车辆空调

车辆空调（精选7篇）

车辆空调 篇1

摘要：介绍了轨道车辆空调机组通风系统送风量的计算。

关键词：轨道车辆,空调机组,送风量

0 引言

随着轨道交通的发展, 列车环境的舒适性越来越受到乘客的重视。列车上送风量太小, 不能满足制冷量及最低送风温度的要求;送风量太大, 导致风速太高, 噪声大, 舒适性降低。因此, 合理的送风量的设计值是空调机组的重要参数, 对乘客舒适性有重要的影响。

参考标准《TB/T 1804-2009铁道客车空调机组》, 当室外空气参数为温度33℃、相对湿度70%时, 车内空气参数需保持为温度28℃、相对湿度65%。为保证车内温度不会过高及湿度过大, 保证环境的舒适性, 需要去除部分热量及水分。车内热量来自人体散热、设备发热、太阳辐射热、车体传热等, 水分来自人体排汗及新风。为保证处理后的空气能维持车内舒适环境, 空调机组的制冷过程沿热湿比线进行, 即达到将多余热量及水分同时去除。下面对热负荷及湿负荷分别进行计算。

1 热湿负荷计算

1.1 热负荷计算

以国内B型车为例, 车体传热特性见表1, 车体围护结构传热特性:

根据《TB/T 1951-1987客车空调设计参数》附录A表2人体散热及散湿量随温度变化:

按照AW2载荷下人数250人, 选取人均新风量12 m3/h。

根据计算, 一辆车热负荷为Q=55 k W。

1.2 湿负荷计算

1.2.1 新风湿负荷

一辆车的新风量为V=250×12=3000 m3/h。

车厢内外空气参数查表计算:根据空气的性质, 只要已知其温度、相对湿度、含湿量中任意两个, 即可查询第三个参数及其焓值。

因为室内及室外空气温度及相对湿度均已确定, 则查湿空气焓湿图得到的数据见表3。车体内外空气参数 (脚标w标识为室外空气参数, 脚标n标识为室内空气参数, 脚标s标识为送风空气参数) :

为保证送入车内空气的相对湿度, 需要将从室外吸入的新鲜空气中去掉多余的水分, 需要除去的多余的水分即为新风湿负荷。

新风湿负荷为:

W1=V×ρ× (dw-dn) =3 000 m3/h×1.20 kg/m3× (22.4g/kg-15.46 g/kg) =24 984 g/h

其中ρ为空气密度;因空气密度在常温下变化不大, 故取标准情况下20℃时, 空气密度1.20 kg/m3。

1.2.2 人体湿负荷

查《TB/T 1951-1987客车空调设计参数》附录A表2可知, 当周围温度为28℃时, 人体散湿量为84 g/h, 按照AW2载荷下人数250人计算:

一辆车厢内人体总的散湿量为W2=250×84 g/h=21 000 g/h

总湿负荷为:

W=W1+W2=24 984 g/h+21 000 g/h=45 984 g/h=45 984/3 600 g/s=12.77 g/s

则车内多余的热量和水蒸气含量比值为:

2 送风量计算

根据《TB/T1951-1987客车空调设计参数》, 第3.2.b条送风温差推荐不>8 K。

满足冷量的前提下, 空调机组风量越低, 则送回风噪声越低;温差越大, 所需的风量越低。为降低空调系统的噪声, 取最大温差8℃。当车内温度为28℃时, 送风温度为28℃-8℃=20℃, 在湿空气焓湿图上, 以室内状态点为基点, 画一条与热湿比线平行的线, 其与20℃线的交点, 即为送风状态点。将空气处理到此状态, 即可保证车内28℃、65%的要求:

通过热湿比线查图知:送风状态点s的含湿量为ds=10.7 g/kg焓值为hs=47.24 k J/kg

则需要的送风量为:

取空气密度为1.20 kg/m3

则送风量为:G=2.7 kg/s/1.2 kg/m3×3 600=8 100 m3/h

一辆轨道车辆一般包含两台空调机组, 则单台空调的送风量为G/2=4 050 m3/h

3结语

通过以上计算, 在满足舒适性要求的条件下, 同时为降低空调机组的噪声, 故选择单台空调送风量为4 000 m3/h。根据《TB/T1951-1987客车空调设计参数》, 当取送风温差为8 K时, 经计算每台空调机组送风量为4 000 m3/h, 实际应用中, 在车辆噪声满足要求的情况下, 为保证微风速及更好的舒适性, 可以适当的降低送风温差, 增大送风量。参考国外轨道车辆设计, 尤其是地铁车辆, 因人流密度较大, 同时开关门比较频繁, 可以适当增大送风温差, 来提高舒适性。

参考文献

[1]赵荣义.空气调节[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[2]中华人民共和国铁道部.TB/T 1804-2009, 铁道客车空调机组[S].2009.

[3]EN 14750, Railway applications—Air conditioning for urban and suburban rolling stock-Part 1:Comfort parameters[S].2006.

[4]中华人民共和国铁道部.TB/T 1591-1987客车空调设计参数[S].1987.

车辆空调 篇2

随着铁道车辆的高速发展和人民生活水的提高，旅客列车的乘坐舒适性越来越好，空调机组在铁道车辆上以得到广泛的应用。我国的列车空调技术起步晚，现在还相对处于落后状态。但这些年我国列车空调技术发展速度也很快，技术也越来越成熟。特别是90年代末以后，随着科学技术的不断发展，列车空调技术不断得到完善，但仍然还存在着一些问题。主题

一．国内铁道车辆空调的发展 1．普通旅客列车空调

20世纪80年代以来，我国铁路空调列车得到了迅猛发展。我国除50——70年代末,引进和个别厂家制造、安装分装式空调外,目前我国铁路空调列车普遍采用车顶单元式空调机组。通过近几年的应用实践表明，该空调机组基本上能满足夏、冬两季的供冷和供热要求，为旅客提供了比较舒适的乘车环境。但与世界先进国家相比，无论是在技术还是在工艺方面，我国铁路客车空调仍然处于相对落后的状态并存在着诸多方面的问题。我国铁路客车空调装置的结构形式主要分为：分装式和车顶单元集中式两种类型。分装式空调机组通常是将压缩机、冷凝器、冷凝风机和储液罐安装在车下，而将通风机、蒸发器、膨胀阀和空气预热器等置于车顶的一端。这些机组的形式主要有KK一

30和KK一50型。目前除了由西德进口的客车仍采用这些类型外，国产客车的空调机组己逐步被车顶单元集中式所取代。

分装式机组的主要缺点是体积大，拆装困难和检修不方便，同时由于制冷设备管路较长，接头较多，容易产生泄漏。车顶单元集中式空调机组是将压缩机、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管(或膨胀阀)、通风机、蒸发器和空气预热器中在一个箱体里组成一个完整的单元，安装在车体的一端或两端，有的置于车体的中部。目前这类空调机组有KLD一

