第六章_动车组空调系统的运行控制

1第六章动车组空调系统的运行控制2一、自动控制原理（一）自动控制系统的基本组成自动控制组成及工作系统示意图3一、自动控制原理（一）自动控制系统的基本组成自动控制系统一般分为传感器、变送器、控制器、执行器、控制对象五个部分。1、传感器传感器又称测量元件或敏感元件。它的作用是将温度、湿度、压力、风速等物理量转化为电信号，诸如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。2、变送器变送器的作用是接收传感器来的电信号，并转化为输出的机械信号或电动信号，输送给控制器，例如传压毛细管等。4一、自动控制原理3、控制器控制器或称为调节器，它的作用是将变送器出来的讯号与设定值比较后得到偏差，进行综合放大并按一定的规律发出控制信号，如电动、液压动、气压动及机械动的信号，去操作执行器。4、执行器执行器接收控制器的信号后,自动控制如阀门的开或关以及开启度大小等。如电磁阀、电动阀、蒸汽阀等。5、控制对象包括被控制的设备和被控制的参数，如风量、阀门、电热器及温度、湿度、压力等。5一、自动控制原理（二）自动控制的基本类型双位控制原理双位控制即在控制机构中有两个固定位置——开启或关闭的控制。6一、自动控制原理双位调节的特点：室温在给定值上下波动呈等幅振荡过程。一般情况下，若波幅不超空调室内允许波动值，其调节是合理的。温度双位调节过程7二、客车空调系统的基本电气控制原则电气控制系统的作用是控制各系统的电器设备，按给定的方案协调地工作，使车内空气参数满足设计要求，同时对各系统进行自动保护和故障显示。8二、客车空调系统的基本电气控制原则（一）运行控制原则1.通风与制冷及制暖正联锁；2.冷凝风机与压缩机正联锁；3.制冷与制暖反联锁；4.控制通风机低速与高速运行的电路反联锁；5.为防止压缩机频繁起动及多台压缩机同时起动，在每台压缩机的控制电路中均设时间继电器，控制每台压缩机在冷凝风机起动后延时起动，并使多台压缩机间隔顺序起动。9二、客车空调系统的基本电气控制原则（一）运行控制原则6.为使同一机组中的两台压缩机运行时间尽量一致，在控制电路中设转换断电器，使两台压缩机在单机工作时轮流工作。7.不同的车型应安装不同数量、不同制冷量的空调机组，同样也应配有不同型式的电气控制系统。10二、客车空调系统的基本电气控制原则（二）常见保护功能1、主电路过、欠压保护为防止供电干线电压波动对机组造成损坏，设置过、欠压保护电路。2、压缩机低温、低吸气压、高排气压、过流保护压缩机控制电路中串有压缩机低温运行保护继电器，以防止压缩机在蒸发器前进风温度低于20℃时运转，产生液击现象；采用低压继电器以防止制冷系统泄漏、吸气压力低于190KPa时压缩机运转产生过热现象；采用高压继电器以防止排气压力高于2.65MPa时压缩机运行，产生阀片损坏、高压部分管路破裂等现象；采用过流继电器以防止压缩机工作电流超过额定电流时烧坏压缩机的现象。11二、客车空调系统的基本电气控制原则（二）常见保护功能（3）电加热器过热保护为防止通风机停转或转速达不到规定值，风道有堵塞现象，机组内电加热器上部的温度过高而引起火灾事故，电加热器控制电路中设有温度继电器及熔丝式温度保护熔断器。当风道温度超过70℃时，温度继电器动作，切断电加热器接触器的控制电源。若温度继电器失灵，电加热器上的温度超过139℃，串在电加热器主电路中的温度熔断器将会熔断，直接切断电热器主电路，起到保护作用。（4）故障显示为便于了解机组的工作状态，控制系统一般设置了各种故障显示。12（一）热力膨胀阀及毛细管1．热力膨胀阀热力膨胀阀是一种能自动调节供液量的节流降压机构。它是利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量的。三、制冷自动控制元件•由结构可知：针阀的开度取决于感温膜片的力平衡，感温膜片上作用有三个力：•由感温包温度控制的工质压力P1’；•由节流阀孔节流后的蒸发压力P0’(经传动杆周围间隙进入感应膜片下方)；•由顶杆传递上来调整弹簧的预紧力P2。