列车空调

1空调系统一空调系统概述空调系统是车辆中的一个重要组成部分，用以满足旅客在旅行生活中舒适性要求。每辆车的空调系统包括：-2台车顶薄型单元式空调机组，每个机组的制冷量为40kW，分别安装在车顶的两端，平底下出风式。空调机组是采用适合车辆使用的日本三菱卧式全封闭涡旋式压缩机，采用环保制冷剂R407C。每台空调机组内置压缩机2台，蒸发器2台，冷凝器2台，节流毛细管4只，由管道连成两个封闭独立的制冷循环系统。内置通风机2台和冷凝风机2台。通过2台通风机的送风，使车内回风口的回风和机组外新风口的新风经过蒸发器降温除湿后，经送风道均匀的送给客室内。冷凝风机的排风，使冷凝器与机组外环境空气实现良好的热交换。-1个空调控制柜,柜内有PLC模块，PLC显示屏，各种空气开关、接触器、继电器等电气元件。每辆车采用一套PLC控制系统（可编程序控制器），可实现对两台空调机组的自动控制。司机室设有集控开关，可通过网络实现空调的集中控制。空调主电源由列车辅助电源系统供给；主电源电路为三相交流380V/50Hz，控制电路电压制式为DC110V、DC24V、DC12V和单相AC220V。-送风装置，主要包括送风道和送风格栅。车辆送风道采用均匀静压送风道，以保证出风口送风的均匀性。通过空调机组自带新风口吸入的新风经过滤后与来自客室的回风混合，经空调机组蒸发器降温除湿处理后送入风道，经送风格栅均匀送入客室及司机室。-司机室增压单元（仅Tc车）：为保证司机驾驶的舒适性，设有司机室增压单元，通过风道将客室空调机组处理后的空气送入司机室。司机室顶板设风量和风向均可调的风口，可由司机根据需要手动调节，通过调整风口百叶的方向及开度控制风量的大小。最大通风量：645m3/h（内置调速风机，可分三档手动调节）。AC220V单相电源,，输入功率0.15KW-回风装置：每台机组下有一个回风装置，包括回风口和回风过滤网。-排风装置：为保证客室内换气，车顶设有通风器与废排风机组成的顶置强迫排风装置，安装于车顶上。每车4台，每台功率40W，排风量为500m3/h。2-幅流风机：为提高客室内空气的气流速度及送风均匀性，客室车顶设有幅流风机。幅流风机搅动客室内空气，通过幅流格栅送风。根据车辆总体布置情况，中间车设有风量约为800m3/h风机6台，每台功率50W。头车设有风量约为800m3/h风机3台每台功率50W，风量约为400m3/h风机2台，每台功率24W。每辆车装有紧急通风逆变器，在列车交流供电失效的情况下，能提供客室和司机室紧急通风（全新风状态）。在自动模式下，每节车的控制板根据车辆内外环境条件来决定机组的工作方式，并自动调节机组的制冷量，按设定的温度来维持客室内温度在一定范围内。空调系统采用的是上侧回式送风方式，整车空气处理循环过程如下：车外的新风通过新风口的挡水百页窗和过滤网被吸入，并与部分来自客室的回风混合后被过滤，空气被过滤后进入蒸发器，空气经过蒸发器后被降温、去湿，通过机组的两台离心通风机吸入后，送到风道内，然后沿车顶上的送风道、送风口均匀的被分配到整个车厢客室内，客室内的一部分空气从侧墙及车内墙板的后面导向车顶排出车外，另一部分通过回风口成为回风，成为循环空气。通过司机室的连接风道，与司机室相邻的空调机组将部分已处理的空气直接送到司机室，司机室内设有来调节风量大小的独立风机，通过司机室的旋扭来调节风量，送风方向通过可调叶片调节。空调系统通过以上各个部分的统一工作，实现对客车室内空气温度、相对湿度，流动速度以及清洁度进行调节等多项功能。室内温度控制在21到27℃，相对湿度在30%到70%，流动速度在0.4到0.5m/s,清洁度包括两方面，一方面是空气应有足够的新鲜度，另一方面是空气的含尘量及有害物质不超标等。必须保证客室内人均新风量为10m3/h，司机室内则要求为30m3/h·人。另外，为去除车内空气中的细菌和有害物质，每台机组增设了空气净化消毒器1台。整车空调系统方案图见附图一、附图二（以Tc为例）。