內燃機車中冷卻水溫度小于等于所述第一溫度時，處于常閉接通狀態，所述第二溫度繼電器146動作以接通所述中間繼電器148的線圈電源，所述中間繼電器148的第一組動合觸頭接通以保持所述中間繼電器148的線圈電源，所述中間繼電器148的第二組動合觸頭接通所述高溫預熱進水電磁閥152、所述高溫預熱回水電磁閥154、所述低溫預熱進水電磁閥156及所述低溫預熱回水電磁閥158，所述第一直流接觸器126和所述第一時間繼電器150得電動作以啟動所述水泵電機128；所述第一時間繼電器150在通電第一時長后，其延時正連鎖閉合，所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116處于閉合狀態，分別與所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116相連接的pct加熱器啟動加熱，所述第二直流接觸器132和所述第二時間繼電器160得電動作以啟動所述內燃機車的預熱機油泵電機134；所述第二時間繼電器160在通電第二時長后，其延時正連鎖閉合，所述第三直流接觸器138得電動作以啟動所述內燃機車的燃油泵電機140；所述第一溫度繼電器144在所述內燃機車中冷卻水溫度大于等于所述第二溫度時動作，以切斷所述中間繼電器148的線圈電源，所述中間繼電器148的第二組動合觸頭斷開，所述第一所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116處于斷開狀態，分別與所述第一三相交流接觸器108和所述第二三相交流接觸器116相連接的pct加熱器停止加熱，所述水泵電機128、所述內燃機車的預熱機油泵電機134及所述內燃機車的燃油泵電機140停止運行，所述高溫預熱進水電磁閥152、所述高溫預熱回水電磁閥154、所述低溫預熱進水電磁閥156及所述低溫預熱回水電磁閥158關閉。其中，第一時長和第二時長優選為20秒。

具體地，當內燃機車冷卻水溫度≤25°c（第一溫度）時，系統自動控制預熱水路的4個電磁伐（mb1~mb4）吸合，打開預熱系統的水路；同時，預熱循環水泵接觸器km3（dc110v）和時間繼電器kti（dc110v）同時得電動作，啟動dc110v/0.8kw的預熱循環水泵直流電機md1，使內燃機車預熱系統的水路暢通并開始循環；延時20秒后，時間繼電器kt1的延時正連鎖閉合，自動控制兩組三相交流20a電磁接觸器閉合（線圈電壓dc110v），兩套6組ac220v/4kw的ptc加熱器加熱，迅速加熱機車高低溫循環水的溫度；同時，預熱機油泵接觸器km4（dc110v）和時間繼電器kt2（dc110v）同時得電動作，啟動dc110v/0.6kw的預熱機油泵直流電機，開始對機車柴油機的機油系統進行預熱；再過20秒后，時間繼電器kt2的延時正連鎖閉合，自動控制機車燃油泵電機接觸器km5得電動作（dc110v），使內燃機車dc110v/0.6kw的燃油泵運轉，通過機車的燃油預熱器，利用溫水對機車燃油油進行自動預熱；為實現既能自動控制，又防止預熱電路與原有內燃機車電路的干擾，在預熱系統自動控制電路和內燃機車原有燃油泵接觸器控制電路中增加1套400v/2a二極管；當內燃機車冷卻水溫度≥70°c后，機車溫度繼電器kte1動作，切斷中間繼電器ka的電源，其動合觸頭斷開，切斷兩組三相交流220v/20a電磁接觸器km1、km2線圈的電源，兩套6組ac220v/4kw的ptc加熱器加熱因斷電同時停止加熱；同時，機車預熱水系的3組“水泵和油泵電機”（md1、md2、md3）及4個電磁閥（mb1~mb4），自動關閉，恢復機車運行狀態；此時，即可啟動機車大柴油機運行（內燃機車運行狀態無需預熱，且需要對機車油水系統進行冷卻）；在無須啟動機車大柴油機，僅對機車油水系統進行冬季預熱防凍時，預熱系統可按照上述步驟循環往復自動進行。在機車運行前對油水系統進行冬季預熱時，可在內燃機車冷卻水溫度≥40°c后停止預熱，啟動柴油機運行。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述第一自動開關106為四線自動開關，所述第二自動開關114為三線自動開關。

上述實施例中的內燃機車預熱系統以及內燃機車預熱系統中各個部件的型號選擇優選地適用于df7g內燃機車。

在上述實施例中，利用小型柴油發電機組配ptc加熱器預熱系統替代原來的內燃機車的預熱鍋爐，改造時，“柴油發電機組”等件的安裝位置及重量與原來預熱鍋爐的安裝位置及重量基本相同，以保證內燃機車的總重量和軸重符合規定，改造時，要盡可能利用內燃機車原有管路及配件，減少改造工作量，提高內燃機車預熱系統的效率和自動控制水平。

以上結合附圖詳細說明了本發明的技術方案，本發明的技術方案提出了一種新的內燃機車預熱系統，結合ptc加熱器進行預熱，在滿足內燃機車的預熱需求的同時，降低油耗成本，減少空氣污染，具有較好的社會效益和經濟效益。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。