（中車長春軌道客車股份有限公司檢修研發(fā)部，130062，長春∥第一作者，工程師）

基于對照表焓差法的輕軌車輛空調(diào)機組制冷量測試方法

邴昱凱 梁 靚

（中車長春軌道客車股份有限公司檢修研發(fā)部，130062，長春∥第一作者，工程師）

承建的海外輕軌車輛項目由于受當(dāng)?shù)厥┕l件、檢修場地、檢修周期等因素限制，在架修過程中無法對空調(diào)機組制冷量進行準確地測試。因此，針對出口中東某輕軌車輛架修項目，提出了一種基于對照表焓差法的車輛空調(diào)機組制冷量測試方法，通過該方法實現(xiàn)了對空調(diào)機組制冷量的測試與計算。實例測試與計算結(jié)果表明，該方法能夠簡便、直觀、準確地評價機組制冷量，確?？照{(diào)系統(tǒng)能安全、可靠、穩(wěn)定地運行。

輕軌車輛；架修；空調(diào)機組；制冷量；焓差法

Author′saddressCRRC Changchun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

由于海外輕軌車輛項目受當(dāng)?shù)厥┕l件、檢修場地、檢修設(shè)備、檢修周期、運輸能力等影響，按照TB／T1804—2009《鐵道客車空調(diào)機組》行業(yè)標準搭建焓差試驗室并進行空調(diào)機組的性能試驗十分困難。因此，針對出口中東某輕軌車輛架修項目，本文提出了一種基于焓差法的測試空調(diào)機組制冷量試驗方法，能夠簡便、直觀、準確地評價機組制冷量，確保空調(diào)機組能安全、可靠、穩(wěn)定地運行。

1 空調(diào)機組維修測試

所涉及的空調(diào)機組運行條件及基本技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 空調(diào)機組運行條件及基本技術(shù)參數(shù)

1．1 空調(diào)機組維修要求

根據(jù)空調(diào)機組的使用要求，空調(diào)機組經(jīng)過5、6年的運行后，將進入車輛檢修周期的架修階段。必須對空調(diào)機組進行一次徹底檢查、保養(yǎng)及修理，以確保空調(diào)機組的運行安全及工作效能。在空調(diào)機組維修前后，需進行性能試驗，內(nèi)容包括：

a）機組需從車上拆下，作全面清洗；

b）機組移至試驗臺（試驗室）作性能試驗；

c）若試驗機組制冷量達到設(shè)計參數(shù)的90%以上，機組制冷系統(tǒng)不作分解，按檢修規(guī)程進行部件維護及檢修；

d）檢修后進行制冷量性能試驗，驗證空調(diào)制冷能力。

1．2 標準焓差法測試要求

根據(jù)《鐵道客車空調(diào)機組》行業(yè)標準，空調(diào)機組制冷量試驗需按空氣焓差法進行測量，測定空調(diào)機組室內(nèi)側(cè)進出口的空氣干、濕球溫度和空氣流量。測試過程為：空調(diào)機組安置在焓差試驗室，空調(diào)機組送風(fēng)口接送風(fēng)管道，在空調(diào)機組送風(fēng)管處設(shè)置干、濕球溫度傳感器（試驗室房間內(nèi)不同位置側(cè)設(shè)置兩組干、濕球溫度傳感器），通過調(diào)節(jié)空調(diào)機組風(fēng)阻來調(diào)整送風(fēng)量（見圖1）。

圖1 空氣焓差法試驗設(shè)備布置

空調(diào)機組室內(nèi)側(cè)進氣參數(shù)為干球溫度29℃，濕球溫度23℃；室外側(cè)進氣參數(shù)為干球溫度35℃，濕球溫度無要求。在此工況下進行制冷運行，待工況穩(wěn)定后對送風(fēng)量、干球和濕球溫度進行檢測。

空調(diào)機組的制冷量Q0通過采集到的數(shù)據(jù)（算術(shù)平均值）進行計算，計算公式如下：

式中：

L0——送風(fēng)量；

VP——空氣比容；

XP——空氣含濕量；

hn——環(huán)境進風(fēng)焓值；

hc——空調(diào)機組送風(fēng)焓值。

標準焓差法試驗結(jié)果準確，能有效地衡量機組制冷量，但是對試驗環(huán)境及設(shè)備要求嚴格，且工作量大。由于條件限制，這種測試方法不適用于海外輕軌車輛空調(diào)機組的檢修，故急需一種簡易、準確的測試方法。