29、KLD一

40、KLP4.7A型等。集中式空调机组的优点是体积小、重量轻、结构紧凑，机组互换性好和检修方便，同时，因空调机组安装与车上，还可与避免车体排放的废水和脏物对冷凝器的腐蚀，延长机组的使用寿命。集中式空调机组一体化以后，制冷设备管路大为缩短，不但可以节省大量的有色金属，还可以减少泄漏。实际上，我国空调车所装配的单元集中式空调机组均采用全封闭式制冷压缩机，能量调节采用停、开压缩机的办法来实现。以空调硬座车为例，每台机组有两台制冷压缩机，每车共四台制冷压缩机，可实现输气量的100%、75%、50%、25%、0五档调节。但实际的运行过程中，只能实现100%、50%、O三档调节。输气量的调节也就是压缩机的启动，由温度控制器启动其停机温度点，根据车内热负荷的变化可以不开压缩机至全开压缩机来实现输气量调节。

2．高速列车空调高速列车空调的布置，由于速度高，必须降低安装重心。动车普遍采用车下安装单元式空调机组并设计诱导通风方式。CRH1动车组空调系统：司机室空调系统采用单元式空调机组；且安装了地板加热器。进入司机室的气流通过置于车顶和天花板之间的风道进行分配，且具有回风功能。客室调系统共有两台空调机组，采用的是分体式空调，压缩机和冷凝器单元安装在车下，空气处理单元安装在车内。气流通过置于车顶和天花板之间的矩形风道进行分配，并具有回风功能。车厢两端的车顶设置有排气单元。通过安装在车辆侧墙内的加热器实现车内供热，并可通过空调系统控制器进行控制。

CRH2动车组的空调系统主要由空调装置、换气装置及通风系统构成；空调装置由空调机组及车上配电柜内的空调显示设定器组成；为了降低车体的重心，适应动车组高速运行，空调机组和通风系统的主要风道分别设置在地板下及地板中间。司机室空调系统采用分体式结构(变频式)。司机室制冷设备由室外机、２台室内机、电源箱、变压器、控制面板5部分组成。制冷动作为3段手动调节风量的温度控制。CRH2型动车组在车底下部安装供排气一体的换气装置。换气装置采用变频器控制送风机的运行转速，运行速度高于160km/h时，风机高速运行；低于

160km/h时，风机低速运行。通过提高送风机的风压，能够更好地抑制客室内压力的变动，同时确保客室内换气量的要求。

CRH3动车组空调系统组成：安装在车顶的单元式空调机组；安装在车顶并贯穿于整车的供风道；空调机组两侧的新、回风混合箱；安装在车下的废排单元和布置在车内的废排风道。在制冷模式下，大约有75％以上的风量通过中间管道输送，外侧的暖气管道输送25％。废排风道分布在内墙和地板之间的列车两 侧。CRH5 型动车组的空调系统具有一些优点：新风量可调；双制冷系统；整体噪声小；具有防止车内压力波动功能；更多的安全保护；先进的控制系统和网络通讯功能；采用先进的涡旋压缩机和环保型制冷剂。

3.地铁车辆空调地铁是采用第3轨供电的方式，这种方式在车顶不必设受电弓，可以使地铁隧道的尺寸减小，车顶的尺寸也可以接近隧道的尺寸。这样，在车顶安置空调极为困难。所以，空调大都采用嵌入车体两端上部的形式。

广州地铁二号线列车的每个空调单元由两个相对独立的制冷回路组成，每一个独立的制冷回路都有其各自的压缩机、膨胀阀、冷凝器。蒸发器位于空调单元的前后侧，冷凝器位于空调单元的左右侧，两个制冷回路在两个蒸发器中并行布置，互不相交；而一号线空调每个单元中只有一条制冷回路。对比两种不同布置的空调系统，二号线列车空调系统设计更加完善。当某些故障使某压缩机必须停止运行时，对于一号线列车空调系统，此时此空调单元的制冷过程会全部停止；而对于二号线列车空调系统,此时空调单元中的一个机组的制冷过程会停止,而另一个

机组会继续运行，这样就避免车厢内出现明显的温差带。二号线空调系统的紧急逆变器安装在车底；一号线空调系统的紧急逆变器安装在车顶空调单元内部。就两种紧急逆变器安装位置而言，安装在车底部分的紧急逆变器更可靠一些，因为安装在空调单元内部的紧急逆变器在空调运行时，其周围空气的湿较大、温度较高，这就要求紧急逆变器需要更高的IP防护等级虽然提高的IP等级，但在此种高温、高湿度的环境下终究会对紧急逆变器有所影响；而对于安装在车底的紧急逆变器，其运行的外界环境就相对好一些，稳定性更高，并且维修更换起来的工作量会相对减少。二号线列车空调系统的制冷压缩机采用涡旋式压缩机。一号线列车空调系统的制冷压缩机采用全封闭式螺杆式压缩机，压缩机、螺杆机构及供油系统组装在一个密封的机壳内。螺杆式压缩机具有结构简单、易损件少、压比大、对湿压缩不敏感、平衡性能好等特点。由过往几年的乘客集中反映来看，不同地铁线路，甚至同一路线不同车厢内的体感不一是最受关注的问题。某号线热似火山，某号线又冷似冰箱某节车厢冷死了，某节车厢又热晕了„„为了解决乘客舒适乘车问题，上海地铁已有60%的列车完成了空调系统的更新换代，可以实现司机根据实际情况对温度进行微调，不过，由于需要乘客集体反映或者需要列车到终点后再行调节等问题，该举措效果还是不甚明显。今年，为了进一步解决该问题，申通地铁公司早早就开展了空调检测与清洁。上海地铁全网络2500节车厢、5000个空调机组，将全部进行例行检查、功能测试和深度清洁。

每周更换一次海绵滤网，每月进行一次彻底清洁，保证空调的洁净和作业正常。同时，上海地铁已有60%的列车完成了空调系统的更新换代，可以实现司机根据实际情况对温度进行微调。

我们的司机可对列车内的空调温度进行一个区间值的微调，比如说室外是35℃，那这个区间就是22-27℃。”比如2号线列车，以往的“西门子”列车，采用的是旋钮式人工控制各节列车空调的系统，要调节每节车厢的温度，司机或者检修人员需要进入车厢，手动调节旋钮。这样的操作，在早晚高峰乘客聚集时，显然难以实现；而更新为新的司机室集中控制空调的“阿尔斯通”等车型后，司机在驾驶室内就可以通过触摸屏，在19-27℃范围内，即时调节整列车的温度。二．