3图一：深圳地铁3号线空调系统（图1）回风新风废排风机4图二：深圳地铁3号线空调系统（图2）回风口送风口下水管司机室送风单元空调机组废排风机回风口辐流风机送风口送风道幅流风机空调机组废排风机回风口送风口5二客室空调机组深圳地铁3号线车辆客室空调机组为顶置式薄型单元式空调机组，每辆车安装两台制冷能力为40kW的顶置式空调机组，分别布置在车顶两端，每台空调机组有两个独立的制冷系统。与空调机组配套的电气控制柜安装在车内配电室，空调机组与电气控制柜通过电气连接器（插头、插座）连接，由车辆辅助电源供电。空调机组的回风口设在机组的底部中间，送风口设在机组的底部两侧。壳体两侧设有新风口，新风经防尘防水进风装置和新风滤网过滤后，进入机组与车厢内回风混合，经降温除湿处理后送入车厢风道内。空调机组是采用适合车辆使用的日本三菱卧式全封闭涡旋式压缩机，R407C为制冷剂，以毛细管为节流元件。每台机组具有两个独立的制冷循环系统，可根据车内负荷大小进行控制，实现能量调节。单元式空调机组具有结构紧凑、体积小、互换性好的特点，由于主要部件集中布置，缩短了连接管路，可减少管路的泄漏，且便于在车顶的检修和维护。空调机组的外形、结构及元件布置见附图三、四。1环境条件1.1运行环境温度：-5℃～+40℃(遮阴处)；1.2安装、调试环境温度：最低温度-40℃；1.3相对湿度：最湿月平均最大相对湿度不大于95％；1.4海拨高度：不超过1200m。2系统组成2.1主要技术参数型号：DL40型式：平底；底出风；底回风。外形尺寸：3750mm（L）×1600mm（W）×315mm（H）重量：700kg电源：主电源电路：三相交流380V/50Hz控制电路：直流DC24,DC12V，DC110V，交流AC220V输入功率：约19.5kW制冷剂：R407C注入量：2×4.4kg6图三：空调机组的外形和结构图（1）连接器插座压缩机冷凝腔压缩机压缩机腔压缩机蒸发腔压缩机新风滤网压缩机7图三：空调机组的外形和结构图（2）图四：空调机组元件布置图（见下图）：新风入口压缩机压缩机冷凝风机通风机冷凝器回风阀新风阀蒸发器压缩机压缩机8（1）全封闭涡旋式压缩机（2）冷凝器（3）冷凝风机（4）蒸发器（5）蒸发风机（6）节流装置（7）高压压力开关（8）低压压力开关（9）干燥过滤器（10）气液分离器（11）液管和旁通电磁阀（12）高压卸载电磁阀（13）低压卸载电磁阀（14）单向阀（15）吸气滤清器（16）新风过滤器（17）新、回风风量调节阀（18）空气净化消毒器（19）新风汽水分离器（20）新、回风温度传感器（21）连接器插座X1（22）连接器插座X2（23）连接器插座X3（24）壳体框架（25）减震器9制冷量：40kW送风量：≥4000m3/h新风量：≥1270m3/h紧急通风量：≥2540m3/h工况条件：-隧道工况：冷凝器进风温度35℃；蒸发器进风干球温度29.6℃，湿球温度24.5℃-高架工况：冷凝器进风温度32℃；蒸发器进风干球温度28.6℃，湿球温度24.1℃。2.2各主要零部件介绍2.2.1压缩机：2台，每个制冷系统一台。压缩机按压缩机和电机的组合方式不同，可分为开启式、半封闭式和全封闭式，全封闭式是将压缩机和电机共同组装在一个封闭的机壳内，优点是故障率低，制冷剂不易泄漏，体积小、重量轻、噪音小等，但检修困难。全封闭式压缩机又分为活塞式、螺杆式、涡旋式等。样式上又分为立式和卧式。本空调机组采用制冷压缩机采用三菱全封闭卧式涡旋制冷压缩机，是将电动机、压缩机及润滑供油系统组装在同一个密封的机壳内。当偏心轴按顺时针旋转时，气体从外围被吸入室内，在向涡旋中心运动的同时被压缩。旋转两周半后，压缩空气经过位于涡线定子中心的排气口排出。由于各旋转轴形成一对新的加压室，压缩过程不断重复。排气流恒定，且不需气阀，因为排气口不是直接与低压一侧连接。全封闭涡旋式压缩机是当前最先进的制冷压缩机，在抗震动、抗液击以及频繁启停等方面具有优异的性能，特别适用于冲击和震动大的运输工具上。与其它型式压缩机相比，具有噪声低、振动小、效率高，寿命长的特点，压缩机工作寿命达到启停次数在17万次以上。