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【株所风云60年•第三十三期】陈国仁:8K机车电子柜技术攻关的点滴

来源: 作者: 时间:2019-08-02

陈国仁

1964年7月毕业于上海交通大学电力机车专业,同年8月被分配到株洲所工作,历任技术员、工程师、高级工程师、教授级高级工程师,享受政府特殊津贴专家,株洲所资深专家。

从1958年第一台6Y1型电力机车诞生,到上世纪80年代初,我国的电力机车生产发展速度缓慢。当时电力机车数量少,品种单一,技术水平落后,已远远满足不了经济建设发展的需要。

1984年国家决定通过招标进口一批技术先进的大功率电力机车,以解晋煤外运中运输能力不足的燃眉之急。同时以“技贸结合”的方式引进国外先进的电力机车设计和制造技术,通过消化、吸收、再创新以促使我国电力机车技术迅速发展,从而生产出更多更好的电力机车为国民经济高速发展服务。

铁道部对有意向的9家厂商送来的技术资料及报价进行比选,从中筛选出法、日两家公司。随后组织由株机厂、株洲所有关技术人员参加的与两家公司的技术谈判,深入摸清了两家的技术先进程度。铁道部综合考虑了技术先进性、价格、交货期、售后服务等因素,最终确定购买由法国某公司牵头的欧洲50赫兹集团的6400千瓦大功率8轴电力机车(铁道部命名为“8K型电力机车”),签订了150台机车购车合同、技术转让合同,和最后两台机车合作生产的合同。

(8K型电力机车)

8K机车技术引进和最后两台机车合作生产的任务由株机厂和株洲所共同承担。株洲所经全力争取拿到了机车硅机组、电子柜、辅助变流器、功率因数补偿装置、电压电流传感器、大功率半导体器件等部件器件的技术引进和合作生产的项目。

我有幸参加了与外方人员的技术洽谈,在项目确定后又参加了电子柜技术引进和合作生产的工作。

人员培训是技术引进的关键和核心。8k机车技术引进培训自1985年9月开始至87年,我所先后派出12批,数十位技术人员出国接受培训。培训大体上按设计、制造工艺、检验测试等范畴划分组成团组。

我派在第一批接受培训的团组。这是由株机厂刘友梅总工带团的以厂内人员为主的设计团组,包括3名专业翻译在内共有18人,所内还有庞乾麟、李春阳、李中浩、王渤洪等四位同志。

我们先有1个月时间集中在国外接受培训。几乎是每天“上课”,听取关于8K车主要技术参数及性能、机车主要特点、各种大部件介绍等等的讲解,使大家对机车整体有个全面了解。在巴黎期间法方还安排去塔布电机厂、勒•克勒佐转向架厂参观学习。

(在国外接受培训)

之后根据各个人项目的不同,分别去不同地方继续培训2个月。我和李中浩、王渤洪及株机两位同志一起去瑞士BBC公司。培训时再分开,我和株机一同志及德文翻译王渤洪参加电子柜的培训。BBC公司的哈斯莱尔先生全程给我们进行培训,至今我还记得这位先生给我们讲课的情景。他从基本电子电路讲起,再重点讲解牵引制动电子控制电路的原理框图,各插件板大致电路组成,还详细介绍了电子柜的构成。

哈斯莱尔先生滔滔不绝的讲解,显得劲头十足,我们则边听边记,十分认真,偶尔也有提问。我深知这次出国培训是极为难得的机会,一定要十分珍惜,要多学、学深、学透,要全身心地投入培训之中。所以除了白天听讲解,晚上在旅馆里还要和同室的李中浩一样,把白天的笔记拿出来,回顾整理一番;白天来不及记的给补上,疑问处作标记留待明天提问搞清。哈斯莱尔先生还数次带领我们去工厂实地细看电子柜的构成和生产过程,以加深对电子柜的直观认识。

这三个月的培训,我不仅学到了8K车牵引制动电子控制原理、电子柜设计技术,还开阔了眼界,增加了见识,为我以后继续参加电子柜合作生产,及把8K车电子柜技术应用到国产电力机车上,打下了较为坚实的基础。

出国培训前,我主要是和课题组的同事们一起从事韶4牵引控制电子柜的设计研制工作,回来后又与他们一起穿插进行8k车电子柜合作生产的工作。制造部门担当着合作生产的重任。我们的制造部门是一个勇于担当、善于当担的大集体,有一支能吃苦耐劳、又能动脑筋巧干实干特别能战斗的队伍,再加上事前准备充分,计划调度有方,整个合作生产都很顺利。