国外铁道车辆空调的发展在日本,最初在铁道车辆上安装空是在当时的特快列车上，用以调节车厢内的温、湿度，以提高乘坐舒适度,至今已有50多年的历史。当时,开发有各种各样的调，但直到1964年东京奥运会开幕之前，才在东海道新干线整列车上安装空调装置，当时将空调安装在车顶，近来，随着列车的高速化，空调几乎都安装在车辆地板下。日本东武铁道100系新型特快列车专用的新型空调系统：为了在一年四季都不使空调机闲置，采用热泵式空调机，并装用了变压变频能童调节装置，以便根据空调负荷精确地调节空调机的能量。这种热泵可在-20℃的情况下起动、运转。另外，为弥补低温时的能量不足，以及在梅雨期进行除湿时不致过冷，空调装置内还安装了PTC加热器。1970年起，通勤车上也开始安装空调，从而大大改善了上、下班高峰时的车内环境。在车辆的车顶上设置1台，空调控制器设置在空调附近的顶棚部，省略了与空调装置连接的配线。此外，运用模糊推论、全自动功能、加热除湿功能等，根据季节与乘客的状况进行控制。其缺点是：首先车辆顶部受到车辆限界的限制，其安装空间有限，其次是使车辆的重 心提高，不利于高速化。三.列车空调现存的问题

1.新风量不足我国铁路客运存在运量和运能的矛盾，因此空调列车经常出现超员现象，特别是在春运、寒暑假等假日，超员达30%以上，这就要求增加新风量来削弱这一影响，而目前列车上的新风量是不可调节的，这一缺陷也将导致新风量不足。要使车厢内的各项污染物均达到合格的要求，按照CO2浓度指标所确定的新风量最多。因此，车厢内新风量主要是依据车厢内的CO2浓度来确定，而列车上的新风量是不可调节的。因此，建议通过在列车上增设二氧化碳浓度传感器控制系统，传感器根据车厢内的二氧化碳浓度来调节新风量，使车厢内的二氧化碳浓度维持在设定浓度值及其以下，以保证车厢内良好的空气品质，改善旅客的乘车环境。

2.通风系统存在缺陷空调列车的通风系统由送风、回风和排风三部分组成。空气的送入、回流和排出，必然会引起车内空气的扰动，引起车内的空调温度的波动，影响人体的热舒适感觉。例如，软卧车在夏季运行时，其车顶风道前部（靠近通风机出口）的风压大于后部，因此送风口送风量不均匀，结果导致处于风道尾部的乘客感到闷热；对于采用孔板送风的硬卧车，由于设于车厢上侧的孔板向下吹冷风，结果导致上铺的乘客感觉过冷。由于阴雨天气和晚间，人们活动次数少，新陈代谢速度

慢，按照设定的温度工作，会使乘客感到寒冷。这些问题是可以解决的，在车上安装温度传感器调节系统，传感器时刻对车内温度进行监控，对空调进行自动调节，以适应人们的需要，夜间自动调节温度低一些。对于卧铺车厢，应该在每个床位上方中部设置孔板式风道，以改变上铺冷的问题。总结

铁路客运作为我国最主要的一种客运方式，如何在新形势下改善旅客乘车环境将成为一个迫切需要解决的问题。并且列车空调一旦发生故障，后果是很严重的。据美国媒体报道，德国当局7月11日宣布，德国至少3趟列车因遭遇高温天气而出现故障，列车内空调停止运行，52名乘客因高温身体出现不适，其中8人中暑虚脱，另有44人也需要医疗救助。报道指出，德国这种现代化的高速列车采用了封闭式车窗，无法打开，因此一旦空调系统崩溃，车厢内的空气循环将受到严重影响。

3趟列车当地时间10日晚从柏林开往德国西部，其中2辆列车的空调系统在即将到站时出现故障停止运行，另外1辆列车的空调在抵达比勒费尔德市之前，开始制热而非制冷。当局派出

地铁车辆空调采暖系统的设计 篇3

关键词：地铁车辆,空调采暖,参数,设计

1 前言

随着社会经济的日新月异, 城市轨道交通建设迅速发展, 客流量的增加对地铁车辆空调采暖系统的舒适度、通风量等提出了更高的要求。地铁车辆的空调采暖系统主的通风单元、制热、制冷单元的工作状态是提高客室舒适性所必不可少的基础条件。该空调采暖系统从客室空气的温度、湿度、清洁度等各个方面对客室空气质量进行控制, 进而满足客室舒适性的良好状态。本文结合天津地铁、沈阳地铁车辆空调采暖系统的使用状态, 就地铁列车空调采暖系统提出了一些新的设计方案。

2 地铁车辆空调采暖系统概述

地铁车辆客室空调机组为顶置式薄型单元式空调机组, 每辆车安装两台, 分别布置在车顶的两端, 每台空调机组具有两个独立的制冷回路。每辆车设一套空调控制系统, 空调控制系统为一个设置在车辆端部的空调控制柜, 控制两台客室空调机组、两组客室电加热器。对于带司机室的控制柜, 还控制司机室送风单元和回风单元联动。送风单元和回风单元的风机由内置于送风单元内的变压调速器同步控制, 保持司机室送回风量一致。

客室空调机组由列车管理系统 (TMS) 控制, TMS发送控制指令给控制柜, 由空调控制柜控制空调机组和客室电加热器的运行, 实现对车辆预冷、预热、通风、半冷、全冷、半暖、全暖等工况的控制, 保证空调机组压缩机、冷凝风机、通风机、预热器和客室电加热器在正常电压下可靠地工作, 同时对空调电气系统运行中出现的有关故障进行诊断、指示并保护, 便于检修和查寻故障。

3 地铁车辆空调采暖系统参数介绍

地铁车辆空调机组为顶置式薄型单元式, 每辆车安装两台, 分别布置在每辆车的车顶两端, 每台空调机组有两个独立的制冷系统, 增加了空调装置的可靠性。分步启动, 启动电流小, 对整车电源的冲击小。与空调机组配套的空调控制柜安装在车内。空调机组与空调控制柜通过电气连接器 (插头、插座) 连接, 由车辆逆变器供电。

4 地铁车辆空调采暖系统的设计

4.1 通风系统设计

空调车辆的通风系统是车辆空气调节的重要组成部分。经空调机处理过的空气只有通过通风系统送往车内, 才能保证车内温度均匀性。为满足客室内空气洁净要求, 列车车厢内必须设置通风换气装置, 主要包括新风单元和回风单元, 新风来自空调机组两侧新风口, 新风经过新风滤网过滤后进入机组内。回风口设置在客室顶部, 客室内的空气从回风口进入空调机组内, 与新风混合, 经过制冷或加热后进入客室, 依次进行循环。

4.2 制冷单元设计

制冷时, 经压缩机压缩的高温高压气体制冷剂在冷凝器内被冷凝风机吹入的空气冷却为液态制冷剂。然后, 液态制冷剂经过干燥过滤器, 再经毛细管节流为低压的液体 (有少量气体) 制冷剂进入蒸发器, 与 (回风和新风) 混合空气进行热交换, 从而使混合空气冷却和干燥。最后, 冷却干燥的空气通过天花板风道被吹入客室。与此同时, 在蒸发器内被蒸发的制冷剂变成低压饱和气体或少量过热气体, 经过气液分离器和回气过滤器被吸入压缩机, 从而完成制冷循环。