2 對照表焓差法性能測試

2．1 對照表焓差法的測試方法

焓差法主要通過送風(fēng)、回風(fēng)的焓差值來進行計算，并通過計算值和標準值的比較，確定制冷量是否達標，以此來判斷空調(diào)機組的性能。從新造機組隨機抽樣，采用標準焓差法測量得到標準值，并擬合參數(shù)后形成標準值對照表。在性能測試過程中，主要使用的工具有：熱球風(fēng)速儀、錫紙板、膠帶及溫濕度測試儀。此法的主要優(yōu)點在于其計算比對誤差小，工裝簡易，節(jié)約時間。

2．2 標準值對照表

對照表中所有數(shù)據(jù)均是按照上述測試方法隨機挑選同一批次2臺型式試驗合格的新造空調(diào)機組在焓差試驗室（見圖2）測取平均值的方法得出。

圖2 空氣焓差試驗室實景

根據(jù)2臺新造機組實測冷量的標準平均值，得出冷量與溫度的關(guān)系曲線，再將標準值換算成對應(yīng)的額定冷量后得出額定冷量表（見表2）。

表2 不同環(huán)境溫度時的額定冷量表kW

2．2．1 冷量對照表

由于新造機組的冷量允許偏差±5%，因此判定維護機組的冷量大于等于新造機組的85%為合格，故冷量對照表（見表3）中的冷量均按新造機組額定冷量的85%得出。

2．2．2 回風(fēng)濕度修正表

在焓差試驗室利用隨機挑選的新造機組，控制其他因素不變，按照只改變回風(fēng)濕度的方式測量機組冷量，并擬合濕度與冷量的關(guān)系式，形成回風(fēng)濕度修正表（見表4）。

2．2．3 風(fēng)量修正表

在焓差試驗室按照給定的風(fēng)量通過控制風(fēng)阻，測量隨機挑選的新造機組冷量，并擬合風(fēng)量與冷量的關(guān)系式，形成風(fēng)量修正表（見表5）。

表3 不同環(huán)境溫度時的冷量對照表kW

表4 回風(fēng)濕度修正表

表5 風(fēng)量修正表

2．3 對照表焓差法試驗步驟

采用對照表焓差法進行性能測試，無需專門的焓差試驗室。將拆卸后的空調(diào)機組放置在地面運轉(zhuǎn)工裝架上通電運行，開啟機組的制冷模式。此時封堵新風(fēng)口，并使用無紡布過濾棉在回風(fēng)口適當(dāng)放置阻力棉，盡可能使測試過程中的電流值接近拆卸前機組正常工作時的數(shù)值，使機組盡量按照額定風(fēng)量運行。風(fēng)量罩尺寸應(yīng)盡量與送風(fēng)口尺寸相近（560 mm×234mm），如無合適尺寸的風(fēng)量罩也可通過過渡風(fēng)筒引導(dǎo)連接。通過風(fēng)量罩測量機組制冷運行時的風(fēng)量（對于送風(fēng)量較大的機組，采用風(fēng)量罩測量相對比測量風(fēng)速的方法更準確），以及機組送風(fēng)口、回風(fēng)口及冷凝器進口的溫度和濕度，并采用多次測量取平均值的方法得出溫度和濕度的平均值。具體測量溫度和濕度的方法如下。

（1）在所測風(fēng)口截面上，均勻分布溫度（濕度）測點不得少于12個。全部測點的平均測量值即為平均溫度（濕度）。

（2）平均溫度（濕度）測量必須連續(xù)測量3次，每次測量的平均溫度（濕度）之間的偏差應(yīng)不大于5%，取3次平均溫度（濕度）的平均值作為所測風(fēng)口的溫度（濕度）。

（3）所有測點按順序測量2次，每次測量的平均值之間偏差應(yīng)不大于10%。

在獲得風(fēng)量、溫度及濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)后，根據(jù)焓濕圖或相關(guān)軟件可以查出此時的送、回風(fēng)焓差，并通過焓差法冷量計算公式計算得出冷量，最終與給定的冷量對照表進行對比，由此判斷空調(diào)機組的性能是否達標。焓差法冷量計算公式為