在1983年进口ND5内燃机车时,株洲所主动承担ND5机车电子产品的引进、消化、吸收和国产化的任务。为此先后增添了先进的电子产品生产及试验设备,还引进了印制板制造技术和印制板生产设备,建成了可生产双面板的印制板全自动生产线,形成了一个设备实用又齐全、管理先进、产品质量优良的初具规模的电子产品生产基地。

8K车技术攻关时,制造部又派员参加电子柜制造工艺和设备技术、电子装置检验、插件试验和屏柜试验台等的极具针对性的培训,掌握了8k电子柜制造工艺技术,为8k车合作生产做好了充分准备。因此电子柜合作生产一启动,从插件组装、单板调试、插件箱及柜体组装布线到整机检验,都进行得很顺利、很成功。1987年10月电子柜和其它合作生产的产品一起取得了法方发放的产品合格证书。合作生产的成功实践,培养和锻炼了一大批工程技术人员,还增添了先进的制造设备,极大地提升了电子产品的生产工艺水平,生产出优良的电子产品,进一步提升了我所电子产品在机车行业中的地位。

1985年初,厂所联合设计研制的大功率8轴韶山4型相控电力机车已设计完成,并已进入试制阶段。8k车技术引进几乎是与韶4样车的试制同时进行。1987年韶4样车出厂赴大同段试运,这是我国第三代的电力机车,由此开启了我国电力机车进入相控机车的时代。但坦率地说,当时韶4车的电子控制技术与8k车相比差距甚大,就直观来看,韶4车的牵引、制动控制电子柜总体上“土”了许多。

现在看来,8K机车的技术引进是十分需要、非常及时的。它让我们在较短的时间内,迅速掌握具有国际先进水平的相控机车的电子控制技术成为可能。

技术引进的要点在于消化吸收,灵活应用,最终达到创新的目的。8k车技术在我国新型电力机车上的灵活应用,始于80年代末期相继研制的韶山5型和韶山6型机车上。4轴的韶5机车是韶山系列中首款客运机车,它首次采用空心轴传动的全悬挂牵引电机,也首次采用了再生制动。韶6车则是郑州—宝鸡电气化工程中通过招标的6轴客货两用机车。


(1990年施工中的韶5电力机车)

8K车电子控制的一个核心技术是“特性控制”,就是机车在起动时恒流,运行时,速度在一个小变化范围内实现准恒速的特性。在电制动方式上韶5车与8K车相同为再生制动,韶6车则为加馈电阻制动,所以尽管两车都用特性控制,但整个电子控制系统有所不同。

因历史原因,韶4车上分别有工厂设计生产的制动电子柜和研究所设计生产的牵引电子柜。从韶5、韶6起两柜合成一柜,并由我所负责设计生产。新电子柜结构上采纳运用8k车电子柜的插件箱,柜体三个层次的结构。电子柜内的插件箱为符合IEC标准的19英寸抽屉式插件箱,抽屉面板宽度统一为19英寸,这种插件箱普遍应用于电气屏柜中。插件面板的高度和宽度与抽屉面板开孔相配合,插件宽度可按宽度单位递增,从而能灵活改变插件宽度。

韶4车上用压铸铝框架式的插件,安装在上面的电路板尺寸小,且用的是单面印制板,板上元件布置密度小致使牵引和制动二个电子柜的插件总数达65个之多。新插件的结构、尺寸与8k车相同,上面安装了大尺寸的双面印制电路板,元件布置密度又大,更加上二柜合一的结果,使新电子柜上的插件总数大为减少,这对降低电子柜故障率极为有利。在工艺上改电子元器件手工焊接为波峰焊,插件间的电连接改为绕接,电子柜对外电连接为压接。新电子柜用钢板结构的密封柜体,既防尘又防电磁干扰。这一连串的措施和新的变化很大程度上提高了电子柜的运行可靠性。


(1991年6月韶6电力机车剪彩)

韶5机车在1990年落成,韶6机车则在1991年剪彩。在我们课题组全体同事及制造部门全体同仁的共同努力下,8k机车电子控制技术得以实现了在国产新型电力机车上的灵活应用,使国产机车技术水平上了一个新台阶。应该可以说从韶山5型、韶山6型机车开始,国产相控电力机车电子控制技术和电子柜在追赶国际先进水平的征途中已初显成效,并为今后加速赶超世界先进水平打下了一定的基础。

(作者:陈国仁)