4.3 司机室通风单元设计

车辆司机室室设一套送风单元和一套回风单元, 通过单独的风道从相邻的空调机组中吸入已处理的空气, 再将其送回客室, 用以调节司机室内的温度和湿度, 给司机提供一个健康舒适的工作环境。送风单元内安置一台变压器, 对两个单元内的电动机进行调速, 共有三种速度选择。另送风单元内还安装有三个热磁断路器对送回风单元的电机保护, 以及两个接触器, 实现正常通风和紧急通风的控制。在紧急通风状态下, 由逆变器提供电源给两变压器进行紧急通风。送风单元通过风嘴来调节送风方向, 风量最大时为645m3/h。

4.4 应急通风单元设计

当正线运行出现高压断电故障或者辅助供电系统故障时候, 为保证客室内一定时间内的通风量, 必须设置应急通风单元, 应急通风单元以网络通讯模式控制, 如果网络未接, 通过传输线接入110V正信号, 网络正常时, 将控制开关打至集控位, 通过司机室TMS监控显示屏发送紧急通风工况指令即可。此时空调机组停机, 控制器PLC发出一个启动紧急逆变器信号, 紧急逆变器收到指令后启动, 紧急逆变器供电给空调机组通风机, 通风机运行在降频降压工况下。此时, 通风机电源AC266伏, 频率35Hz, 应急通风运作, 不准制冷制暖运行, 确保全列车客室内45分钟的应急通风。

4.5 电气控制单元设计

地铁车辆每一辆车配备一台空调控制柜, 每台控制柜主要控制每辆车上的两台空调机组及客室电加热、司机室送风和回风单元 (仅Tc车) 。输入主电路电压AC380V, 控制电路电源DC110V。紧急通风时由紧急通风逆变器给空调送风机和司机室送回风单元供电。

空调控制柜主要由两部分组成:

电气控制元件:主要是指控制各负载的断路器、接触器、保护元件、电源、接线端子等, 均安装在控制柜的柜体控制盘上。

OMRON微处理器:控制柜上有一个OMRON微处理器, 是整个控制系统的核心, 使空调机组在本控、集控, 通风、制冷、制暖、紧急通风等不同工况下运行。

系统控制器由一个欧姆龙PLC主机 (型号为CPM2A-CPU62) 、一个12/8点的I/O扩展模块 (型号为CPM1A-20EDR1) 、一个温度扩展模块 (型号为CPM1A-TS102) 和一个适配器 (型号为CPM1A-CIF01) 组成, PLC是可编程逻辑控制器的缩写, PLC不仅能操作、控制、监视空调机组运行, 还具有完善的故障处理及保护功能。PLC设有标准RS232通讯端口, 可通过通讯网关与列车RS485总线相连, 实现集中控制。

5 结束语

地铁车辆的空调采暖系统的工作状态是提高客室舒适性所必不可少的基础条件。空调采暖系统从客室空气的温度、湿度、清洁度等各个方面对客室空气质量进行控制, 进而满足客室舒适性的良好状态, 保证地铁车辆的安全运营。

参考文献

[1]章英.车辆设计参考手册 (客车采暖、通风与空气调节) [S].北京:中国铁道出版社, 2013.

[2]滕兆武, 王刚.车辆制冷与空气调节[M].北京:中国铁道出版社, 2013.

车辆空调 篇4

印度古尔冈处于印度首都西面30 km, 主要气候条件可分为夏季、雨季、冬季3种气候条件。气候条件如表1所示:

为适应当地气候条件, 南车株洲电力机车有限公司在自主研发的A型车平台空调系统上研发了大功率并联式空调机组系统, 该机组配合布置在天花板上方的风道系统可有效地将客室温度调节在25 ℃, 相对温度60%左右。

考虑到古尔冈地区的高温天气会造成空调系统压力过高, 制冷剂选择R134a, 可大大减小系统压力, 提高系统高温性能。

2空调机组选型

2.1 负荷计算

根据要求, 在夏季车外温度为44 ℃, 相对湿度为33%的额定工况下, 车内温度应达到25 ℃, 相对湿度60%。设计参数如表2所示:

此时机组制冷负荷计算如表3所示:

其中:K为车体传热系数

F为车体面积, W / ( m2·K)

t为室内及室外温差, K

Qsf, Qsw, Qsd分别为车窗、侧墙及顶盖的太阳辐射量, W

n为乘客数量。q 为人体散发的热量, W

V 为新风体积流量, m3/s

ρ为新风密度, kg/m3

Ie, Ii 为室外及室内空气的焓, kJ/kg

经计算, 每辆车制冷需求为82 129 kW。考虑到一定的余量, 拟选用2台制冷量为42 kW的大功率空调机组。

2.2 空调选型

考虑到机组制冷量较大, 且使机组制冷实现多级调节。本项目每台空调机组中选用4台重载、运输用的谷轮立式涡旋压缩机。压缩机采用两两并联, 在低负荷或高温环境可实现半冷运行, 避免系统频繁启停导致室内温度波动剧烈。

并联压缩机 (图1) 区别于其他压缩机的不同之处在于它具有油平衡管与气平衡管。油平衡管的作用在于保持两并联压缩机的润滑油均处于安全范围内, 避免出现1台压缩机润滑油过多而另外1台缺油的现象。气平衡管的作用在于均衡2台压缩机的吸气压力, 使2台压缩机在工作时保持相同吸气压力。

由于并联压缩机通过气平衡管与回气管相通, 当空调机组25%制冷只有1台压缩机工作时, 与其并联的另1台压缩机会有少量的制冷剂气体进入, 但是这些制冷剂同时会通过气平衡管流入启动的那台压缩机。这种现象对压缩机本身没有任何影响, 也不会影响到系统循环及制冷效果。从蒸发器回来的制冷剂气体先通过1个回气管汇集, 然后再分流至2台压缩机, 2台压缩机功率与排气量相同, 在工作时产生相同的吸气压力, 同时2台压缩机之间设置有气平衡管, 将2台压缩机低压腔串通, 由此可以保证, 2台压缩机吸入的制冷剂气体基本相同。

考虑到古尔冈地区的高温天气会造成空调系统压力过高, 制冷剂选择R134a, 可大大减小系统压力, 提高系统高温性能。

在制冷模式下, 空调控制系统检测到车内无制冷需求时, 会自动运行通风模式, 此时压缩机停机, 冷凝风机停止运行, 仅通风机工作;当车内制冷负荷较小时, 空调系统根据制冷需求, 自动在以下四种模式下工作:当制冷需求为0～25%时, 仅开启1台压缩机;25%～50%时开启2台压缩机;50%～75%时开启3台压缩机;超过75%时, 4台压缩机全开。

空调机组采用两端送风, 底部回风的方式。新风从机组侧边的4个新风口进入空调机组, 回风通过蒸发腔底部的回风口进入空调机组。混合空气被送风机吸入, 首先经过混合风滤网除尘, 再经过蒸发器盘管冷却除湿, 处理后的混合空气经过送风机送入车顶风道系统, 通过风道输送到乘客车厢。然后混合风被冷却并被吹入客室的风道系统 (图2为空调机组气流示意) 。

