空调通风系统.docx

1、空调通风系统第二节 空调通风系统客室空调1 系统概述11总体信息 每节车有两个独立的单元式机组、两个送风道，每节车厢共用一个客室空调控制盘。客室空调系统包括以下部分： - 两个完全相同的车顶单元式空调机组：制冷量为44KW，分别安装在车辆的端部。- 一个控制盘：控制空调系统的运行- 一个紧急逆变器：110VDC-400VAC，在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电。新风通顶盖隔栅进入空调机组内部， 客室内循环风通过回风口进入机组内；新风与循环风混合后，经过空调过滤冷却，然后从机组前端吹出，通过分配风道吹入客室内。在制冷模式下，处理过的空气、混合的回风、新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管,吸收

2、通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量，进入客室。控制盘采用西门子S7-200PLC控制，中央处理单元为CPU224，带有两个扩展模块：数字量扩展模块EM223和模拟量扩展模块EM231.利用EM231热电阻模块采集车内温度信号，通过与PLC内部设定温度比较后，实现通风、制冷各工况。12主要技术参数- 高度宽度长度： 446.520583430mm- 重量： 780kg 5%。- 制冷量： 44 kW- 总风量： 5000 m3/h 10% - 最小新风量： 1600m3/h 10% - 紧急通风量： 2000 m3/h 10%- 回风量： 3400m3/h 10%- 制冷剂： R-134a - 电

3、源： 3相400 Vac - 50 Hz- 控制电源： 110 VDC 2 主要部件及工作原理21单元式空调机组主要部件图1：空调机组外形图压缩机：为全密封螺杆类型，具有2级调节。制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压缩。 制冷剂在排出阀排出压缩机，流向冷凝器。 制冷剂离开压缩机时变为高压蒸汽。冷凝器：每个冷凝器由铜管和铝翅片组成。冷凝风机使外界空气循环通过冷凝器，使高温高压的制冷蒸汽被冷却，并在冷凝器管中冷凝为液体。冷凝风机：吸入外界空气吹入冷凝器管路，并通过机组两侧的上盖排出。干燥过滤器：干燥过滤器安装在液管上冷凝器的出口处，其滤芯是100%分子筛， 可除去制冷剂中的水分和杂

4、质，防止水及杂质对系统及部件造成损害。湿度指示器（视液镜）：湿度指示器位于干燥过滤器出口的下游，可显示出系统中是否具有过多的水分。绿色为干，黄色为湿。蒸发风机：经处理后的空气在两个离心风机的作用下吹入车内。风机由一个3相单轴电机驱动，此电机恒载连续运行。蒸发器：蒸发器由铜螺纹管和铝翅片组成。吹入车内的气体，被蒸发风机吸入穿过蒸发器时，空气被冷却和除湿，同时液态制冷剂亦蒸发为一定比例和温度的气态制冷剂。热力膨胀阀：热力膨胀阀位于制冷剂液管内在每个蒸发器的入口处，起调节制冷剂流量作用，保证蒸发器具有足够的制冷剂来满足所需负载条件。回风温度传感器：回风口处有一个温度传感器，用来检测室内温度。PLC通

5、过温度采集模块EM231采集温度并以此来选择空调所需的运行模式。手动截止阀：截止阀位于每个冷凝器的出口处，它含有手动调节手轮，可在维修时手动截止制冷剂的流动，便于维修操作。回风阀：空调机组包括两个回风阀，由伺服电机驱动，安装在回风入口内。紧急运行时风阀关闭。正常运行时，风阀打开。新风阀：空调机组包括两个新风阀，位于压缩机腔与蒸发腔之间的隔板上。在预调节阶段和预调节阶段完成时，新风阀为关闭状态。22单元式空调机组制冷系统原理制冷剂系统以易挥发液体在蒸发过程或从液态变为气态时吸收热量的原理为基础设计。此系统使用的是R134a制冷剂。图2： 制冷循环图制冷剂液从冷凝器流出，通过截止阀，干燥过滤器，视

6、液镜，并通过膨胀阀调整制冷剂流量到一定值，以便使空调的制冷能力尽量与车体负载相适应。膨胀阀使压力和温度降低后，通过分液器把制冷剂平均分配到蒸发器的各个流程中。蒸发器是一个热交换器，由铜管和铝翅片组成。在制冷状态下，当制冷剂液体流过蒸发器内部的管路时，冷却了铜管和翅片，进而冷却了翅片周围的空气。低温低压的制冷剂气体离开蒸发器进入压缩机，由压缩机进行压缩，变成高温高压的制冷剂气体，然后离开压缩机。23风道送风格栅图3： 气流分布图在每段风道上， 均嵌装入一个出风栅。风道和出风栅的阻力为最小，以便降低气流穿过出风栅时的噪音。经空调处理过的空气通过风道和出风栅吹入室内。 两个风道沿对角线分开，各自提供

