一種雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于軌道交通技術領域，尤其涉及一種雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]本公司生產(chǎn)制造的雙燃料機車樣車是國內(nèi)首次采用以甲烷氣體為動力的機車，目前國內(nèi)外還沒有相關雙燃料機車安全保障系統(tǒng)控制策略技術。
[0003]雙燃料機車使用的燃料之一為可燃性很強的天然氣，因此對機車的安全性防護非常必要，有必要通過檢測和防止LNG/CNG機車上LNG/CNG在儲存、氣化、傳輸過程中的泄露，從而保證機車能正常安全的行駛，保證司乘人員的人身安全。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決上述問題，本實用新型提供了一種雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)，所述雙燃料機車包括發(fā)動機、發(fā)動機電噴控制器、LNG罐，所述切換系統(tǒng)包括供液切斷閥、氣化器、安全閥、進氣電磁閥、放散閥、甲烷探測系統(tǒng)、機車微機；
[0005]LNG罐、供液切斷閥、氣化器通過LNG管路順次連接，氣化器安全閥、進氣電磁閥、放散閥、發(fā)動機通過甲烷氣管路順次連接；
[0006]甲烷探測系統(tǒng)包括分布于機車上的若干甲烷傳感器、與各個甲烷傳感器通信連接的甲烷探測主機；
[0007]所述機車微機與發(fā)動機電噴控制器、甲烷探測主機、發(fā)動機PLC(發(fā)動機控制器)通信連接；
[0008]發(fā)動機電噴控制器用于向微機發(fā)送雙燃料使能信號；
[0009]所述機車微機用于控制供液切斷閥及進氣電磁閥的通斷、接收雙燃料使能信號、檢測機車是否滿足雙燃料使用條件、向發(fā)送機PLC發(fā)送雙燃料模式開關信號；
[0010]各個甲烷傳感器用于檢測其所在位置的甲烷泄露濃度，并將檢測結果傳送給甲烷探測主機；
[0011]甲烷探測主機用于根據(jù)甲烷泄露濃度的不同，進行不同的報警。
[0012]進一步的，還包括手動排空閥，所述手動排空閥位于安全閥與進氣電磁閥之間。
[0013]上述雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)的切換方法，包括進入雙燃料模式的工作流程及退出雙燃料模式的工作流程，
[0014]進入雙燃料模式的工作流程包括如下步驟:
[0015]步驟一:司機選擇雙燃料模式；
[0016]步驟二:機車加載；
[0017]步驟三:機車微機檢測是否滿足預先確定好的雙燃料使用條件，如果是，則進行步驟三，如否則重復進行此步驟；
[0018]步驟四:發(fā)動機電噴控制器向機車微機發(fā)出雙燃料使能信號；
[0019]步驟五:機車微機控制打開供液切斷閥，機車進入雙燃料模式；
[0020]退出雙燃料模式的工作流程包括如下步驟:
[0021 ]步驟一:司機選擇退出雙燃料模式；
[0022]步驟二:機車微機控制關閉供液切斷閥，終止從LNG罐中繼續(xù)向外供液；
[0023]步驟三:機車微機控制關閉進氣電磁閥，打開自動放散閥；
[0024]步驟五:微機向發(fā)動機控制器發(fā)送退出雙燃料模式開關信號；
[0025]步驟六:發(fā)動機收到退出雙燃料模式開關信號；
[0026 ]步驟七:發(fā)動機退出雙燃料模式，進入純?nèi)加凸r。
[0027]優(yōu)選的，退出雙燃料模式的工作流程中，步驟二執(zhí)行后，延時一段時間后再執(zhí)行步驟三。
[0028]更優(yōu)選的，退出雙燃料模式的工作流程中，步驟二執(zhí)行后，延時30秒后執(zhí)行步驟
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[0029]優(yōu)選的，退出雙燃料模式的工作流程中，步驟六執(zhí)行后，延時一段時間再執(zhí)行步驟七。
[0030]更優(yōu)選的，退出雙燃料模式的工作流程中，步驟六執(zhí)行后，延時30秒后執(zhí)行步驟七。