3风道及气流组织

车辆送风道系统均采用静压式风道, 分别安装在2台空调机组之间、空调机组与车端之间。每段风道完全相同, 分别由分配箱、主风道和支风道组成。为保持车内正压在30～50 Pa, 在车辆上方布置有废排装置, 风道系统及废排装置示意图如图3所示。

采用这种风道的好处是, 每台空调通风机负责送风的风道较短, 风机所需压头和流量均较小, 因而风机所需功率较低, 风机噪声也随之下降。空调机组下方也布置了送风风道, 大大提高了整个客室送风的均匀性, 客室温度的均匀性也大大提高, 从而提高了客室的舒适性。

4试验验证

为验证空调机组与风道匹配后的车厢通风、温度、压力等性能是否满足指标, 在车辆制造完成后, 对系统进行试验, 试验结果如下。

a) 车厢内平均温度:25.5 ℃

平均湿度:57.3%

车厢内外压差:34 Pa

b) 距地板面1.7 m处平均温度:25.7 ℃

(其中最高温度:27.1 ℃;最低温度:24.1 ℃)

c) 距地板面0.1 m处平均风速 (m/s) :0.40

距地板面1.1 m处平均风速 (m/s) :0.52

距地板面1.7 m处平均风速 (m/s) :0.57

5结语

经试验验证, 采用端部送风、下部回风的并联式大功率空调机组, 并与静压式风道相匹配后, 能够有效地将室内温度及湿度降到本项目要求的范围内。温度场及速度场均符合EN14750标准的要求。并联压缩机的设计有效地解决了高温环境下的机组制冷性能, 能够给乘客提供一个舒适的乘车环境。

参考文献

[1]李树林.制冷技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[2]詹耀立.客室空调装置[M].北京:中国铁道出版社, 2003.

[3]TB/T1957-91, 铁路空调客车热工计算方法[S].

车辆空调 篇5

地铁空调日常故障含有:压缩机表现出来的故障、机组凸显的制冷失灵等。这是由于地铁经由的隧道吸纳了有限的通风, 风机没能及时排掉内在的冷却风, 由此带来不良状态下的制冷散热, 高压带来突发停机所致。要详细查验地下段配有的压缩机, 强化日常流程内的地铁通风, 这样才能创设最佳情形下的制冷及通风。本文解析地下段特有的日常故障, 归结排除对策, 为故障解析提供可借鉴的参照。

1 选取故障实例

某城区布设了42千米特有的地铁线, 衔接了三个区段, 拟定22个现存停靠站。在整体车辆内, 空调系统被归为必备的内在构件, 它平衡了各时段的车内温度, 维持乘车必备的舒适。在每辆地铁车厢内都增设了40KW规格的内在机组, 它们被布设于两侧的车厢顶部, 各个机组都配有卧式的、密闭架构下的压缩机以便制冷。

轨道交通之中, 电动车组维持着常态的运转。拟定了各单元特有的电动车编组, 送风依托于风源, 细分出来的各个装置都搭配了对应着的风源构件, 运送了列车必备的压缩气流。风源模块运送了日常的压缩气流, 它包含有着过滤器、活塞的空压机、系统内的后冷装置, 依据弹性的流程来安装, 并在干燥器内增添了内在的干燥剂。气流进到预设的供风构件内, 它衔接着路径内的主体风缸, 经由软管及装置内的截断塞门串联着邻近列车, 列车配有彼此衔接必备的压缩管路, 设定为MRE特有的管路, 它用作压缩车辆经由的气流, 若压缩机凸显了故障, 邻近架构内的风缸还可填充足够的风量。

2 解析故障的成因

现有列车编组之内布设了多台空压机, 为确保彼此是均衡的、规避空压机附带偏多的冷凝水, 就要拟定超出30%这样的运转周期。若启用了前导单元车搭配的这种压缩机, 就不可再去启动预备着的压缩机。与之相对, 若缩减至预设的风缸压力, 前导空压机将被启用以此来填补耗费掉的压力空气。若耗费了装置内的过多气流, 则启用备用范畴内的压缩机填补风缸初始的压力。若某台压缩机显现了故障, 列车仍维持着常态行进, 也不会干扰设定好的列车性能。然而, 备用空压机将添加原有的输出, 增添至起初的多倍。对于此, 唯有设定双重的负荷才可予以满足。

常见故障含有:不可启动压缩机组、压缩机泄露了过多的油品、升高压力速率偏慢、输送进来的气力不够。这些故障根本的成因含有:压缩机被阻塞;管路衔接之处暗藏着泄露;曲轴箱布设了松动状态下的螺旋塞;气动配件泄露。查验故障时, 要侧重查验彼此衔接的插头、推动器及曲柄调控的压缩机。查验空气管道, 拧紧装置配备的螺旋塞, 条件准许时, 还可重设固有的密封。

某些情形下, 由于损毁了粘结的活塞, 装置内在压力递增会偏慢。针对这种情况, 要查验气动构件表现出来的泄露现状, 若压缩机特有的法兰倾向于泄露, 则归结为阻塞了进气口, 平时要查验这样的口径, 及时予以清洗, 还可替换固有的过滤器。

3 摸索化解对策

压缩机常态之下的压力故障根源在于停机后续的复位。压缩机可自动予以复位, 停机要预留必备的这种间隔以便妥善复位。查验装置之中的各时段压力, 经过审慎的查验才可重新去投入运转。针对PLC管控下的控制器, 要优化固有的内在构架。例如:可缩减设定好的开机时段, 把它调控至最短。压缩机先要经由三分钟这样的运转才可停机。与此同时, 停机被调控至2分钟。这样一来, 就缩减了重新去投入的时间。联锁启动时, 也可缩减成10秒特有的间隔时段。优化温控类的曲线, 随时查验波动着的温度。

此外, 还可启用地下段备用的排热风机。隧道布设的这类风机若被启用, 即可缩减上升状态的顶部气流。经由40秒钟较短停留, 空调则凸显了警报类的信号, 便于快速予以修复。侧重查验频发故障的点, 调控现有的运行。

4 结语

轨道交通布设了内在的电动车组, 含有细化的内在编组单元。针对风源系统, 设定了单元送风的现存流程。在各个单元之中都增设了搭配的风源, 供应了车厢之内足量的压缩空气。空气供应依托于这样的压缩机, 含有风源模块、干燥必备的过滤器、冷却类的构件。遇有突发的故障, 要冷静慎重解析它的本源成因, 经过综合的辨析, 选取最可用的故障排除策略。

摘要：车载空调是城区轨道交通必备设施之一。空调确保了舒适乘车, 调节了各时段的地铁温度。地下段常见频繁态势下的压缩机故障、机组制冷凸显的故障、其他类的故障阻碍着常规流程内的空调运转。[1]解析成因可得知, 故障源自地下区段内的偏窄隧道, 造成日常通风的有限, 阻碍了冷却风。自动保护特有的新模式可以优化调控地下段, 解析并排除突发故障。本文针对空调体系常见的地下段故障, 解析并摸索可用的对策。

关键词：地铁车辆空调系统,地下段,故障分析,对策

参考文献

[1]王硕禾, 薛平星, 张亮.地铁车辆空调系统地下段故障分析及对策[J].国防交通工程与技术, 2015 (04) :53-55+59.

