第五章-铁路及城轨车辆空调制冷装置

第五章铁路及城轨车辆空调制冷装置第二节城市轨道交通车辆空调与制冷装置一、城轨车辆空调装置的组成车辆空调系统的作用就是使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。一般车辆空调系统主要由通风系统、制冷系统、加热系统、加湿系统以及自动控制系统五大系统组成。考虑到实际运行区域的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。通风系统的作用是将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合，在滤清灰尘和杂质后，再输送和分配到车内各处，使车内获得合理的气流组织。同时将车内污浊的空气排除车外，使车内的空气参数满足设计要求。空气制冷系统的作用是在夏季对进入车内的空气进行降温、减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度维持在规定的范围内。空气加热系统的作用是在冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热，以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内。空气加湿系统的作用是在冬季车内空气相对湿度较低时对空气进行加湿，以保证冬季车内空气的相对湿度在规定的范围内。自动控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调地工作，以使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调装置起自动保护作用。二、通风系统通风系统有机械强迫通风和自然通风两种方式。机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不分季节而长期运转的系统，因此它的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。一般城轨车辆采用机械强迫通风方式，依靠通风机所造成的空气压力差，通过车内送风道输送经过处理后的空气，从而达到通风换气的目的。送风回风废气二、通风系统●经冷却处理的空气沿车长方向输送●回风经侧板回送●废气经车顶排除车外客室气流组织二、通风系统客室气流组织1、通风机组通风机组是通风系统的动力装置，其作用是吸入车外新风和室内回风，并将处理后空气加压，通过主风道等送入客室。它通常由一台双向伸轴的双速电机和两台离心式通风机组成。二、通风系统通风机组2、送风道、回风道和排风道车顶的二台空调机组，通过与车体相连的二个吸振消音的连接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道内。送风道的作用是将经过处理的空气输送到室内。车辆风道沿车辆方向分为三个，中间大的为主风道，两侧为副风道，主副风道由隔板分开，隔板上设有一系列调整风量的气孔。主风道的空气经隔板气孔进入副风道，使得两侧风道内得气流稳定地送入客室中。回风道用来抽取室内再循环空气的。进入回风风道的空气，一部分通过车顶的8个静压排气孔排至车外，另一部分进入空调机组与吸入的新风混合后，经过冷却、过滤由离心风机将送入主风道，在客室内形成空气循环，达到调节空气温度、湿度目的。排风道用以排除车内污浊空气，即排风口与车顶静压排风器间的通道。二、通风系统空调机组3、新风口、送风口、回风口及排气口（1）新风口新风口即车外新鲜空气的吸入口。新风口一般装有新风格栅以防止杂物及雨雪进入车内，另外还设有新风滤网和新风调节装置，新风调节装置由一个24V直流电机驱动新风调节门，调节进入客室的新鲜空气量。二、通风系统新风口（2）送风口送风口是用来向客室内分配空气的。送风口大多装有送风器及风量调节机构，它不但使客室内送风均匀、温度均匀、达到气流组织分布合理的效果，还可以根据需要来调节送风量的大小，送风口处一般也装有送风滤网。（3）回风口回风口是室内再循环空气的吸入口。正常情况下，客室内一部分空气应作为回风，回风与新风混合前是在客室中被充分循环过的。与新风混合过滤后，通过蒸发器入口进入，应设置调节挡板，用于调节新风、回风的混合量（比例）。（4）排风口排风口是用来将客室内废气和多余的空气排出车外。从车内的长椅下，经内墙板后侧导向车顶，由车顶静压排风器排出车外。二、通风系统二、通风系统送风口回风口送风口与回风口客室气流流程图二、通风系统（5）应急通风系统每辆车配有1台紧急逆变器，在交流辅助电源设备故障情况下，应急通风系统应立即自动投入工作，向客室、司机室输送新风，维持45分钟紧急通风。应急供电由蓄电池供给，并经直流/交流逆变器。当交流辅助电源供电正常时，空调系统自动转入正常工作状态。紧急逆变器三、制冷系统一般每车设有二个集中式的空调单元，分别安装在车顶的二端。为了使车辆的外型轮廓不超出车辆静态限界，特在车顶两端设计了二个专用于安装空调单元的凹坑，在安装空调单元的机座上加装橡胶垫以减小的振动影响。每个空调单元的控制与监控都是由设在每辆车的电器柜中的空调控制单元实施自动控制、自动调节以及整列车的制冷压缩机的顺序启动，以免同时启动电流过大而造成事故。空调系统电源是由A、B、C车每辆车的辅助逆变器提供。其中A车的逆变器提供控制系统的电源，B车逆变器提供每节车各一个单元的空调机组的电源，C车逆变器提供每节车另一个单元的空调机组的电源。上海地铁直流传动车辆空调制冷循环流程图1—贮液器2—压缩机3—冷凝器4—蒸发器5—过滤干燥器6—视液镜7—截止阀8—单向阀9—电磁阀10—膨胀阀11—热气旁路阀12—软管13—压力表14—低压表15—高压表16—限压阀17—进给阀上海地铁交流传动车辆空调制冷循环流程图热气旁路阀压缩空气在蒸发器中冷却时，有大量凝结水析出。如果工质蒸发温度过低，使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低于水的冰点，则凝结水就会在蒸发器里结冰，严重时阻塞气流通道，使供气管道瘫痪。为了防止这种情况的出现，必须对工质蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器和蒸发器之间加设一只热气旁路阀，热气旁路阀的测压管与蒸发压力直接连接。当蒸发压力低于一定程度时，热气旁路阀自动开启，冷凝器中的高温工质蒸气直接进入蒸发器，提升蒸发温度，避免冰堵现象。