王浩

摘 要：重慶是山地城市，線路坡度大，氣候濕熱，夏季最高氣溫可達(dá)45℃，由于這些特點(diǎn)，對(duì)城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)要求就更加嚴(yán)格。本文主要是對(duì)重慶AS型列車空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)單闡述以及核心部件壓縮機(jī)故障情況進(jìn)行分析處理。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車輛空調(diào)系統(tǒng);壓縮機(jī)損壞分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.023

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)述

1.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

重慶地鐵5號(hào)線車輛客室空調(diào)機(jī)組采用頂置式薄型單元式空調(diào)機(jī)組，安裝在車輛頂部，每節(jié)車安裝2臺(tái)?？照{(diào)采用下送下回方式，空調(diào)機(jī)組處理后的空氣經(jīng)貫穿整節(jié)車廂的風(fēng)道和均勻分布的出風(fēng)口送入客室。新風(fēng)從機(jī)組箱體兩側(cè)導(dǎo)入。新風(fēng)和回風(fēng)在回風(fēng)腔內(nèi)混合，由蒸發(fā)器冷卻并通過(guò)送風(fēng)機(jī)送入客室內(nèi)，使室內(nèi)溫度緩緩下降，并使其維持在較舒適的范圍內(nèi)?？照{(diào)機(jī)組的室外冷凝風(fēng)從機(jī)組頂部進(jìn)入，通過(guò)冷凝器后，再?gòu)臋C(jī)組兩側(cè)面排出?？照{(diào)機(jī)組殼體由不銹鋼制成，具有耐振、抗沖擊等特點(diǎn)，空調(diào)機(jī)組與車體之間采用減震器連接，空調(diào)機(jī)組的送、回風(fēng)口采用防風(fēng)、防水密封結(jié)構(gòu)。

空調(diào)控制系統(tǒng)采用控制器作為核心控制單元，一臺(tái)控制盤(pán)控制同節(jié)車兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組，外圍采用接觸器、斷路器、繼電器、傳感器等控制元件，共同完成空調(diào)系統(tǒng)的控制、保護(hù)和故障診斷功能?？刂破鞑杉鱾鞲衅饕约案髟谋Ｗo(hù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算、處理?？照{(diào)控制系統(tǒng)通過(guò)控制空調(diào)機(jī)組，將車內(nèi)保持在舒適的環(huán)境下。

1.2 工作原理

重慶地鐵5號(hào)線空調(diào)機(jī)組與車內(nèi)風(fēng)道相連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)車廂均勻送風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)（如下圖）。

車頂?shù)膬膳_(tái)空調(diào)機(jī)組與一臺(tái)空調(diào)控制柜相連接。根據(jù)空調(diào)選擇開(kāi)關(guān)及MVB網(wǎng)絡(luò)的命令，此控制柜可以控制同車兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)。通過(guò)控制器及執(zhí)行器的動(dòng)作、傳感器的溫度檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、半冷、全冷、緊急通風(fēng)及停機(jī)等功能模式。

1.3 主要參數(shù)與部件作用

1.3.1 客室空調(diào)機(jī)組

型號(hào)：KLDL38BBA? ? ? ? ? ? ? ?電源：3相AC380V±5%，50Hz±0.5%

控制電路：DC110V（77V～137.5V） 制冷劑：R407C

注入量：2×4.8kg? ? ? ? ?制冷量：38kW? ? ?緊急通風(fēng)量：2000 m3/h

送風(fēng)量：4500 m3/h? ? ? ? ? ? ? 新風(fēng)量：1270 m3/h

構(gòu)架材質(zhì)：SUS304? ? ? ? ? ? ? ? ?機(jī)組重量：約720kg

1.3.2 壓縮機(jī)

制冷壓縮機(jī)為全封閉臥式壓縮機(jī)，是將電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)構(gòu)及供油系統(tǒng)組裝在同一個(gè)密封的機(jī)殼內(nèi)。制冷壓縮機(jī)通過(guò)橡膠減震器安裝在空調(diào)機(jī)組箱體內(nèi)。制冷壓縮機(jī)的作用是將來(lái)自蒸發(fā)器的低溫低壓的 R407c氣體壓縮成高溫高壓的氣體，并送往冷凝器。

1.3.3 通風(fēng)機(jī)

室內(nèi)側(cè)通風(fēng)機(jī)為并聯(lián)雙進(jìn)風(fēng)多葉片離心風(fēng)機(jī)。室內(nèi)側(cè)通風(fēng)機(jī)可以強(qiáng)化冷媒在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過(guò)程，并將經(jīng)蒸發(fā)器冷卻降溫的空氣送入車內(nèi)。

1.3.4 冷凝風(fēng)機(jī)

室外側(cè)通風(fēng)機(jī)為低噪聲軸流式防水風(fēng)機(jī)，電機(jī)和葉輪直接相連。室外側(cè)通風(fēng)機(jī)用于強(qiáng)化冷媒在冷凝器中的凝結(jié)放熱過(guò)程。

1.3.5 蒸發(fā)器

為銅管套鋁肋片的直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。低溫低壓的氣液混合的冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，當(dāng)車內(nèi)循環(huán)空氣和新鮮空氣混合后，通過(guò)蒸發(fā)器時(shí)進(jìn)行熱交換。這時(shí)，空氣的熱量被蒸發(fā)器內(nèi)的冷媒吸收，溫度降低。

