趙 坤, 劉銘宇

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司, 山東 青島 266111)

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸行業(yè)快速發(fā)展,空調(diào)客車已經(jīng)走入大眾生活[1],客車空調(diào)系統(tǒng)作為高速列車系統(tǒng)集成技術(shù)的十大配套系統(tǒng)之一,主要承擔(dān)車廂內(nèi)溫度調(diào)節(jié)和空氣更新功能[2]?？蛙嚳照{(diào)保證了整個(gè)列車車內(nèi)的空氣質(zhì)量,并在緊急情況下(故障、斷電、應(yīng)急等)為列車提供緊急通風(fēng)。目前,客運(yùn)列車的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為分裝式、車頂單元集中式、集中式等三種模式[3]。分裝式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將空調(diào)壓縮機(jī)及冷凝系統(tǒng)設(shè)備安裝在車輛下部,將蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備安裝在車頂部分,該分裝式結(jié)構(gòu)極大程度上影響了空調(diào)系統(tǒng)的檢修工作。車下、車頂集中式均為模塊化設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)更加合理結(jié)構(gòu)更加緊湊,優(yōu)化了客車空間,提升了空調(diào)檢修便捷度。目前,大部分客車空調(diào)普遍采用車頂單元式空調(diào)[4]。

近些年,國(guó)際市場(chǎng)業(yè)主對(duì)其采購(gòu)的客運(yùn)列車的質(zhì)量要求和維護(hù)服務(wù)需求越來(lái)越高,這就要求在提高車輛新造質(zhì)量的同時(shí)完善車輛全壽命周期的維修服務(wù),以國(guó)外某項(xiàng)目客運(yùn)車輛空調(diào)為例,設(shè)計(jì)了空調(diào)檢修的全部工藝流程,包括客車空調(diào)結(jié)構(gòu)布局及工作原理介紹,空調(diào)檢修工藝流程設(shè)計(jì),空調(diào)檢修的工藝過(guò)程,空調(diào)檢修的場(chǎng)地布局設(shè)計(jì)。

1 客車空調(diào)的結(jié)構(gòu)布局及工作原理

1.1 客車空調(diào)結(jié)構(gòu)布局

客車空調(diào)的結(jié)構(gòu)布局如圖1所示,包括離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、電加熱、冷凝器、蒸發(fā)器、高壓系統(tǒng)(壓縮機(jī)、干燥過(guò)濾器、氣液分離器、等),每臺(tái)空調(diào)有兩套密封高壓冷卻系統(tǒng),每套系統(tǒng)可以單獨(dú)運(yùn)行,此時(shí)空調(diào)為半制冷或半制熱模式,兩套系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行時(shí)此時(shí)空調(diào)為全制冷或全制熱模式,客車空調(diào)有除濕、制冷、制熱三種。

圖1 客車空調(diào)結(jié)構(gòu)布局

1.2 客車空調(diào)的工作原理

為了保證乘客出行的舒適度,需要保證客車的溫度保持在核實(shí)的范圍內(nèi),這就需要具備合適的空調(diào)裝置[5]?？蛙嚳照{(diào)有除濕、制冷、制熱三種工作模式,如圖2所示?？照{(diào)啟動(dòng)后,壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓的蒸汽,高溫高壓的蒸汽進(jìn)入冷凝器后與外界冷空氣進(jìn)行熱交換,此時(shí)高溫高壓的制冷劑被冷卻成常溫高壓的液體,常溫高壓的液體再經(jīng)過(guò)毛細(xì)管進(jìn)行節(jié)流降壓,變成低溫低壓的氣液混合體,然后混合體進(jìn)入蒸發(fā)器,吸收流過(guò)蒸發(fā)器的空氣的熱量,與客室內(nèi)部空氣進(jìn)行熱交換,蒸發(fā)成低溫低壓的蒸汽,再經(jīng)氣液分離器分離出液態(tài)制冷劑,蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入,完成一個(gè)制冷的循環(huán);客室內(nèi)部的空氣在與蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換時(shí),空氣中的水分凝結(jié)成水滴,達(dá)到了除濕的效果;客室內(nèi)的氣體經(jīng)過(guò)熱交換后與新進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行混合,然后被電加熱進(jìn)行加熱后送入客室內(nèi)部,起到了制熱的效果。