7、车辆一侧的送风。24控制盘每车包括一个单独的控制盘。 每两个空调机组由单独的微处理器控制，具有下列功能：预调节，通风，制冷，紧急通风等。根据相应传感器测得的内部和外部温度，电气控制器执行相应的要求来运行最适宜的元件。这样，在预定的时间内对车内空气进行调节提供舒适的环境。除了温度控制，控制盘还进行下列额外的控制： 通风机、冷凝风机和压缩机之间延时启动 。同时，为了方便维修，温度和空调机组所有必要的信息均进行存储记录。 控制盘包括控制空调设备运行的必要元件：接触器，继电器，断路器以及控制盘和不同空调元件进行通讯所必要的连接器。下表为控制盘主要部件清单。表1:控制盘主要部件及功能部件功能描述PLC微

8、处理器PLC -空调机组1及空调机组22Q蒸发器电机保护断路器-空调机组 1XQ紧急逆变器电源线保护断路器1Q冷凝器电机保护断路器-空调机组 15Q压缩机保护断路器-空调机组 13Q蒸发器电机保护断路器-空调机组 24Q冷凝器电机保护断路器-空调机组 26Q压缩机保护断路器-空调机组 2EFK11 EFK12蒸发器电机接触器-空调机组1CFK11 CFK12冷凝器电机接触器-空调机组1CPK11 CPK12压缩机接触器-空调机组1CPTHR11-CPTHR12压缩机保护继电器-空调机组1EFK21 EFK22蒸发器电机接触器-空调机组2CFK21 CFK22冷凝器电机接触器-空调机组2CPK2

9、1 CPK22压缩机接触器-空调机组2CPTHR21-CPTHR22压缩机保护继电器-空调机组2RY9司机室许可继电器SA1模式选择开关SA2温度选择开关25紧急逆变器此逆变器安装在车内，在紧急运行时将110VDC电池电源逆变为交流电源为蒸发风机供电。电源具有过压、欠压、过流、缺相、短路、过热等保护功能。采用全密封、自然冷却的结构形式，使电源不易因积灰等原因而引起故障。3 空调的运行31模式选择空调机组控制盘有两个选择开关，一为模式选择开关（SA1），另一为温度选择开关（SA2）。温度选择开关（SA2）共有6个档位，为：自动、19、21、23、25、27，自动位相当于24。模式选择开关（SA1

10、）共有5个档位，分别为：自动位：根据温度选择开关档位自动调节空调工况；通风位：空调机组工作在通风状态；停止位：空调机组停止工作；半冷位：空调机组以半冷工况一直工作；全冷位：空调机组以全冷工况一直工作。32 运行过程空调系统由中间电压供电，紧急模式下（HV或IV失效时）由低电压供电。当列车启动时，空调机组将等待中间电压供电和“启动”命令（由开关操作）。 收到命令后，将进行系统检测并发送“自检成功”信号。 “自检成功”后，一个空调机组将发送“要求启动”信号，并等待TIMS发出“允许启动”。下面以设定制冷温度为24为例说明制冷运行过程：将SA1打到“自动”档，SA2打到“自动”档，即24，主回路和控

11、制回路开关闭合后，空调系统即自动进入工作状态。由传感器检测到车内温度，与PLC内部设定的温度比较后，自动进行通风、半冷、全冷、预冷的工作状态。空调的工作状态与设定温度见图4工作状态与设定温度图。自检闭合DC110V电源开关，PLC自检成功后，向RIOM送出“自检成功“信号。通风执行通风操作。此时，接触器EFK11，EFK12，EFK21，EFK22吸合， 两机组的通风机运转。图4：工作状态与设定温度图半冷当检测两个温度传感器温度（平均值）25.5时，发出“需要启动”信号。当接收到“机组1允许启动信号”后，接触器CFK11（CFK12）吸合，机组1的一台冷凝风机CF11 （CF12）运转。延时4

12、5S后，接触器CPK11吸合，第一台机组的压缩机的线圈1投入运行。延时0.5S后，接触器CPK12吸合，线圈2投入。当接收到“机组2允许启动信号”后，机组2以同样方式启动。半冷时压缩机电磁阀不动作，系统保持半载状态。当温度下降到24以下时，冷凝风机及压缩机均停止运行，仅通风机保持运转。如果温度继续回升到超过25.5时，重新发出“需要启动”信号，冷凝风机和压缩机再启动，如此反复。全冷在半冷状态下，当温度继续升高，27.5时，两机组的另一台冷凝风机投入运行，即此时四台冷凝风机均工作，同时两机组的压缩机电磁阀动作，系统全载运行，机组处于全冷状态。当温度降到26以下时，压缩机电磁阀断开，且两机组各停一