1.3.6 冷凝器

其結(jié)構(gòu)型式與蒸發(fā)器相同。高溫高壓的R407C氣體，通過(guò)冷凝器時(shí)，在外界空氣的強(qiáng)制冷卻下，變成常溫（約50℃）高壓的冷媒液體。

1.3.7 溫度傳感器

每臺(tái)空調(diào)機(jī)組使用兩個(gè)溫度傳感器（PT100），其中一個(gè)新風(fēng)傳感器，一個(gè)回風(fēng)傳感器。新風(fēng)傳感器安裝在新風(fēng)閥處，回風(fēng)傳感器安裝在回風(fēng)風(fēng)閥處。傳感器的作用是采集溫度，以便控制盤(pán)選擇合理的控制模式。

1.4 控制模式

1.4.1 集控自動(dòng)模式

空調(diào)控制器根據(jù)設(shè)定溫度以及采集的新風(fēng)和回風(fēng)溫度通過(guò)UIC553曲線自動(dòng)設(shè)定目標(biāo)溫度，且可以在安裝在客室內(nèi)的空調(diào)控制柜內(nèi)的觸摸屏上調(diào)整目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)范圍為：21～28℃?？照{(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)溫度與客室回風(fēng)溫度的值依照制冷溫度控制采用制冷模式溫度曲線控制空調(diào)系統(tǒng)工作在通風(fēng)、半冷或全冷工況。

1.4.2 集控通風(fēng)模式

控制系統(tǒng)接收到TCMS的“通風(fēng)”命令時(shí)，整車空調(diào)系統(tǒng)僅通風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

1.4.3 集控半冷模式

控制系統(tǒng)接收到TCMS的“半冷”命令時(shí)，整車空調(diào)系統(tǒng)工作在半冷模式，此時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行不受目標(biāo)溫度限制，僅受壓縮機(jī)運(yùn)行保護(hù)條件限制。

1.4.4 集控全冷模式

控制系統(tǒng)接收到TCMS的“全冷”命令時(shí)，整車空調(diào)系統(tǒng)工作在全冷模式，此時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行不受目標(biāo)溫度限制，僅受壓縮機(jī)運(yùn)行保護(hù)條件限制。

1.4.5 集控手動(dòng)冷模式

控制系統(tǒng)接收到TCMS的“手動(dòng)冷”命令時(shí)，整車空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)TCMS下發(fā)的目標(biāo)溫度與客室回風(fēng)溫度的值依照制冷模式溫度曲線控制空調(diào)系統(tǒng)工作在通風(fēng)、半冷或全冷工況。

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)馬達(dá)保護(hù)器經(jīng)常斷開(kāi)，出現(xiàn)壓縮機(jī)異常燒損現(xiàn)象。

2.2 原因分析

維護(hù)人員對(duì)全部列車壓縮機(jī)及接觸器接線進(jìn)行大排查，確認(rèn)接線正常，無(wú)松動(dòng)脫落情況。對(duì)壓縮機(jī)在工作狀態(tài)下進(jìn)行電流測(cè)試，發(fā)現(xiàn)多臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)存在電流差異較大現(xiàn)象。電流偏高的情況都發(fā)生在全載模式下，如果切換到半載模式，電流值正常。根據(jù)空調(diào)型式試驗(yàn)報(bào)告，壓縮機(jī)在室外溫度30-45°C環(huán)境下，運(yùn)行電流值應(yīng)在11-17A。實(shí)際測(cè)得的運(yùn)行電流值在13A-22A之間，而馬達(dá)保護(hù)器整定值為19.5A，所以造成馬達(dá)保護(hù)器經(jīng)常斷開(kāi)與壓縮機(jī)異常損壞的情況。

電流數(shù)據(jù)：

備注：全載是集控全冷，半載是集控全冷斷開(kāi)機(jī)組1的380電源，每個(gè)車廂運(yùn)行2機(jī)組2臺(tái)壓縮機(jī)。

根據(jù)上表可見(jiàn)，相同制冷需求和環(huán)境溫度中，當(dāng)同一臺(tái)空調(diào)機(jī)組的2臺(tái)壓縮機(jī)在電源全載和電源半載情況下，運(yùn)行電流普遍會(huì)有3-6A的差異，發(fā)現(xiàn)最主要的工況區(qū)別在于車輛輔助逆變的負(fù)荷。依照以前碰到過(guò)的案例分析，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，輔助逆變器輸出的380V正弦波波形會(huì)有較大的畸變和失真，造成壓縮機(jī)電流竄動(dòng)甚至損壞。

2.3 解決措施

由于車輛輔助逆變器（SIV）輸出電壓持續(xù)的波動(dòng)導(dǎo)致了在整列空調(diào)全載時(shí)，壓縮機(jī)運(yùn)行電流竄動(dòng)。通過(guò)調(diào)整SIV軟件，并在505車驗(yàn)證，問(wèn)題得以有效解決。

對(duì)5號(hào)線所有列車輔助逆變器軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，解決了因負(fù)荷增大，造成輔助逆變器輸出的380V正弦波波形出現(xiàn)較大的畸變和失真的現(xiàn)象。進(jìn)而解決了空調(diào)壓縮機(jī)因電流竄動(dòng)，導(dǎo)致壓縮機(jī)異常損壞的情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際地鐵列車車輛檢修中，故障種類繁多，不同類別的故障，還需根據(jù)不同的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從不同的角度全方位的排查，順利的找到問(wèn)題點(diǎn)，最終處理好地鐵列車出現(xiàn)的各類故障。