铁路车辆空调通风机.docx

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铁路车辆空调通风机

机车车辆

机车车辆学院

铁路车辆空调通风机维护与检修

机车车俩313-6

魏斌

卢志高

铁路车辆空调通风机

维护与检修

卢志高

目　录

前言

所谓空调调节，就是把经过一定处理之后的空气，以一定方式送入室内，使室内空气的温度、相对湿度、气流度和洁净度等控制在适当范围内的专门技术。

因此，空调调节技术和人们的生活、工农业生产、交通运输、国防和科学技术有着密切的联系。

特别是科学技术发达的现在，空气调节技术，几乎被应用与各个生产和技术的领域。

本文分析了空调调节的关键技术、指出了铁路车辆空调机组的故障产生原因和表现形式，通过解析车辆空调制冷装置，对各个部分所出现的问题给出了各种情况下的解决方法和改进手段。

客车空调系统的故障分析与检修，是空调技术人员和乘务员所从事的日常工作之一，由于客车空调技术涉及制冷、电气控制、机械的等多个应用领域，所以出现故障的情况比较复杂，对其故障的判断，不能单从某个方面去分析，而要综合考虑各种因素，根据已有的经验，结合具体情况，对空调系统的故障做到准确判断，快速处理。

一、铁路车辆空调系统的组成

1.1铁路车辆空调装置组成

铁路车辆空调装置通常由通风系统、空气冷却系统、加热系统、加湿系统及电气控制系统五大部分组成。

空调铁路车辆的空气调节是将一定量的新鲜空气和车内的再循环空气混合，经过处理，以一定的速度送入车内，并将车内一定量的污浊空气排出车外，将车内空气的温度、湿度、洁净度和流动速度控制在一定的范围内。