[2]都荣兴.西安地铁1号线车辆空调系统常见故障分析[J].机车车辆工艺, 2015 (04) :47-48.

[3]赵刚.天津地铁车辆空调系统典型故障与整改的分析及对策[J].电子世界, 2014 (07) :122-123.

[4]孙放心, 崔大为.广州地铁4号线空调系统常见故障分析及对策[J].机车电传动, 2012 (04) :64-66+81.

车辆空调 篇6

随着人民生活水平的提高, 对乘坐地铁的舒适性提出了更高的要求, 尤其在夏季高温时, 人们总愿意乘坐带有空调设备的地铁车辆。目前北京地铁已投入运营的新线车辆及老线更新车辆均安装了车辆客室空调设备。但是1号线还有部分运营的地铁车辆没有客室空调设备, 其中包括1998年生产的186辆DKZ4型车, 为DKZ4型车加装客室空调是一个急待解决的问题, 为此本文对DKZ4型车辆加装客室空调的可行性进行深入的研究。

车辆加装客室空调, 首先要确定车辆制冷量, 并按此制冷量对空调机组及其相关设备进行选型, 选型的相关设备需满足现有车辆的安装空间, 并尽量减小原车辆结构及设备布置的改动, 同时满足车体强度、刚度及车辆动力学的要求, 符合车辆乘坐舒适性的要求。

因此在老车上加装空调机组时, 除了考虑乘客乘坐的舒适性要求外, 还要考虑原车结构对空调机组的限制及对空调制冷量的影响。在考虑车辆损耗、维护量后, 确定合理的设计余量, 尽量降低设备电源的功率、重量, 从投资和运营的角度来看, 保证老车运营的经济性。

1 车辆制冷量确定

1.1 车内、外空气参数的确定

根据卫生学的观点, 我国人民对夏季高温的适应性为28℃, 结合相对湿度的适应性, 当人体周围温度在26.7℃以下时, 湿度对人体影响不明显;当人体周围温度在28℃以上时, 湿度对人体影响明显;当相对湿度达到70%时, 人会感觉不舒服。因此确定车内温度为28℃, 相对湿度为60%, 乘员感觉较舒适[1]。

在客室内温度、湿度一定时, 保持一定的气流速度是满足乘员舒适性的必要条件, 车辆内部衡量乘客舒适性的气流速度以吹到人体表面的微风速为依据, 关于气流速度一般认为27℃时, 气流速度为0.3~0.35 m/s时, 人能获得较好的舒适感;若环境温度在26℃时, 风速允许达到0.5m/s。因此本车客室内微风速设定在0.4 m/s左右, 因为风速过高, 空调机组风机尺寸要加大, 风机全压增大, 噪声提高;风速过低, 不能满足乘员舒适性要求。

在运行初期, 隧道内的温度相对较低, 湿度较大;随着列车运营中空调冷凝器散热、制动电阻、闸瓦、牵引电机、隧道照明等设备的发热, 会造成隧道内温度不断上升、相对湿度下降。长期运营后, 隧道区间温度已基本趋于一致。北京地铁1号线已经运营了40多年, 现在隧道内温度已达到33℃。因此, 将外气温度定为33℃, 相对湿度定为65%是较合理的空调机组的外气设计参数。经过以上分析确定制冷计算参数如表1所示。

1.2 制冷量的计算

因为中间车对制冷量的要求比头车高, 所以此处以中间车为依据对空调机组进行选型。

有效制冷量是用来平衡车内热负荷及新风热负荷的, 其计算公式为

式中:Q1为车体隔热壁传热负荷;Q2为太阳辐射热负荷;Q3为旅客散出的显热负荷;Q4为旅客散出的潜热负荷;Q5为车内机电设备、照明器具等散热负荷;Q6为新风带来的显热负荷;Q7为新风带来的潜热负荷。

1.2.1 车体隔热壁传热负荷计算

根据TB/T1957-91《空调客车热工计算方法》规定, 确定车体隔热壁传热负荷计算公式如下:

式中:F为车体传热面积;FA为车体外表面面积;FB为车体内表面面积;K为车体传热系数;Ks为修正系数;Kg为车体传热系数理论计算值;ΔtAB为车内外温差。静止时, 取Kg=2.95 W/m2, 运行时可按经验公式计算[4]。按平均运行速度60 km/h计算, 根据TB1951-87 《客车空调设计参数》推荐值, 计算中间车的车体隔热壁传热负荷, 即Q1为4178.45 W。

1.2.2 太阳辐射热负荷

根据TB/T1957-91《空调客车热工计算方法》, 进入车内的太阳辐射热包括通过车顶、侧墙、车窗和地板进入车内的太阳辐射热, 计算公式为

式中:KCD、KCQ、KDB分别代表车顶、侧墙、地板的传热系数;FCD、FCQ、FDB、FCH分别代表车顶、一侧侧墙、地板和车窗玻璃传热面积;εCD、εCQ、εDB分别代表车顶、侧墙、地板的阳光吸收系数;JCD、JCQ、JDB分别代表车顶、两侧侧墙、地板外表面上的太阳辐射强度;D为玻璃透光系数;σ为遮光系数;dw为外表面传热系数;ε为阳光吸收系数, 一般落有灰尘的深色油漆表面为0.7, 落有灰尘的浅色油漆表面为0.5, 本车全部取0.5。

查北京地区的太阳辐射值, 按一天中的最大值选取, 则JCD取737 W/m2, JCQ取576 W/m2 (东、西向的最大值) , JDB为241 W/m2。查有关资料得到玻璃透光系数D=0.37, 车窗遮光系数为σ=0.64, 外表面换热系数dw按式 (5) 计算:

式中, v为列车运行时速, 取60 km/h。计算出中间车的太阳辐射热负荷即Q2为3081 W。

1.2.3 车内成员散热量Q3、Q4

查TB/T1951-1987《客车空调设计参数》, 在车内温度28℃时, 成年旅客的显热量为58.1 W/人, 潜热量为58.1 W/人, 则在定员情况下车内成员散热量为

根据式 (6) 计算中间车的散热量为28 469 W, 车内机电设备、照明器具等散热负荷Q5为1600 W。

1.2.4 新风热负荷Q6、Q7

新风热负荷包括新风显热负荷Q6和潜热负荷Q7, 其计算的公式如式 (7) 所示, 其中GH为新风量, 计算公式为:

式中:r为空气密度;LH为人均所需新风容积流量。查空气i-d图得iH、iB、r值, 得到中间车的新风热负荷为10 589 W, 中间车的制冷量为47.9 k W。

1.2.5 车内总的显热量

车内总的显热Qε和送风量G的计算公式为:

选取送风温差Δt=10℃, 空气定压比热容Cp=1.01 k J/ (kg·℃) , 则Qε为23 093.5 W, 结合所改造车的具体情况, 确定空调制冷量、送风量分别为48 k W、7000 m3/h。

2 空调机组选型

2.1 空调机组外形尺寸确定

车辆制冷量确定后, 根据现车结构特点确定空调机组外形尺寸及安装型式, 其中最重要的是空调机组高度尺寸。空调机组高度尺寸不大于车辆限界高度减去客室地板面高度、客室净空高、内装及安装调整间隙尺寸、空调平台钢结构高度、空调机组与空调平台间隙尺寸。考虑到客室门机构安装及门机构的检修空间, 应使客室净空高不小于2070 mm, 因此确定空调机组高度不大于220mm (见图1) 。

2.2空调机组参数确定

通过市场调研, 既满足车辆制冷量为48 k W, 又满足空调机组外形尺寸的的空调机组, 只有采用4台制冷量为12 k W的超薄型机组, 此机组为国内首创。具体参数如表2。

3 通风系统布置方案

根据送风方式, 通风系统有两种布置方案, 分别为直吹式和风道送风式。我们分别对两种通风系统布置方案进行分析, 并通过模拟风道, 对风道阻力、温度、风速进行测定, 并对比分析, 再结合车体钢结构刚度、强度分析和车辆改造工艺性, 确定出比较可行的方案。

3.1直吹式方案

3.1.1方案布置

空调机组的送风方式为直吹式 (见图2。每个空调机组分别布置在每个门区上方的空调平台上, 空调平台之间保留一部分原车顶钢结构, 车体两端也保留一部分原车顶钢结构, 此种布置方式载荷分布均匀, 并利用门区处侧门立柱的强度, 最大限度地保证了车体的强度、刚度。空调机组的室内送风方式为上送、上回风。在空调机组下平面两侧设置4个长条型送风口, 机组两端设置2个回风口。空调吹出的冷风通过车顶空调平台及车顶内顶板直接吹入客室, 回风过程与之相反, 在空调机组之间区域无送风、无回风。由于车顶钢结构的原因, 空调排水管首先从空调平台向两侧侧墙方向水平延伸, 到达侧墙后再接软管沿侧墙延伸入车下。为保证客室内空气的流畅, 在车内座椅下增加废排装置。为保证客室内的正压, 废排风量应为1800~2000 m3/h。废排装置每量车设置4个, 每个废排装置废排风量设为450~500 m3/h。由于空调机组及相关设备的增加, 原车内装需要做较大变动, 车顶内装需重新设计开发, 主要包括车顶内顶板、送风格栅、灯带、大活门。同时, 由于车顶内饰更改, 客室内中立柱及两侧立柱与车顶的连接方式也需重新设计。此种方案在改造工艺上也有不少优点:单个平台结构尺寸小, 利于制造;制造精度高;平台下挠度小;焊接时结构变形小且变形较好控制;工装制作简单;平台吊装吊运容易等。

3.1.2 风道阻力测定

该方案为空调机组内置风道, 送风方式为下送风、下回风, 通过条缝式送风口向车内送风。在机组通风状态下, 在送风口测定送风阻力。

3.1.3客室内温度场气流的组织分析

模拟车辆在运行状态下的车内温度场和流速场分布, 以以下设计参数为依据, 模拟结果见表3。

1) 工况条件:环境温度为33℃, 蒸发器进风温度为28℃, 相对湿度为65%。

2) 通风量为7000 m3/h, 机组机外静压为50~100 Pa, 送风温度为17C°。

3) 新风量不小于2400 m3/h。

3.2风道送风式方案

3.2.1 方案布置

空调机组的送风方式为风道送风式。此方案为一个大空调平台方案, 车顶原钢结构前、后端各留一部分, 中间制作成一整体的凹陷的空调平台, 凹陷部分横向跨度2.1 m左右, 长度大约18 m, 空调及风道布置在其中。空调机组位于每个门区的上方, 空调室内送风方式为上送风、上回风。空调机组采用前后两端送风, 通过主风道将冷风吹入机组两侧的4个支风道, 支风道吹出的冷风通过车顶空调平台及车顶内顶板吹入客室, 风道在整个客室长度范围内均有送风, 机组两端设置2个回风口。空调机组的排水及客室内装基本与直吹式空调机组布置方案相同。此方案的工艺性较直吹式空调机组布置方案差, 焊接变形大, 焊接变形较难控制, 平台吊装比较困难, 钢结构切割、磨削工作量大, 焊接位置及焊缝型式较差等。

3.2.2 风道阻力测定

该方案中空调送风方式为前后送风、下回风, 每台空调共有4个配套风道单元。为了保证车内的温度均匀性, 2个直风道采用静压条缝式送风口向车内送风。在风道阻力测定时, 考虑到风道设置的对称性, 只须对一侧风道单元进行测定即可[6]。

3.2.3 客室内温度场气流组织分析

模拟车辆运行状态下, 测定车内温度场和流速场分布[7], 设计参数与直吹式送风状态下相同, 模拟结果见表3。

3.3 车体强度、刚度计算

1) 强度校核。针对两种空调平台钢结构设计方案, 进行车体强度校核计算。通过计算:车体各处应力值均小于许用应力188MPa, 计算结果表明:两种空调平台改造方案的车体钢结构强度满足TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》要求。

2) 刚度校核。根据TB/T1335-1996要求对两种空调平台钢结构的刚度进行校核, 通过计算:两种方案均满足TB/T1335-1996对垂向刚度的评定标准, 侧墙的相当弯曲刚度EJ≥1.80×109N·m2, 因此DKZ4型电动客车改造后的车体刚度满足要求。

3.4 方案分析比选

直吹式和风道送风式通风系统布置的对比分析如表3所示。从送风阻力测定结果看, 直吹式方案送风阻力大于风道送风式。从客室内温度场、气流的组织分析看, 直吹式方案客室内大部分区域温度在26~29℃之间、风速在0.1~0.4 m/s之间, 风道送风式方案客室内大部分区域温度在26℃左右、风速在0.2~0.4 m/s之间, 风道送风式方案好于直吹式。从车顶刚结构强度、刚度、重量及施工工艺性考虑直吹式方案明显好于风道送风式。

4 结论

通过对车辆制冷量计算, 及对车体限界的考虑, 确定在每辆车顶设置4台制冷量为12 k W的超薄型机组, 即满足车辆制冷量为48 k W, 保证夏季乘客的舒适性要求。

在通风系统的布置上, 因车顶改造4个间断式比整体设置一个空调平台对车顶的强度要求低, 旧车的车顶强度能满足, 从客室内温度场、气流的组织分析看, 风道送风式方案好于直吹式, 但结果差距不明显。从车顶结构强度、刚度、重量及施工工艺性考虑直吹式方案明显好于风道送风式。