式中：

Q——冷量，kW；

L——風(fēng)量，m3／h；

h1——回風(fēng)焓值，kJ／kg；

h2——送風(fēng)焓值，kJ／kg；

ρ——空氣密度，kg／m3。

為了簡化現(xiàn)場計算難度，也可用式（1）計算冷量。

2．4 計算實例

2．4．1 實際冷量計算

測量得出：環(huán)境干球溫度42．5℃，相對濕度30%；送風(fēng)口干球溫度23．2℃，相對濕度86%，焓值63．01kJ／kg，密度1．19kg／m3；回風(fēng)口溫度32．1℃，相對濕度62%，焓值81．01kJ／kg，密度1．16 kg／m3；用風(fēng)量罩測出送風(fēng)風(fēng)量5 327m3／h。根據(jù)式（2）計算得到實際冷量為31．30kW。

2．4．2 冷量對照表對應(yīng)冷量計算

此時環(huán)境溫度42．5℃，回風(fēng)口溫度32．1℃，通過冷量對照表（見表3）可知：當(dāng)環(huán)境溫度為40℃、室內(nèi)溫度為32℃時，冷量值為29．1kW；當(dāng)環(huán)境溫度為45℃，室內(nèi)溫度為32℃時，冷量值為27．6kW；當(dāng)環(huán)境溫度為40℃，室內(nèi)溫度為36℃時，冷量值為32．2 kW；當(dāng)環(huán)境溫度為45℃，室內(nèi)溫度為36℃時，冷量值為30．8kW。利用插值法計算可得當(dāng)前環(huán)境溫度（42．5℃）下，回風(fēng)溫度為32℃、36℃、32．1℃時對應(yīng)的冷量分別為28．4kW、31．5kW、31．4kW。

當(dāng)前回風(fēng)口相對濕度為62%，經(jīng)查回風(fēng)濕度修正表（見表4），可得此時的冷量為33．3kW。

若此時環(huán)境溫度上升2℃，則實際冷量衰減2%，此時風(fēng)量正好為5 327m3／h，風(fēng)量修正系數(shù)為1．01，因此，最終所得冷量為33．0kW。

2．4．3 結(jié)果判定

實測冷量＜對照表冷量，因此，判定機組制冷性能不滿足額定的90%。

2．5 與標準焓差試驗室測量的差別

焓差試驗室的冷量也是采用焓差法來計算，但是試驗室可以維持額定工況所需要的溫度、濕度及風(fēng)量。而本文所提出的冷量測試方法是利用現(xiàn)場有限的施工及運維條件，通過空調(diào)廠家在焓差試驗室模擬現(xiàn)場各種溫度、濕度、風(fēng)量與冷量的關(guān)系所得出的對照表，對比判定機組制冷性能是否合格的一種筒化方法。

3 結(jié)語

對照表焓差法性能測試的計算比對誤差小，精準度高，能夠以簡單的對比方法對空調(diào)機組性能進行測試，且能夠滿足相關(guān)的技術(shù)標準。在不具備精密測試的條件下，使得空調(diào)機組制冷量的測試得以實現(xiàn)，且具備較好的可行性和可操作性，值得應(yīng)用推廣。

［1］ 國際鐵路聯(lián)盟（UIC）．客車通風(fēng)、采暖和空調(diào)：UIC 553—2004［S］．巴黎：國際鐵路聯(lián)盟，2004．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．鐵道客車空調(diào)機組：TB／T 1804—2009［S］．北京：中國鐵道出版社，2010．

［3］ 中國人民解放軍總裝備部．可靠性鑒定和驗收試驗：GJB 899A—2009［S］．北京：中國人民解放軍總裝備部，2009．

Test Method for Refrigerating Volume of LRT Vehicle Air Condition Unit Based on Enthalpy

BING Yukai，LIANG Liang

Due to the limitation of local construction environment，maintenance site and maintenance cycle，it is difficult to test the refrigeration volume of the air conditioning unit accurately in the process of oversea light rail transit vehicle repairing．For the repair project of the LRT vehicle exported to a country in the Middle East，an optimization method of enthalpy difference is proposed in this article．The test and calculation of the air conditioning refrigeration volume are realized by applying this method．The experiment results show that the optimization method used to evaluation the air conditioning refrigeration volume is simple，intuitive and accurate，it can ensure safe and reliable operation of the air conditioning system．

light rail transit（LRT）vehicle；maintenance project；air conditioning unit；refrigeration volume；enthalpy difference method

U270．7；U270．38＋3

10．16037／j．1007－869x．2017．02．012

2016－09－20）