铁路车辆空调装置对空气的处理主要包括对空气的除尘、冷却、加热、加湿、减湿等。

铁路车辆空调装置按供电方式不同可分为本车供电式和集中供电式。

按安装方式不同可分为集中式和单元式。

空调器的主要部件

（1）制冷压缩机

制冷压缩机为全封闭活塞式制冷压缩机（少部分为涡旋式），是将电动机、压缩机构及供油系统组装在同一个密封的机壳内。

压缩机通过橡胶减振器安装在空调器箱体内。

制冷压缩机的作用是将来自蒸发器的低温、低压的R22气体压缩成高温、高压的气体，并送往冷凝器。

如图1-1

1－循环风机；2－蒸发器；3－压缩机；4－冷冷凝器；5－膨胀阀

图1－1　直接冷却式制冷系统示意图

（2）室内侧通风机（离心风机）

室内侧通风机为双轴直联多叶片式离心风机。

室内侧通风机可以强化制冷剂在蒸发器中的蒸发过程，并将经蒸发器冷却降温的空气或经电加热器加热升温的空气送入车内。

（3）室外侧通风机（轴流式风机）

室外侧通风机为直联轴流式风机，风机的叶轮安装在立式电机上，并采取防水结构。

室外侧通风机用于强化制冷剂在冷凝器中的凝结放热过程。

（4）室内换热器（蒸发器）

室内换热器即蒸发器，为铜管套铝肋片的直接蒸发式空气冷却器，一个蒸发器分用于两个制冷循环回路。

低温、低压的气液混合制冷剂在蒸发器内蒸发，当车内循环空气和新鲜空气混合后，通过蒸发器时进行热交换。

这时，空气的热量被蒸发器内的制冷剂吸收，温度降低。

（5）室外换热器（冷凝器）

室外换热器为风冷冷凝器，其结构型式与蒸发器相同。

高温、高压的R22气体，通过冷凝器时，在外界空气的强制冷却下，变成高温（约50℃）、高压的制冷剂液体。

（6）电加热器

作用主要是为了给送入车内的新鲜空气预热。

电加热器的结构为不锈钢框架式结构，带不锈钢绕片的电热管固定在框架内。

框架上装有温度继电器和温度熔断器，起到防火保护的作用。

电热元件采用优质电热丝绕成螺旋形，保持在不锈管的中心，其周围坚固地填满导热性能好的绝缘粉末。

电热丝通电后其电能可以全部转变为热，并迅速地通过管子表面散热。

（7）毛细管（或膨胀阀）

为一组内径极小的细长铜管，当高压液体制冷剂流经这组高阻力管时，起到节流、降压的作用

（8）高压压力开关

当制冷系统的压力异常高时，高压开关动作，停止压缩机的运转，保护制冷系统。

高压开关的复位方式是自动复位。

（9）低压压力开关

当制冷系统的压力异常低时，低压开关动作，停止压缩机的运转，保护制冷系统。

低压开关的复位方式也是自动复位。

（10）低温保护器

在室内换热器吸入的空气温度很低时，会引起室内换热器的表面结霜，有可能导致压缩机损伤。

所以，当室内换热器吸入的空气温度低于18℃时，低温保护器就会动作，停止压缩机的工作。

（11）过电流继电器

过电流继电器用来保护压缩机。

当压缩机电机超负荷或缺相运转时，压缩机的工作电流将超过规定值，这时，过电流继电器的触点断开，使电磁接触器开路，起到保护压缩机的作用。

（12）电气控制柜

电气控制柜安装在车内配电室内，通过它控制车顶上的空调器。

控制柜内有种控制开关、转换开关、接触器、继电器、计时器、温度调节器等组成保护和控制电路。

1.2空调通风的基本工作原理

通风：

在通风机的作用下，将经过处理的空气输送分配到客室并形成合理的气流组织，同时排出室内多余的污浊空气，使室内空气参数满足舒适和卫生要求。

通风系统主要由通风机组、空气过滤器、送风道、送风口、回风口、废气排风机等组成。

降温：

车内的循环空气及由新风道引入的新鲜空气，由机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由机组前端部出风口送入车顶通风道各格栅，向车内吹出冷风。

在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车内空气温度。

制暖：

由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入在电加热器前混合，通过电加热器加热。

被加热的空气，由通过机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使车内温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内空气温度，保持车内一定的舒适温度。

加湿：

目前，我国在一般车辆的空调装置中不设加湿系统，仅在某些高级公务车及特殊要求车辆上才设此系统。

因此本设计对该系统不预论述。

电气控制：

它是铁路车辆空调系统的控制中心，它按铁路车辆空调要求准确地控制着空调系统的正常工作，完成通风、制冷、制暖的手动或自动运行，使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时具有短路、过电压、欠电压、失电压、风机过载、压缩机、制暖保护功能。