三、制冷系统1、制冷系统的工作过程由压缩机压缩成高温高压的工质蒸气，进入风冷冷凝器，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，进入外平衡式膨胀阀节流降压，变成低温低压的气液混合工质，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气热量，蒸发成低温低压的蒸气，然后被压缩机吸入，完成一个封闭的制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。车内的空气通过蒸发器时，空气中的水份冷凝成水滴，汇集至机组内接水盘，由排水管将水引到车外而起除湿作用。2、制冷车内的循环空气及由新风口进入的新鲜空气，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，可在一定的范围内调节车内空气温度。三、制冷系统其他线路车辆上的空调机组的结构与上海地铁基本相同，主要区别有：（1）蒸发器数量不同。（2）选用压缩机型号不同。各空调机组的主要技术参数见书上P97表5.1四、加热系统考虑到城轨车辆实际运行区域的气候条件，有些设置了专门的加热系统。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并在电加热器前混合，通过电加热器加热，温度升高，再由通风机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内空气温度，维持车内的一定舒适温度。五、空调装置的调节及控制空调机组的工作由微机进行控制。通过微机调节器可控制室温，空调系统中新风口、风道和客室座位下均设有温度传感器，由温度传感器测得的温度值，传递到调节器中进行处理。每节车有一台微机调节器，它控制两个空调单元，可由司机室集中控制或每节车单独控制。1、运转前的检查在启动空调机组之前，必须对下列各项进行检查，在确认各部分状态良好后，方可开始启动。（1）配线用电气连接器是否确实接好。（2）电气回路是否正常。（3）主回路及控制回路的绝缘电阻是否均正常。（4）各风机的叶轮是否碰风筒的内壁。（5）防止逆相连接。五、空调装置的调节及控制2、运转确认（1）离心风机首先请确认车内是否有风吹出，风量极小时，应检查风机是否反转。如果反转，请将电源相序调整正确，即将三相中的任意两相对调，然后再确认是否有异常振动和异常噪音。（2）送风均匀性的调整可通过对车内出风口导风板的调整，保证客室内送风均匀。（3）轴流风机确认室外轴流风机的运转是否正常。五、空调装置的调节及控制（4）制冷全制冷状态时，吸入和吹出的空气温差约为8～10℃时为正常，请确认一下是否有异常振动、异常噪音。（5）加热全加热状态时，吸入和吹出的空气温差约为7～9℃时为正常，同时注意电流读数。（6）当车内温度处于20℃以下时的低温运转低温运转时，由于可能在蒸发器上引起结霜现象从而导致对压缩机造成损伤，避免在这样的条件下运转。（7）再启动短时间再启动，启动电流会造成电动机绝缘不良、电磁接触器的接点损耗，所以再启动一定要在停机后2～3分钟以后。五、空调装置的调节及控制3、空调机组的安全操作（1）操作需由懂得制冷技术和电气技术的工人担任。开机前，必须认真检查电气系统的安全性，严格按照电工操作规则进行操作。在进行电气控制柜的检修时，必须切断电源，严禁带电作业。（2）保护措施●电源有过电压和欠电压保护。●压缩机有空气开关、压力开关、过电流、低温、延时起动等保护。●风机有热继电器保护。●电加热器有空气开关、温度继电器及温度熔断器保护。五、空调装置的调节及控制4、使用电加热器的注意事项（1）通电前的检查●检查电加热回路中各处接线是否完好。●检查温度继电器、温度熔断器及其它保护装置是否正常。●检查通风机的接触器、热继电器是否良好。●将电热管上及其周围的附着物及其它杂物清理干净。（2）开机顺序先开通风机，确认通风机工作后，方可开电热运转。（3）开机后的检查●检查通风机工作是否正常。●注意观查电加热器的工作情况及工作电流。（4）关机顺序先关断电热，让通风机继续运转3min以上方可关断通风机。五、空调装置的调节及控制广州一号地铁车辆空调通风系统简介一、客室空调1.系统概述(1)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。1)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。2)一个控制盘：控制空调系统的运行。3)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。单元式空调机组主要部件由空气处理室和压缩机/冷凝室两部分组成。尺寸：2950*1850*455(mm),每台机组重量889kg。空气处理室的主要部件压缩机/冷凝室的主要部件广州一号地铁车辆空调通风系统简介1)压缩机：为全封闭螺杆式。2)冷凝器：空气冷却式冷凝器。3)冷凝风机：空调机组采用强迫通风的对流冷却，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。两台轴流式风机通过印接高压处得压力，由控制器根据压力变化情况来控制风机的启停和运转台数。4）蒸发器5)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质，防止水及杂质对系统及部件造成损害。以免出现“冰堵”和“脏堵”。广州一号地铁车辆空调通风系统简介6)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。7)送风机：兼有吸风和送风的双重功能。经处理后的空气在两个离心风机的作用下吹入车内8）阀件每台空调机组的阀件主要包括：压缩机卸载阀、制冷管路上的液管电磁阀和手动截止阀、控制压缩空气风缸的组合电磁阀。手动截止阀可在维修时手动截止制冷剂的流动，便于维修操作。9）贮液器广州一号地铁车辆空调通风系统简介10)热力膨胀阀：热力膨胀阀位于制冷剂液管内的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。11)温度传感器：客室、新风入口、送风管道处设有温度传感器，用来监测温度。并通过对温度采样值的判断来控制空调机组的运行模式。12）压力开关2个高压压力开关，1个控制压力开关、1个低压压力开关。见书上P102表5.2广州一号地铁车辆空调通风系统简介六、城轨车辆机组的工作原理1.制冷循环的基本原理2.空调机组的制冷过程3.空气处理过程中的空气状态变化4.紧急通风原理在交流辅助电源设备故障情况下，由机组内的DC/A