[0031]更優(yōu)選的，步驟六與步驟七之間保持雙燃料模式的過程中，檢測機車是否滿足預先確定好的雙燃料使用條件，如不滿足，則立即執(zhí)行步驟七。
[0032]進一步的，所述雙燃料使用條件包括:機油熱交換后水溫大于40°C、甲烷檢測未報警、發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于發(fā)動機設定轉(zhuǎn)速(本實用新型設定為580rpm)。
[0033]本實用新型的有益效果為:
[0034]1.在所有以LNG或CNG為燃料或燃料之一的機車上均可使用本技術方案。
[0035]2.通過控制策略將機車上危險區(qū)域、危險時間減至最小，以降低可能影響機車、人員和設備安全的潛在風險。
[0036]3.設有適當?shù)目刂?、報警、監(jiān)測、切斷和氣體探測策略，確保氣體燃料系統(tǒng)安全、可靠運行。
[0037]4.可在機車發(fā)生非正常運行情況時，如故障卸載、停機后對氣體管路內(nèi)甲烷進行安全排放，避免機車內(nèi)發(fā)生燃爆事故。
[0038]本實用新型對雙燃料機車進行安全保障控制，從很大程度上提高了雙燃料機車燃料模式切換的安全性。
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]本實用新型所述雙燃料機車包括發(fā)動機、發(fā)動機電噴控制器、LNG罐，所述切換系統(tǒng)包括供液切斷閥、氣化器、安全閥、進氣電磁閥、放散閥、甲烷探測系統(tǒng)、機車微機。
[0041 ] LNG罐、供液切斷閥、氣化器通過LNG管路順次連接，氣化器安全閥、進氣電磁閥、放散閥、發(fā)動機通過甲烷氣管路順次連接。
[0042]甲烷探測系統(tǒng)包括分布于機車上的若干甲烷傳感器、與各個甲烷傳感器通信連接的甲烷探測主機。
[0043]所述機車微機與發(fā)動機電噴控制器、甲烷探測主機、發(fā)動機PLC通信連接。
[0044]發(fā)動機電噴控制器用于向微機發(fā)送雙燃料使能信號。
[0045]所述機車微機用于控制供液切斷閥及進氣電磁閥的通斷、接收雙燃料使能信號、檢測機車是否滿足雙燃料使用條件、向發(fā)送機PLC發(fā)送雙燃料模式開關信號。
[0046]各個甲烷傳感器用于檢測其所在位置的甲烷泄露濃度，并將檢測結果傳送給甲烷探測主機。甲烷傳感器分布于機車上，一般為電氣間和/或發(fā)動機間和/或冷卻間和/或罐車，或者其他容易產(chǎn)生甲烷泄露的地方。
[0047]甲烷探測主機用于根據(jù)甲烷泄露濃度的不同，進行不同的報警。
[0048]當然，所述系統(tǒng)必然包括電源，一般機車上設備使用的是交流電，可利用一個蓄電池及一個逆變電源實現(xiàn)，或者直接使用交流電。
[0049]下面對本系統(tǒng)的切換方式進行說明。
[0050]包括進入雙燃料模式的工作流程及退出雙燃料模式的工作流程，
[0051 ]進入雙燃料模式的工作流程包括如下步驟:
[0052]步驟一:司機選擇雙燃料模式。
[0053]步驟二:機車加載。
[0054]步驟三:機車微機檢測是否滿足預先確定好的雙燃料使用條件，如果是，則進行步驟三，如否則重復進行此步驟。
[0055]步驟四:發(fā)動機電噴控制器向機車微機發(fā)出雙燃料使能信號。
[0056]步驟五:機車微機控制打開供液切斷閥，機車進入雙燃料模式。
[0057]退出雙燃料模式的工作流程包括如下步驟:
[0058]步驟一:司機選擇退出雙燃料模式。
[0059]步驟二:機車微機控制關閉供液切斷閥，終止從LNG罐中繼續(xù)向外供液。
[0060]步驟三:機車微機控制關閉進氣電磁閥，打開自動放散閥。
[0061]步驟五:微機向發(fā)動機發(fā)送退出雙燃料模式開關信號。
[0062]步驟六:發(fā)動機收到退出雙燃料模式開關信號。
[0063]步驟七:發(fā)動機退出雙燃料模式，進入純?nèi)加凸r。