压缩机表面可以看到低压吸气管、高压排气管、容量控制管、压力管、电源接线盒，以及安装座（见下图）。制冷压缩机的作用是将来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸气压缩成高温高压气体，并输送到冷凝器。压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用，它是整个系统的”心脏”。10压缩机的冷却是依靠吸入的制冷剂蒸气进行冷却。如果制冷系统内制冷剂漏泄、加入过少，压缩机运转时会得不到良好冷却，造成压缩机过热而损坏。压缩机内含3L冷冻油（压缩机使用冷冻油为：钻石牌冷冻机油MEL32），作为润滑油封入。如系统压缩机损坏更换时，压缩机自带冷冻机油无需另加。这种涡旋式压缩机有固定的旋转方向，因此，安装和检查中务必注意避免接线错误。另外，压缩机排气管路上装有排气温度保护器作为保护装置，当压缩机排气温度异常高温（超过135℃）时，保护器动作，控制压缩机接触器线圈失电，切断压缩机三相供电电源回路，使压缩机停机。类型：全封闭卧式涡漩压缩机，ZEN146YZA-C额定输出：5.5kW电源：三相交流380V，50Hz绕组电阻：1.199欧姆极数：2转速：2900rpm冷冻机油种类：DiamondFreezeMEL32冷冻机油标准封入量：3.0L此压缩机正常使用寿命不少于5万小时，即大约可使用8到10年或更长。2.2.2冷凝器：2台，每一个制冷系统1台。11冷凝器为内螺纹铜管套铝翅片的空气冷却式冷凝器，高温高压制冷剂气体在冷凝管内冷凝，向外界空气放出热量而制冷剂冷凝为高压液体。冷凝器是输出热量的热交换设备，它将制冷剂从蒸发器中吸取的热量，以及由压缩功而转换的热量一起传给外界空气。空气冷却式冷凝器，其传热表面在长期使用后，会被灰尘覆盖，这对传热带来不利的影响，因此，在空调机组运行期间，定期清扫和清洗冷凝器，其目的是增强换热器的传热系数，提高制冷剂和管壁间的换热系数，保证机组的正常运行和设计的制冷量。2.2.3冷凝风机：2台类型：轴流型，FE056-VDQ.4I.VT电源：三相交流380V,50Hz电机功率：930W额定电流：1.63A（实际电流值为1.1A左右）转速：1330rpm绕组电阻值：20.6欧姆（下限）22.2欧姆（上限）冷凝风机将外界空气吹过冷凝器，用于强化制冷剂的冷凝过程。冷凝风机为直联式轴流风机，电机采用防淋雨结构。防护等级为IP55。冷凝风机为轴流风机，电机和叶轮直接相连。由于电机采用护罩轴承，可长12期使用而不需润滑。电机过电流保护由置于控制柜内的热继电器执行。2.2.4蒸发器：2台蒸发器是吸收热量(输出冷量)的热交换设备，实现制取冷量的目的。换热器采用铜管套翅片的方式，由内螺纹铜管和亲水铝翅片组成，通过胀管使它们互相紧密接触，然后与连接弯管，总管和侧板坚固地装配在一起。中温高压的液体制冷剂经过节流装置（毛细管）节流减压后到蒸发器，在蒸发器内沸腾、汽化、吸热，使不断循环经过蒸发器的空气（来自客室的回风）降温，而制冷剂经过蒸发（沸腾汽化）变成低压气体（有一定过热度）后返回到压缩机。车内循环空气与制冷剂完成热交换后温度和湿度都降低。2.2.5通风机：2台类型：双吸多叶离心风机，DF2.3AV风量：≥2000m3/h电源：三相交流380V,50Hz电机功率：750W额定电流：1.97A绕组电阻值：20欧姆（18.3°C），25欧姆（40°C）转速：1400rpm通风机为多叶片离心风机。防护等级为IP54。电机使用的轴承为密封轴承。电机过电流保护由置于控制柜内的热继电器执行。通风机有吸风和送风的两种功能。一方面，通过新风格栅吸入新风，并使它13与回风混合，另一方面将经过蒸发器冷却、减湿后的空气通过风机输送到客室的送风管道中，并被送到客室内，达到调节客室温度、湿度的目的。2.2.6节流装置：4套类型：毛细管毛细管是数根直径较细的铜管（5根内径为1.25mm*长度为540mm毛细管），高压液体通过毛细管后节流降压为低温