圖2 客車空調(diào)工作原理

2 客車空調(diào)的維護(hù)和檢修

2.1 客車空調(diào)檢修的重要性

客車空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)是否良好對(duì)旅客乘車環(huán)境的舒適性尤為重要[6],客車空調(diào)內(nèi)包含壓縮機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)部件,還包含裝有制冷劑的高壓密封系統(tǒng),配置有大量的電線和端子,而且,空調(diào)直接安裝在客車頂部,直接暴露在風(fēng)吹、日曬、雨水、高低溫等惡劣工作條件中,當(dāng)客車在載客運(yùn)行時(shí),空調(diào)內(nèi)部所有部件都處于通電或工作模式,因此客車空調(diào)的高頻率工作是伴隨著車輛全壽命周期的。任何一臺(tái)空調(diào)發(fā)生故障無(wú)法使用就會(huì)輕易造成車內(nèi)溫度異常,引起乘客強(qiáng)烈不滿,因此,客車空調(diào)的維護(hù)和保養(yǎng)至關(guān)重要,它將伴隨著空調(diào)和客車的整個(gè)生命周期。

2.2 客車空調(diào)的日常維修

根據(jù)軌道交通車輛的定期檢修規(guī)程要求,需要對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行定期檢修[7],載客運(yùn)行的車輛每天回到車庫(kù)后將進(jìn)行定期的計(jì)劃預(yù)防檢修,計(jì)劃預(yù)防檢修所采取的依據(jù)是提前了解客車中各設(shè)備零件的使用周期和使用規(guī)律[8],根據(jù)車輛新造設(shè)計(jì)和檢修策略的要求,分為日檢、雙日檢、周檢、月檢和年檢等;其中客車空調(diào)需要執(zhí)行的日常維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

1)清潔空調(diào)濾芯,有必要時(shí)更換濾芯。

2)檢查空調(diào)機(jī)組安裝狀態(tài)良好。

3)檢查機(jī)組蓋板等外部部件安裝良好。

4)有必要時(shí)打開(kāi)機(jī)組蓋板,檢查內(nèi)部所有部件安裝牢固,外觀狀態(tài)良好。

5)使用手持檢漏儀檢查制冷系統(tǒng)無(wú)泄漏或泄漏量滿足要求。

6)檢查所有電線和端子正常無(wú)燒損,檢查所有電氣部件無(wú)異常。

7)將空調(diào)機(jī)組通電,檢查所有部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常,各部件電壓電流顯示正常,制冷制熱等功能正常達(dá)到要求。

2.3 客車空調(diào)檢修的工藝流程

當(dāng)客車運(yùn)行到規(guī)定的里程或年限時(shí),為保證空調(diào)能繼續(xù)維持高效的工作性能,需將空調(diào)從車上拆卸下車后在指定場(chǎng)地進(jìn)行分解大修,通過(guò)分析空調(diào)的結(jié)構(gòu)特性,結(jié)合分解檢修的內(nèi)容項(xiàng)點(diǎn),編制空調(diào)分解檢修的工藝流程如圖3所示,其流程包括檢查和試驗(yàn)、分解空調(diào)、清洗空調(diào)、零部件更換、零部件檢修、零部件試驗(yàn)、零部件組裝、空調(diào)機(jī)組試驗(yàn)、整備包裝等。

圖3 客車空調(diào)檢修工藝流程

3 客車空調(diào)檢修場(chǎng)地布局設(shè)計(jì)