铁路车辆空调的作用是用人为的方法对空气进行热湿处理，再以一定的方式送入客车车厢，使车厢内的空气温度、湿度、流速及清洁等达到旅客舒适卫生的要求。

铁路车辆空气调节装置的主要任务包括：

夏季对车外新鲜空气和车内再循环空气的除尘、冷却、减湿处理。

冬季对车外新鲜空气和车内再循环空气进行除尘、加热、必要的加湿处理。

并把处理后的空气以一定的流速送入车内，同时将车内夫人污浊空气排出车外。

铁路车辆空调由通风系统、空气冷却系统、空气加热系统、空气加湿系统和自动控制系统等五大部分组成。

1.3　空调机正常运行的特点

空调机组运行后，应定期检查工作状况是否正常，如有异常现象应停机处理。

单元式空调机组采用全封闭式压缩机，一般不设压力表，无法直接掌握系统的工作压力。

因此机组的工作状态，主要根据客室降温、通风情况、电器控制柜的工作状态、仪表和指示灯显示情况等进行分析、判断。

1.3.1、通风工况

（1）各送风口送风均匀，风量适中，送风口及回风口无水滴出。

（2）通风机应无异常振动和噪音。

1.3.2、制冷工况

（1）通风机、冷凝风机、压缩机应按电气联锁关系顺序起动。

各台压缩机按时间继电器的调定时间延时起动。

启动时，压缩机电机及各风机电机应没有异常振动和摩擦声响，工作后运转应平稳，无特别噪音。

（2）当客室回风温度为24～32℃时，空调机组制冷工作电流为：

KLD29机组双机工作时，不低于20～22A，单机工作，不低于13～15A；KLD40机组双机工作时，不低于29～31A，单机工作，不低于20～22A。

机组工作电流是反映机组工作状况的重要参数。

一般启动时，电流增大很多，投入正常运行后，很快降到正常值。

若机组电流低于上述值，系统可能有制冷剂泄漏；若偏高太多，则可能有机械或电气方面的故障。

（3）机组运行后，客室各出风口应有冷风吹出，在外温不大于35℃时，客室温度能自动控制在调定范围内（一般为22～28℃）。

当双机工作时，回风口和送风口的温差应大于10℃，如图1-2（a）夏季制冷工况。

1.3.3、加热工况

（1）通风机、电预热器能按联锁关系顺序工作。

（2）各室出风口应有暖风吹出，室内温度能控制在规定的范围内（一般为16～19.5℃）。

当两组预热器工作时，回风口与送风口的温差应为7～9℃，如图1-2（b）

图1-2制冷与制热时的系统原理

1.3.4、电器控制柜

柜内各电器元件动作顺序正常，应无焦味、无电磁噪音、无异常温升及打火现象。

机组运行后，应检查工作状况是否正常，如有异常现象停机处理。

单元式空调机组采用全封闭式压缩机，一般不设压力表，无法直接掌握系统的工作压力。

机组工作状态主要是根据客室降温、通风情况、电器控制柜的工作状态、仪表和指示灯显示情况等进行分析。

二、铁路车辆空调系统故障诊断的方法

铁路车辆空调系统故障诊断的方法具体的讲，主要从以下几方面入手：

2.1感观检查

感观检查主要是：

问、看、听、摸、闻。

问：

空调乘务员要经常询问所检查车厢的乘务员是否发生过异常情况、配电柜与空调本身是否有过异常声响等等，在铁路车辆行进的过程中，铁路车辆乘务员可辅助空调乘务员对空调装置的运行进行监测。

看：

通过对空调装置、电气装置的观察，判断系统是否能够正常运行。

比如，检查空调系统装置的安装情况、各部件的清洁情况、各电气元件有无烧损、松动等现象。

听：

空调乘务员通过用耳朵听，可以及时发现空调系统运行过程中的异常，进而判断故障出现的部位。

例如压缩机发生“液击”时会发出异常的声响。

摸：

对于有些压缩机的故障、元器件安装的牢固与否、吸排气管的温度，都可以用手触摸，检查相关部件的发热情况，如发现异常，可提前对潜在的故障进行排除。

但在用手触摸的过程中，一定要注意人身安全。

闻：

用鼻子闻也是及时避免故障的一种方法，尤其对于电器元件的异常发热情况的判断更是不可缺少，通过这种办法能在第一时间发现故障，甚至一些潜在的火灾隐患

2.2仪表测量

可利用常规仪表检查电压、电流、电阻、温度、压力、泄露等各种参数或空调机运行情况。

检测电压、电流在各个工况下的数值，可从宏观上判断空调系统的运行情况是否正常。

检测的仪器主要是电器控制柜上自带的电压表、电流表，如果要对控制柜内部的电路电压、电流进行测量，需要配备相应的万用表。

压力检测是针对空调系统的进、出口压力而言的。

压力检测仪器主要是压力表，在空调装置上一般都已经安装了压力表装置，通过对压缩机制冷剂量以及阀的开启度等得调节，可将压缩机进、出口压力控制在整定值范围内。

对铁路车辆电阻的检查主要是进行单车绝缘检测。

铁路车辆在运行送电的过程中，要始终保持良好的绝缘状态，这关系到铁路车辆的行车安全问题，一般单车大于2MΩ，全列大于0.2MΩ。

所用仪器为兆欧表。

使用氟里昂制冷剂，对整个空调系统管道连接处的密封要求很高，因此空调装置在调试或检修完毕后，充注制冷剂操作前和充注制冷剂后都要进行系统密封性的检查，保证系统没有制冷剂的泄露检查部位主要集中在有可能发生泄露的地方，不如制冷剂管道的各个接头处等，所用仪器为检漏仪。