[0064]優(yōu)選的，步驟二執(zhí)行后，延時一段時間后再執(zhí)行步驟三。步驟六執(zhí)行后，延時一段時間執(zhí)行步驟七。延時的目的是盡量將機車氣管路中已經(jīng)氣化的甲烷氣體燃燒完，讓氣管路中盡量少的殘留甲烷氣體，減少后期甲烷泄露的可能性與泄露量。本實施例設置延時時間為30s，該數(shù)值能較好少殘留甲烷氣體，且不會時間太長，降低效率。
[0065]如在發(fā)動機延時30s保持雙燃料模式過程中，未延時到30s發(fā)動機已不滿足雙燃料使用條件(如機車卸載，燃氣壓力小于0.5bar)，則發(fā)動機立刻退出雙燃料模式，機車微機控制關閉發(fā)動機前的進氣電磁閥，打開放散閥；如此時氣化器后管路壓力大于1.4MPa，則安全閥動作排除過高壓力。
[0066]當機車故障卸載時，微機自動關閉LNG管路上的供液切斷閥、發(fā)動機前的進氣電磁閥，終止供液/氣，同時打開放散閥，發(fā)動機退出雙燃料模式，進入純?nèi)加凸r。
[0067]當甲烷檢測裝置檢測到甲烷濃度達到低限一警告信號(25%LEL)報警值時，微機控制關閉LNG管路上的供液切斷閥，終止供液，延時30s關斷發(fā)動機前的進氣電磁閥，打開放散閥，發(fā)動機退出雙燃料模式，進入純?nèi)加凸r。
[0068]當機車收到緊急停機信號(發(fā)動機超速、曲軸箱壓力高、泄露甲烷濃度大于50%LEL)時機車實施緊急停機動作。機車緊急停機時，微機卸載，同時給發(fā)動機緊急停機信號，并切斷LNG供液閥和發(fā)動機前供氣閥，同時打開放散閥X6將發(fā)動機前管路內(nèi)甲烷氣體放散到機車外部大氣中，發(fā)動機停機。
[0069]機車轉(zhuǎn)速小于設定值時，本實施例設置為<580rpm，微機控制關斷供液切斷閥，切斷LNG供液，當發(fā)動機速度< 380rpm時，關斷進氣電磁閥，此時發(fā)動機退出雙燃料模式。同時微機控制自動放散閥動作，將供液切斷閥到發(fā)動機之間管道內(nèi)甲烷氣體排空，避免發(fā)生發(fā)動機排氣口燃爆事故。
[0070]需要注意的是，電噴控制器給出雙燃料使能信號需滿足以下條件:
[0071](1)電噴系統(tǒng)無報警；
[0072](2)發(fā)動機油門信號不小于規(guī)定值；
[0073](3)發(fā)動機轉(zhuǎn)速不小于規(guī)定值。
【主權項】
1.一種雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)，其特征在于，所述雙燃料機車包括發(fā)動機、發(fā)動機電噴控制器、發(fā)動機控制器、LNG罐，所述切換系統(tǒng)包括供液切斷閥、氣化器、安全閥、進氣電磁閥、放散閥、甲烷探測系統(tǒng)、機車微機； LNG罐、供液切斷閥、氣化器通過LNG管路順次連接，氣化器安全閥、進氣電磁閥、放散閥、發(fā)動機通過甲烷氣管路順次連接； 甲烷探測系統(tǒng)包括分布于機車上的若干甲烷傳感器、與各個甲烷傳感器通信連接的甲烷探測主機； 所述機車微機與發(fā)動機電噴控制器、甲烷探測主機、發(fā)動機控制器通信連接； 發(fā)動機電噴控制器用于向微機發(fā)送雙燃料使能信號。2.如權利要求1所述的雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)，其特征在于，還包括手動排空閥，所述手動排空閥位于安全閥與進氣電磁閥之間。
【專利摘要】本實用新型提出了一種雙燃料機車燃料模式切換系統(tǒng)，所述雙燃料機車包括發(fā)動機、發(fā)動機電噴控制器、LNG罐，所述切換系統(tǒng)包括供液切斷閥、氣化器、安全閥、進氣電磁閥、放散閥、甲烷探測系統(tǒng)、機車微機。本實用新型對雙燃料機車進行安全保障控制，從很大程度上提高了雙燃料機車燃料模式切換的安全性。
【IPC分類】F02M21/02, F02D41/00, F02B77/08, F02D19/06
【公開號】CN205089484
【申請?zhí)枴緾N201520852982
【發(fā)明人】韓笑, 鄒浪平, 朱延東, 何娟, 孟玉發(fā), 林遠鵬, 劉立偉
【申請人】中車資陽機車有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年10月30日