根據(jù)客車空調(diào)檢修工藝流程設(shè)計(jì)和空調(diào)檢修過(guò)程,檢修場(chǎng)地布局設(shè)計(jì)如圖4所示。根據(jù)空調(diào)檢修的周期和數(shù)量來(lái)確定每個(gè)區(qū)域的面積和存放空調(diào)的數(shù)量,空調(diào)機(jī)組在各區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)可采用固定運(yùn)輸軌道,也可采用帶輪子的運(yùn)輸臺(tái);各個(gè)區(qū)域根據(jù)自身的工作特點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的220 V和380 V電源、水源、排水渠、垃圾回收裝置、天車、工作臺(tái)、試驗(yàn)臺(tái)等。

圖4 客車空調(diào)檢修場(chǎng)地布局圖

3.1 檢查和試驗(yàn)區(qū)

本區(qū)域要配置空調(diào)整機(jī)通電試驗(yàn)臺(tái)、文件存放柜、拆卸工具柜、垃圾桶等;此區(qū)域作為空調(diào)檢修前的緩沖區(qū),對(duì)空調(diào)進(jìn)行外觀狀態(tài)檢查和檢修前的整頓,對(duì)所有空調(diào)機(jī)組和要拆卸的部件做好標(biāo)記記錄;對(duì)空調(diào)進(jìn)行檢修前的通電測(cè)試,檢查所有部件運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和記錄電流電壓等數(shù)據(jù),提前識(shí)別出空調(diào)異常。

3.2 部件分解區(qū)

做完檢修整備的空調(diào)將進(jìn)入部件分解區(qū),此區(qū)域需配備天車、拆卸工具柜、垃圾桶、部件運(yùn)轉(zhuǎn)工裝車、垃圾桶等;在此區(qū)域拆卸的部件包括蓋板、軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、電加熱、濾網(wǎng)、機(jī)組減震器等,拆下的部件使用運(yùn)轉(zhuǎn)小車轉(zhuǎn)至清洗區(qū)進(jìn)行部件清洗,拆卸下的緊固件、密封條、廢棄濾網(wǎng)等部件直接作廢或回收處理;分解完成后的空調(diào)機(jī)組將在此區(qū)域進(jìn)行清洗前的防護(hù),使用保鮮膜、鋁箔膠帶、膠帶等對(duì)空調(diào)內(nèi)外電氣部件進(jìn)行防護(hù),防護(hù)完成后將空調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)至清洗區(qū)進(jìn)行清洗。

3.3 空調(diào)和部件清洗區(qū)

本區(qū)域主要進(jìn)行空調(diào)機(jī)組和零部件的清洗和初步晾干,需配置自來(lái)水源、排水渠設(shè)施、高壓清洗設(shè)備、清洗工裝工具、零部件運(yùn)轉(zhuǎn)車等;空調(diào)機(jī)組在清和初步晾干后將穿越檢修人行通道進(jìn)入組裝區(qū)進(jìn)行晾曬,清洗完的零部件將進(jìn)入零部件存放區(qū)進(jìn)行烘干整備和緩沖。

3.4 零部件存放區(qū)

本區(qū)域主要緩沖存放清洗完的零部件,包含風(fēng)機(jī)組件、蓋板、濾網(wǎng)外框、電加熱等;此區(qū)域要配置高功率通風(fēng)設(shè)備和大型烘干機(jī),對(duì)零部件進(jìn)行干燥和對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)及其部件進(jìn)行烘干。

3.5 零部件檢修試驗(yàn)區(qū)

本區(qū)域需要配置風(fēng)機(jī)檢修工作平臺(tái)、軸承壓裝工裝、拆裝工具柜、其他部件檢修平臺(tái)、風(fēng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái);清洗晾干后的蓋板、電加熱、濾網(wǎng)框等部件將在此區(qū)域進(jìn)行外觀檢修、重新粘貼防寒材等;此區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)的分解檢修,對(duì)分解的風(fēng)機(jī)殼體、葉片等進(jìn)行檢修整備;更換新風(fēng)濾網(wǎng)和混合風(fēng)濾網(wǎng);分解風(fēng)機(jī)電機(jī),更換電機(jī)軸承;對(duì)檢修完畢后的風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

3.6 組裝區(qū)