13、台冷凝风机，系统重又进入半载状态，此时机组又执行半冷操作。当温度重新回升到27.5时，四台冷凝风机及电磁阀重又运行，系统又处于全冷状态。如此反复。如系统一起机室温即27.5，则发出“需要启动”信号，当接收到“机组1允许启动信号”后，机组1的两台冷凝风机运转。延时45S后，第一台机组的压缩机的线圈1投入运行，延时0.5S后，线圈2投入。线圈1投入后延时10S，第一台机组的压缩机电磁阀动作，机组1进入全冷状态。当接收到“机组2允许启动信号”后，机组2以同样方式进入全冷工况。预冷如果系统一开机即检测到温度31.5，则执行预冷状态。首先四台通风机均运行。然后发出“需要启动”信号，新风阀开始关闭，回风阀

14、打开（此时，无新风）。以下动作同开机后第一次进全冷。当温度降到30以下，或者预冷持续30分钟后，预冷状态结束，此时系统仍处于全冷状态，新风阀，回风阀均打开。紧急通风当客室的两个辅助逆变器均发生故障，空调机组失电，此时PLC会收到紧急通风逆变器发来的紧急通风信号， PLC停止所有接触器的输出，通风机通过紧急通风逆变器得电运转，最长运行45分钟。当紧急通风运行中，任何一路辅助逆变器恢复，系统自动转入正常工作状态。如45分钟后两路辅助逆变器均未恢复，则紧急逆变器自动停机，结束紧急通风状态。司机室空调1 系统概述11总体信息每节A车有一个单独的司机室空调机组、一个控制盘和紧急逆变器。空调系统安装在司机

15、室顶部。司机室具有单独的空调机组，与客室空调无关。在司机室空调系统中，采用407C制冷剂。制冷时，循环空气经过回风栅上的滤尘网，通过蒸发器，得到冷却，再由机组底部出风口送入车内。制暖时，空气通过电加热器加热，送入司机室。通过控制盘控制，司机室空调自动实现通风、制冷、制暖各工况。12主要技术参数- 电源： 3相，400 Vac - 50 Hz- 控制电源： 110 VDC(77 V up to 133 VDC)- 制冷量： 4.5 kW- 制热量：2.1 kW。- 额定输入功率： 2.5 kW- 送风量： 800 m3/h 10%- 新风量：30 m3/h 10%- 长宽高：1600620400

16、 mm- 制冷剂： R407C- 重量：约145 kg 2 系统主要部件及工作原理空调机组机箱包括两部分：室内部分；室外部分。室内部分包括：一组毛细管；一个蒸发器；一个电加热器；一个蒸发风机 。室外部分包括： 一个全密封涡旋压缩机；一个冷凝风机；两个冷凝器；一个干燥过滤器；控制盘使用西门子S7-200PLC进行控制。中央处理单元为CPU224和扩展模块EM231，外部元件包括接触器和热继电器等。图2：司机室空调机组电源供电给控制盘，控制盘供电给蒸发器风机。如果司机室需要制冷，控制盘将供电给冷凝风机，经过1分钟后，给压缩机供电。则制冷系统开始工作。如果司机室需要加热，控制盘停止压缩机和冷凝风机，

17、并启动电加热器，然后加热系统开始工作。3 空调运行司机室空调机组通过空调司机室开关控制开机和停机。当此开关为“开机”时，控制盘具有110VDC的电源。司机通过选择司机室空调温度选择开关进行通风，制冷或加热。制冷和加热温度已在PLC的软件中设定好。设定点可通过司机室空调温度选择开关改变。此开关具有5个制冷设定温度：29、 28、 27、 26、 25，加热设定温度只有一个18 。 开关加热器的温差为1 。当主回路开关和控制回路开关闭合时，空调系统自动投入运行。PLC自检完毕后，控制系统将比较车内温度和PLC的设定温度，然后自动开始通风，制冷或加热程序。当温度超过设定温度1 ，冷凝风机开始工作，大约1分钟后，压缩机开始运行，空调开始制冷程序。室内温度开始降低。当温度达到设定温度时，空调机组开始通风模式。温度开始升高。等温度达到设定值+ 1时，空调机组再进入制冷模式，如此循环。当车内温度低于17 时，电加热器开始运行，温度升高。当温度达到18后，电加热器停止运行，如此循环。