13热力膨胀阀结构及原理图（a）结构图；（b）工作图；（c）受力图。1-毛细管；2-阀体；3-阀座；4-阀芯；5-弹簧；6-调整杆；7-感温包；8-膜片；9-推杆。14在这三个力作用下，当P1’=P0’+P2时，针阀保持不动，阀口有一定的开度，即有一定的流量。当制冷机负荷减小，则全部液态制冷剂气化完毕时，B点将前移，使t01减小，因而P1’减小，P1’-P0减小，在弹簧作用下，针阀将上移，关小阀门开度，减小制冷剂流量。反之，如果制冷剂负荷增大，则B点将右移，出口处过热度将加大，t01将变大，P1’-P0变大，使针阀开度增大，流量也随之增大。三、制冷自动控制元件152．毛细管当流体沿管内流动时，由于管道摩擦阻力而产生压降，管径越小、管子越长则流动阻力就越大，产生的压降也越大。采用毛细管——小内径（0.6-2.0mm）并有一定长度的紫铜管，代替膨胀阀作为节流降压元件，这就是毛细管节流装置。三、制冷自动控制元件16（二）电磁阀电磁阀是一种开关式的常闭自控阀门。阀门的打开是依靠线圈在通电以后所产生的电磁力，而阀门的关闭是依靠复位弹簧及阀芯的重量。电磁阀串联在制冷系统的管路中，用以控制系统管路中流体的通或断。三、制冷自动控制元件17直接开启式电磁阀1-连接螺母；2-接头；3-阀体；4-垫片；5-铁心；6-线圈组；7-复位弹簧。18（三）温度控制器•温度控制器主要是温度继电器，有用电接点水银温度计、感温包、热电阻等做感温元件，通过继电器控制压缩机的起动和停止。1、WT-1226型温度控制器•如图：感温包与波纹管构成顶力，与主弹簧力平衡。当温度上升时，波纹管顶力增大，使杠杆转动，触头b、c相连，使压缩机运转；•反之，当温度下降时，主弹簧力大于波纹管顶力，使杠杆反转，触头a、c相连，使压缩机停止运转；•为了防止电机频繁起动，设置差动力弹簧。19感温包波纹管主弹簧差动弹簧触头杠杆返回202、RT型温度控制器•RT型温度控制器为丹麦产品•它由波纹管通过顶杆与调节弹簧平衡，实现触头的通、断控制•用差动调节螺母，调节温度的动差数值感温包波纹管触头调节弹簧顶杆差动螺母21（四）压力保护器件•制冷机压力保护包括：高压保护、低压保护和油压保护等。•高压保护是保护高压系统压力不要超限，如当毛细管堵死、冷凝风机不转等情况出现时，高压系统压力会超高。•高压过高的后果是：压缩机负荷变大，排气温度过高甚至高压系统爆破，很危险。所以高压保护器是用来当高压压力超高时使压缩机停止工作。三、制冷自动控制元件22•低压保护是保护压缩机吸气压力不要过低。吸气压力过低会导致半封闭或全封闭压缩机不能得到良好的冷却（吸气压力过低，吸气比容过大，实际吸入压缩机的气体质量就减少）造成压缩机温度过高而烧坏。•故低压保护是当吸气压力低于限度时，切断压缩机电源。•油压保护是当压缩机润滑油路系统出现故障（油泵损坏、油路堵死、严重缺油等），会使油泵输出压力降低，当输出压力低于一定限度时（如要求油压比曲轴箱压力高75～150KPa），意味着润滑系统不能正常供油。•油压保护是当压缩机润滑油路出现故障时切断压缩机电源。231、KD型压力控制器•KD型压力控制器分低压、高压和接线三个部分。•下图为电路图：正常状态，接点1与3接通；当高压过高或低压过低时，微动开关动作，断开接点1与3。242、JC3.5型油压差控制器•压差控制器又称油压继电器，用于有油泵润滑装置的压缩机的润滑油系统的保护。•该润滑系统以油泵排油压力和曲轴箱压力之差为动力，迫使润滑油流至各运动部件的摩擦面，达到润滑目的。•若油泵压力小于曲轴箱压力，则压差控制器切断主电机电源，压缩机停车。•JC3.5型压差控制器如图所示：•上部的低压气箱7产生的力加上弹簧3的力与下部的高压气箱1产生的力构成平衡；•当平衡被破坏时，传动杆5就上下移动，使得直角杠杆2发生转动，推动压差开关K，使其触头闭合或分离，达到控制电机的目的。