本區(qū)域要將檢修后的風(fēng)機(jī)、蓋板等零部件安裝到機(jī)組上,需配備機(jī)組轉(zhuǎn)運(yùn)車、天車、工具柜等,安裝好的空調(diào)機(jī)組在此區(qū)域做試驗(yàn)前的整備檢查,包括更換密封條、淋雨防水等。

3.7 機(jī)組試驗(yàn)區(qū)

本區(qū)域主要執(zhí)行機(jī)組淋雨試驗(yàn)、檢漏試驗(yàn)、通電運(yùn)轉(zhuǎn)等試驗(yàn),需配備淋雨設(shè)備、工業(yè)吸塵器、吹風(fēng)機(jī)、檢漏儀、機(jī)組通電試驗(yàn)臺(tái)等大型工裝設(shè)備;組裝完成后的空調(diào)機(jī)組首先進(jìn)行機(jī)組檢漏,使用檢漏儀檢查制冷系統(tǒng)是否有泄漏;執(zhí)行完檢漏試驗(yàn)后將空調(diào)機(jī)組推至淋雨設(shè)備中,按照規(guī)定技術(shù)參數(shù)進(jìn)行淋雨試驗(yàn),檢查空調(diào)機(jī)組內(nèi)部是否有漏雨現(xiàn)象,如有漏雨則需查找原因并修復(fù);空調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)之前需要使用吸塵器、吹風(fēng)機(jī)等設(shè)備將機(jī)組內(nèi)外的積水處理干凈,使用運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn),記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.8 整備包裝區(qū)

空調(diào)機(jī)組完成所有檢修工序后將進(jìn)入整備包裝區(qū),此區(qū)域主要進(jìn)行最后整備,包括機(jī)組表面清理、機(jī)組型號(hào)編號(hào)確認(rèn)、檢修記錄確認(rèn)、消毒包裝防護(hù)等。

4 客車空調(diào)的檢修工藝要求

空調(diào)機(jī)組在專用的檢修場(chǎng)地進(jìn)行分解檢修,空調(diào)檢修的具體工藝要求如下。

4.1 檢修前檢查和試驗(yàn)

對(duì)空調(diào)進(jìn)行目視檢查,要求外觀完整無(wú)損傷,緊固件牢固無(wú)缺失,接線插頭無(wú)損傷或燒損;對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行通電運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),觀察各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常,各部件電流等數(shù)據(jù)正常。

4.2 分解空調(diào)機(jī)組

拆卸空調(diào)機(jī)組新風(fēng)濾網(wǎng)、拆卸機(jī)組減震器、拆卸所有空調(diào)蓋板、拆卸軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)、拆卸電加熱器。

4.3 空調(diào)機(jī)組清洗

清洗前需對(duì)接線盒、接線插頭等電器元件進(jìn)行密封防護(hù)。使用清洗劑對(duì)空調(diào)內(nèi)外部進(jìn)行清洗,使用百潔布或其他清洗工具去除空調(diào)機(jī)組內(nèi)外、底部所有臟污、銹跡等頑固污漬,用壓力水槍沖洗殘液,水槍壓力控制在3～4 MPa,壓力水槍不能直接沖洗電氣部件和蒸發(fā)器冷凝器翅片,使用自來(lái)水沖洗蒸發(fā)器和冷凝器,用濕毛巾對(duì)線束表面進(jìn)行清理,不易清理的部位,將扎帶用斜口鉗拆掉后清理,待線束晾干后重新綁扎。

4.4 機(jī)組零部件更換

更換濾網(wǎng)、更換機(jī)組減震橡膠、更換風(fēng)機(jī)軸承、更換蓋板密封橡膠條、更換拆卸過(guò)的所有緊固件和扎帶。

4.5 機(jī)組零部件檢修

4.5.1 制冷系統(tǒng)檢修

檢查壓縮機(jī)外觀狀態(tài),脫漆的進(jìn)行除銹補(bǔ)漆,檢查減震墊無(wú)老化損壞;檢查冷凝器、蒸發(fā)器無(wú)破損,修復(fù)受損翅片;毛細(xì)管、氣液分離器、壓力保護(hù)開(kāi)關(guān)等其他部件無(wú)明顯損壞;清理高壓系統(tǒng)銅管表面氧化物,重新涂抹防銹透明漆。