经过综合对比, 我们认为直吹式通风系统布置方案是可行的, 并针对直吹式方案中温度场、气流组织的缺陷, 采取了适当增加机组送风量, 改善送风效果及在空调机组之间的无送风区增加幅流风机的方法加以解决。

摘要：原有的DKZ4型车辆未考虑安装客室空调, 所以其原车体结构及车内设备布置对空调系统的安装产生了很大限制。最主要的限制是空调机组的高度和风道的布置。因此给DKZ4车辆加装空调机组时, 其选型、空调机组及辅助设备的布置要充分考虑原车体钢结构强度、刚度、车内设备安装、检修空间、客室净空高、车辆辅助电源容量及钢结构焊接工艺性等因素的影响。文中根据DKZ4车辆的原有特征, 分析了包括空调系统的设计选型、设备布置、风道阻力、客室温度场、气流组织分布、钢结构制造工艺性等各方面的因素, 研究了其安装空调的可行性, 并给出了空调安装的可行性方案。

关键词：轨道车辆,空调,温度,结构

参考文献

[1]王文志, 李勇, 康伟, 等.城市轨道车辆空调系统[J].城市轨道交通研究, 2003 (2) :60-65.

[2]龙静, 王书傲.关于地铁车辆空调设计中几个问题的探讨[J].城市轨道与交通, 2003 (8) :60-62.

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[4]电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.

[5]章音, 腾兆武.车辆设计参考手册[M].北京:机械工业出版社, 1993.

[6]DEUTZERM, ENGELMANNR, WILMEST.Messsystemzur Prüfung einer Metro Stromschienenanlage und eines Dritte Schiene Stromabnehmers[J].Verkehr und Technik, 2004 (5) .

[7]于正平.中速及高速电力机车气动外形方案[J].机车电传动, 1998 (5) :78-80.

车辆空调 篇7

关键词：空调机组,客室滴水,密封

广州地铁一号线于1997年6月28日开通,车辆采用了法国法维莱公司生产的单元式空调机组。至2014年7月,所有机组已进入二次架修期并开始二次架修,2015年上半年正线运行过程中部分列车客室内送风口出现滴水,影响了正线运行的服务质量。

1 故障现象及原因分析

空调机组在运行过程中蒸发室空气中所含水蒸汽会冷凝产生冷凝水,由于机组送风机作用机组内外存在一定的压力差(机组内部气压低于外部自然大气压),导致冷凝水无法迅速排出机组而在机组底部集聚,最终被送风机吸入而送进客室。此外在送风机盖板上形成的冷凝水也会被送风机吸入而送进客室造成客室滴水。

1.1 蒸发器结霜导致客室内部滴水

正线运行车辆出现车厢送风口滴水。车辆回厂打开机组发现蒸发器有结霜现象(见图1)。经检查,每个机组的膨胀阀开度存在较大差异,开度较小的膨胀阀,容易结霜并产生大量冷凝水。分析可知当膨胀阀调节开度较小时进入蒸发器的制冷剂的量也会相应减少,使得制冷剂完全蒸发,局部温度急剧下降,导致空气中水蒸汽凝结成霜,机组内部大量生成冷凝水。

1.2 盖板密封不良导致机组内部积水

部分正线飞水机组回厂后检查发现其整机备件功

能正常,唯有盖板与蒸发器接触部位压接痕迹不明显。

法维莱公司生产的S63E DKKA metro G原始空调机组通过盖板保温材料直接与机组内部隔板接触压缩变形以保证机组内部密封。但保温材料长时间暴露在机组潮湿的空气内,易发生腐烂变质等情况,影响机组气密性进而影响机组性能,也易滋长细菌,故广州地铁集团有限公司在对一号线车辆空调机组进行二次架修时特别对保温材料加装铝箔进行保护。

为确认蒸发器与盖板间的密封性,通过粉尘试验即将白色粉尘均匀沿直线撒在冷凝器顶部关上盖板后运行机组一段时间后再打开观察,比较机组原装保温材料与改造保温材料间的密封性能(见图2、图3)。

经过粉尘试验后确认现行的带铝箔的保温材料密封性不佳,由此认为二次架修后更换的带铝箔的保温材料与蒸发器顶部密封不良,造成窜风,新风越过蒸发器直接进入蒸发腔与冷空气混合产生大量冷凝水,此外新风进入机组内部的阻力减小(无须经过蒸发器)也导致机组蒸发腔内气压紊乱,机组局部内外压力差进一步增大导致积水高度进一步增加。

1.3 导流圈及挡水板密封不良导致机组飞水

通过在机组上安装透明密封板进行试验发现,机组送风机挡水板和导流圈密封性不良(见图4、图5)。原设计中送风机挡水板及导流圈的安装都为铆接,利用部件面间紧贴以达到密封效果,但铆接部位在列车长期运行的不断振动下必然会产生松脱、变形,密封效果也相应下降。

1.4 送风口软风道密封不良导致列车风道进水和客室滴水

在暴雨天气中,一号线部分列车客室风道出现滴水,经排查确认为机组软风道结构局部密封不良,雨水过大,导致室外积水进入风道内部,并在客室内出风口形成水滴。虽然一号线车辆空调机组已换过软风道,但考虑到一号线车辆空调机组是按照地底运行列车标准设计,并未充分考虑露天情况下暴雨时机组及其连接处的密封状态。此外软风道安装方式为铆接,也存在安装接口随车辆振动松脱、变形的问题。

2 处理措施及建议

2.1 蒸发器结霜导致机组内部滴水

针对空调机组膨胀阀的调节需谨慎,如更换膨胀阀后应将机组放在空调试验台上进行试验,通过试验台模拟标准工况,并测出膨胀阀此时的调整标准。之后用试验台模拟高温及凝露工况,调试后的机组再进行试验,无问题后方可认定此膨胀阀调试标准可行,并在同一类机组内按此标准执行。

2.2 盖板密封不良导致机组内部积水

为保证机组密封性,对于已贴带铝箔纸的保温材料的机组,在蒸发器盖板的铝箔纸上贴一层3 mm的保温海绵,位置正好与蒸发器上的贴海绵处、风机贴海绵处相对应或大一点,在风机与蒸发器间的位置需增加3 mm的密封海绵,如图6所示。

2.3 导流圈及挡水板密封不良导致机组飞水

针对导流圈及挡水板密封性不良的情况,可对已装车机组的挡水板搭接处、送风机导流圈处都进行涂胶处理,保证机组密封性。在蒸发腔及送风机室之间、送风机入风口处另外加装挡水板(见图7),防止送风机挡水板积水。

2.4 送风口软风道密封不良导致客室滴水

针对雨水通过软风道进入列车风道并在客室送风口形成滴水的情况,对风道连接处进行打胶处理,以保证软风道密封性。

3 结语