三、空气调节制冷系统常见的故障处理方法

3.1空调系统判定故障原因

制冷系统故障一般既不能直接看到故障其发生的部位，也不能将制冷系统的部件一一分离，只能进行外表检查，并对故障生产的原因进行综合分析。

在一般情况下最直观的是从制冷系统的压力和温度上反映出来，其运行压力和温度走出正常范围时（除了室内外的环境温度恶化外）必有故障存在，这就是判断故障原因的重要依据。

3.1.1空调机组制冷量下降，冷气不足

　　制冷量下降，这类故障多发生在制冷系统中，例如，系统制冷剂量不足，吸气压力偏低，而未低到低压开关的整定值，低压开关不会起跳，更不会过载运行，只是空调机组制冷量下降。

制冷剂不足不仅是制冷量下降问题，而是不允许继续运行，否则就有可能发生事故，所以走出一定量的界限，其性质就有了明显的变化，要区别这种关系。

3.1.1.1制冷系统部分

（1）制冷剂量不足，吸气压力低，吸气管不结露，泵壳比较热，过滤器外表凉（更换过滤器）。

（2）过滤器内部堵塞不畅，吸气压力低吸气管不结露，泵壳比较热，过滤器外表凉（更换过滤器）。

（3）膨胀阀开度小，吸气压力低，吸气管不结露，泵壳比较热，气流声大，阀体有时结露（膨胀阀通路开大一点）。

（4）膨胀过滤网受堵，流通不畅，吸气压力低，吸气管不结露，泵壳比较热，整个阀体结霜气流声大（拆下过滤网清洗）。

（5）膨胀阀开度大，蒸发温度高，传热受影响，吸气压力高，吸气管及泵壳结露，严重者有轻度湿行程（调小开度）。

（6）制冷剂充注量过多，蒸发温度高，传热受影响，吸气压力高，吸气管及泵壳结露，严重者有轻度湿行程（放出一部分制冷剂）。

（7）系统中混入不凝性气体（空气），排气压力高，自控温度高，泵壳温度高，压缩机运行电流比较高（停机放空气）。

（8）冷凝器表面结灰面风量小，散热效果差，排气压力和排气温度高，输渡温度也高，单径制冷量下降（用高压风吹掉灰尘）。

（9）蒸发器滤尘网结灰，风量下降，吸气压力下降，吸气温度低，吸气管及泵壳结露（只拿下清洗）。

3.1.1.2压缩机部分

（1）活塞与气缸严重磨损，制冷能力下降，吸气压力上升排气压力下降，压比提不高，排气量下降（更换压缩机）。

（2）气阀泄气比较严重，制冷能力下降，吸气压力上升，排气压力下降，压比提不高，排气量下降（更换压缩气阀）。

（3）气缸压缩片中筋破裂，部分气体在缸内循环，吸气压力上升排气下降，排气温度较高，排气量下降（解剖压缩机换垫片）。

（4）泵壳内排气管受伤分开裂，部分气体压泵壳内适中循环，吸气压力上升，排气压力下降，压比提不高，排气量下降，泵壳温度较高（解剖压缩机并换排气管），吸收式制冷机基本组成及工作原理如图3-1所示。