4.5.2 風(fēng)機(jī)檢修

分解軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī),清洗并干燥殼體和葉片,清潔電機(jī)表面,檢查所有部件無(wú)損傷,如有變形、開(kāi)焊、破損時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漆。分解檢修電機(jī),更換電機(jī)軸承。

4.5.3 電加熱器

清潔電加熱器,檢查電加熱管、鈑金等無(wú)損壞,檢查電子部件及接線無(wú)損壞。

4.5.4 其他部件

檢查箱體、蓋板、濾網(wǎng)、接水盤(pán)等外觀完整無(wú)損傷;檢查所有隔熱材無(wú)損壞,缺失的進(jìn)行修補(bǔ);檢查其他電氣部件和連接線、接線端子等無(wú)損傷,線號(hào)清晰;清潔并檢查其他所有未拆卸的緊固件,安裝牢固,防松標(biāo)記清晰。

4.6 零部件試驗(yàn)

對(duì)檢修組裝完畢的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通電運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),能正常運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)異音,三相阻值不平衡度應(yīng)<5%,絕緣電阻≥2 MΩ,三相電流不平衡度<15%;對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn),檢查葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)良好,無(wú)異音或碰殼,并校正風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡數(shù)值至4.0 mm/s以下。

4.7 零部件組裝

將電加熱、軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、濾網(wǎng)、空調(diào)蓋板安裝到清洗晾干后的空調(diào)機(jī)體內(nèi),所有緊固件更換新品,使用對(duì)應(yīng)的扭力緊固,緊固后按要求涂打防松標(biāo)記,安裝機(jī)組蓋板處的密封橡膠條。

4.8 機(jī)組整體試驗(yàn)

4.8.1 機(jī)組整體檢漏

使用檢漏儀對(duì)高壓系統(tǒng)管路接口處進(jìn)行檢漏,如系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn),制冷劑泄露量不超過(guò)14 g/年,則不予處理;若制冷劑泄漏量超過(guò)14 g/年,則將制冷劑回收,然后補(bǔ)焊漏點(diǎn)或更換配管,重新抽真空和充注制冷劑。

4.8.2 淋雨試驗(yàn)

使用專用淋雨設(shè)備對(duì)其進(jìn)行淋雨,淋雨時(shí)間不少于10 min,噴水壓力不低于0.3 MPa,檢查空調(diào)機(jī)組的蒸發(fā)腔、接頭處無(wú)泄漏現(xiàn)象,冷凝腔排水順暢,冷凝腔內(nèi)無(wú)積水。

4.8.3 機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

將空調(diào)機(jī)組進(jìn)行通電運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、模式進(jìn)行確認(rèn),運(yùn)行狀態(tài)良好、無(wú)異常;測(cè)量壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)電機(jī)電流、電壓、機(jī)組進(jìn)出口溫度、機(jī)組功耗符合空調(diào)機(jī)組功能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.9 整備包裝

對(duì)完成檢修的空調(diào)按要求進(jìn)行包裝整備,粘貼檢修標(biāo)識(shí)。

4.10 人員和工裝工具

客車空調(diào)檢修的人員和工裝工具統(tǒng)計(jì)如表1和表2所示。

表1 空調(diào)檢修人員配置

表2 空調(diào)檢修工裝工具配置

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,國(guó)內(nèi)的軌道交通裝備的制造檢修能力也越來(lái)越強(qiáng)大,為保證客車空調(diào)檢修工作的順利進(jìn)行,提高空調(diào)檢修和排除故障的能力,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)客車空調(diào)的全壽命管理,提供了客車空調(diào)檢修的整體的工藝設(shè)計(jì)方案,規(guī)劃了空調(diào)檢修的場(chǎng)地布局和檢修流程。