25返回低压气箱弹簧高压气箱传动杆直角杠杆压差开关26四、CRH2动车组空调控制系统（一）运行控制系统组成CRH2动车组空调系统的控制由温度传感器、变频装置、空调显示设定器和多个控制电路开合的接触器及继电器共同完成。在客室车厢内布置有两个温度传感器，通过它们检测的温度平均后得到的车厢内温度，并传送给变频装置，变频装置经过与显示设定器设定的运行模式下的标准温度进行比较，决定相关装置、设备及元器件的的开/关控制和运行频率。此外，空调显示设定器显示从车上监视装置(车辆信息控制装置)传输的内容，并向变频装置发出空气调节指令。同时，空调显示设定器还显示从变频装置传来的状态信息，并将信息传送到车上监视装置。27四、CRH2动车组空调控制系统DC100V(电源)3A1.25㎜2以上空调显示设定器1.25mm2以上GS变频装置No.2空调装置传输：双芯屏蔽线(0.75mm2)×2变频装置No.1空调装置传输：双芯屏蔽线(0.75mm2)×2车上监视装置（终端站）车上监视装置（主控台）传输：双芯屏蔽线（0.75mm2）×2无接点信号：双芯屏蔽线（0.75mm2）控制系统关系图(车辆信息控制装置)28四、CRH2动车组空调控制系统（二）主要控制装置1、变频装置变频装置构成由变频器、电容器、交流电抗器、直流电抗器、限流电阻器（CHR1、2）和接触器（IVK、CHK）构成。变频器包括空调装置用的1个斩波器电路和2个变频器电路。说明：将驱动压缩机的变频器电路简称为VVVF，将驱动室内/室外风扇的变频器电路简称为CVCF。VVVF（VariableVoltageandVariableFrequency）意为改变电压和改变频率，即变压变频。CVCF（ConstantVoltageandConstantFrequency）意为恒电压、恒频率，即恒压恒频。29表1-4-1变频装置主要部件设备名称部件名称数量变频单元IPM二极管模块控制板动力板（含门控电路）5214变频单元AVR（控制电源）电源板11电容单元铝制电解电容器浪涌吸收器浪涌吸收器用熔断器621接触器盘电磁接触器（IVK，CHK）限流电阻器继电器222交流电抗器（ACL）交流电抗器1直流电抗器（DCL）直流电抗器130基本功能1．交流电抗器（ACL）抑制变频装置输入电流及事故发生时的电流、浪涌电流。2．直流电抗器（DCL）抑制斩波器输出电流及事故发生时的电流。3．电容器（1）抑制外来浪涌电流。（2）限制冲击电流。（3）使整流后的直流电压及斩波器输出电压平稳。四、CRH2动车组空调控制系统把一定形式的直流电压变换成负载所需的直流电压的变流装置31基本功能4．变频器（1）进行AC／DC转换及DC／AC转换。（2）由斩波器电路对不稳定电源进行恒压控制，获得稳定电压。（3）通过空调显示设定器的温度设定值和温度传感器的检测值，进行变频器的输出电压控制和输出频率控制。（4）向空调显示设定器输出运行状态、故障信号。四、CRH2动车组空调控制系统32空调显示设定器起到了在车上监视装置与变频装置之间传输数据的作用。在进行与空调相关的各种设定(空调模式设定、温度设定)时，遵循后设定优先的原则，即优先执行来自车上监视装置信息以及空调显示设定器本身设定的指令中后设定的指令。空调显示设定器在操作上有“通常模式”与“维护模式”两种模式。「通常模式」与「维护模式」的切换通过面板上的“维护模式”开关进行。“通常模式”是由乘务员操作的模式，在该模式下可进行空调模式的设定与温度设定。“维护模式”是由维修人员操作的模式，在该模式下可通过CH与DATA显示读取各种信息。四、CRH2动车组空调控制系统33显示设定器的操控设定温度（CH）车内温度（DATA）ＣＨ维护模式上△▽下DATA变更测试CPURUN备用CPURESET强制制冷制热减半(3)(2)(1)空调装置1空调置2运行率传输错误本车整体故障1故障2图中的(1)(2)(3)没有在面板上印字显示℃℃FAULTRESET显示设定器操控面板四、CRH2动车组空调控制系统34显示设定部四、CRH2动车组空调控制系统35温度设定方法在制冷或制热运行中，每按动上/下