图3-1吸收式制冷机基本组成及工作原理

3.1.2空调机组不制冷，无冷气

3.1.2.1制冷系统

（1）膨胀阀感温包内I质泄漏而使阀门关闭不通，吸气管内抽空，低开关起路，排气管不热，节流器无流动声，通风机吹出的风不冷（拆下过滤网清洗）。

（2）膨胀阀进口过滤网堵塞不通，吸气管内抽真空，排气管不热，节流器无流动声，通风机吹出的风不冷（拆下清洗过滤器）。

（3）过滤器内堵塞不通制冷剂能通过，吸气管内抽真空，排气管不热，节流器无流动声，通风机吹出的风不冷（拆下来清洗过滤器）。

（4）系统内制冷剂全部泄露，吸气管内抽真空，排气管不热，节流无流动声，通风机吹不出冷风（捡漏、修漏、充制冷剂）。

3.1.2.2压缩机部分

（1）汽缸盖垫片中筋大面积破裂，蒸汽短路循环严重，吸气压力升高，排气压力下降，吸排气压差较小，泵壳很热，排气温度较高（解剖压缩机更换垫片）。

（2）泵壳内排气管断裂，绝大部分蒸气在泵壳内循环流动；吸气压力上升，排气压力下降，更换排气管）。

（3）气阀阀片击碎，不能吸排气，吸排气压力几乎相等，泵壳也比较热（解剖压缩机更换阀板或更换压缩机）。

3.2空调机组故障排除

对整个空调机组来说，其故障总是从最典型的表面现象表现出来，不可能直接发现空调机组内部的实际故障，所以，检查和分析故障也只有以直观的表现故障现象入手，再按空调机组控制和运行规律，逃往到有关系统内部检查。

鉴于各系统的故障是互相牵连的，帮需要综合分析，下面按照空调机组通常会发生的外表故障划分几种类型，并把每一种类型可能发的故障加以分析说明。

3.2.1空调机组不运转

这类故障一般发生在供电电源线路与控制线路上。

3.2.1.1电源部分

（1）电源无电：

用电压表测量空闪机组控制框电力输入端子的三相电压，无电压（应接通电源）。

（2）电源缺相供电：

如测量电源缺相时，（应检查交流电配电柜的缺相保护器是否开路，羡慕将缺相保护器复位）。

（3）电源电压过低：

测量电压低于额定值15%欠压继电器不动作，操作控制线路无法工作，操作控制线无法工作（调整输入电源）。

（4）电源电压过高：

测量输入相电压超过253V，过压继电器动作，切断了控制线路回路而无法操作（调整输电源）。

3.2.1.2电气控制部分

（1）控制线路供电线断路，检查测量供电电压找出断路部位并修复。

（2）插接件接触不良，测量插接两端接线不导通，重新接插好，再测量到导通。

（3）选择开关内部短路（拆开查看有无断路情况并修复）。

3.2.2通风机运转而压缩机不运转

　　这类故障可能是控制线路本身的故障，也可能是制冷系统与风机系统的故障，这些故障会引起有关电控制保护器的起跳，切断电源，它是反映在电气控制上，但故障发生在两个系统上（应提起注意）。

　　3.2.2.1电气控制部分应检查机组控制电器和有关保护器的故障

（1）接线头接触不良。

如压缩机接线不良，压缩机接线头松弛（修复）。

（2）冷凝扇和压缩机交流接触器线路断路，测量交流接触器一个人根接头不导通，更换线路，测量交流接触器两根接头不导通，更换线路或接触头。

（3）压力开关损坏，测量其接线端子不导通（修复或更换压力开关）。

（4）温度控制器调节不当，整定值这高于内温度（重新调整）。

（5）温度控制器损坏，如发现其触点常开不闭合，应更换或修复温度控制器。

（6）水银式过载保护器有故障，如测量进出接线端子，不导通，常开位置（检查修复或更换过载保护器）。

　　3.2.2.2制冷系统部分

（1）吸气压力过低，低于关触点跳开不导通（检查制冷系统后修复）。

（2）冷凝风机电机过热，短路或烧坏，冷凝风机热继电器触上点断开，测量电机系统绝缘电阻和线圈电阻值（已损害的予以更换电机）。

3.2.3压缩机不启动

开机后通风机，冷凝扇运转，而压缩机不运转，且电机发出“嗡嗡”的电磁声。

这是压缩机不启动或电机作极慢速度的运转，时间稍长一点，过载保护器就会起跳并切断电源，这类故障主要出在压缩机内。

3.2.3.1压缩机部分

（1）轴承烧熔，曲轴转不动，电机会发出“嗡嗡”的异常电磁声（更换压机）。

（2）气阀损坏，阀板破碎零件落进汽缸，使活塞不能回转，曲轴转不动，电机发出“嗡嗡”声（更换压缩机）。

（3）边杆断裂，曲轴补卡住而转不动，电机发出“嗡嗡”声（更换压缩机）。

电机绕组匝间短路或绝缘层严重老化，电机运转速度极慢，并发出“嗡嗡”噪声，电流极高，不多时保护器起跳（更换电机定子或压缩）。

气阀严重泄漏，汽缸内始终充满高压气体，电机超载运转，有拖不动现象（更换压缩机）。

3.2.3.2电源及电器部分

缺相运行，即三相电机作二相电机运行，噪声很响，电流很大，随后保护起跳（检查修复电源及有关电器件）。

3.2.4机组运行噪声大

机组运行噪声大很可能是压缩机、电机的安装螺丝松动或连接管路、辅助设备固定不良而导致系统振动、噪声增大。

3.2.5运转中突然停机

制冷系统正常运转过程中突然停机，除电源电路中断外，可能由于吸气压力过低、排气压力过高或油压过低等原因因而导致保护续电器动作，使压缩机停机。

3.2.5.1吸气压力过低引起的突然停机

当系统吸气压力低于压力续电器的低压下限调定值时，压力续电器触头就动作，使电源切断。

3.2.5.2排气压力过高引起的突然停机

排气压力过高会引起高压续电器动作而切断电源，先分别讨论排气压力过高的原因。

（1）冷凝器排风量不足

在风冷的制冷装置中，冷凝器排风扇未开或反向旋转（指三相电源）、环境气温太高（高于40℃）、冷凝器散热效率低等，都会引起排气压力显著上升。

（2）冷凝器结污垢

如风冷冷凝器的散热片表面积灰太厚，就会影响传热，同时因为片隙的缩小，吹过的空气遇到较大的空气阻力，使冷却风量显著减小，从而使冷凝器的散热效率显著降低，排气压力升高

（3）系统内有空气

制冷系统内有了空气，除表现在排气压力升高外，吸气压力也要相应提高，气缸盖很烫手。

对此，首先要检查空气是怎样进入系统的，一般应从以下两方面去检查和考虑。

①低压段是否有渗漏点

②制冷装置修理时不慎有空气吸入，或抽空时有个别阀门未打开，以致没把空气抽尽。

（4）制冷剂充注太多

充注的制冷剂量如超过系统的最大容量，会使多余的制冷剂占去冷凝器的一部分容积，减少了散热面积，使其冷却效率降低，冷凝压力就会升高。

（5）排气管与冷凝管道不畅通，这种故障一般产生在新安装或刚检修过的机组中。

3.2.5.3油分离器进口滤网阻塞

突然泵油时，油排入分油器经进口滤网时来不及流下去，使滤网暂时阻塞，排气压力突然增高，使续电器动作而切断电源。

其他原因引起的突然停机

油压过低；电动机超载；正常停机，许多制冷设备都装有温度续电器（也称温度自动开关）。

当冷室温度降到调定值时，温度续电器就会动作，切断电源停机，这是正常的停机，不要误认为故障。

3.3.电热系统的故障

电热系统的故障主要表现在空调机组运转中有异味、烟雾。

有冷冻油气味。

系统有较大的泄露，冷冻油溢出，严重者可听到泄漏声。

有电气、塑胶焦糊气味。

机组电气故障使导线通过电流过大而导致过热，使绝缘层老化；接线端子或插头插座接触不良，发生火花而过热，使胶木焦化等。

在初次开启空调机组电加热时，由于电热管表面有灰尘，通电后可能有焦糊异味进入车厢。

当电预热器工作时，由于通风量达不到要求，而其中的保护装置失效，产生局部高温。