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地铁车辆空调系统维护保养与故障处理摘要：通过对城轨交通车辆空调系统的学习了解，结合广州地铁、深圳地铁、上海地铁运营实际情况，地铁车辆运营环境，车辆制造工艺和电器控制要求合理选择地铁车辆空调系统的类型，选择空调系统的压缩机。也结合铁路客车空调相关知识，系统的分析地铁车辆空调系统的作用、结构和原理。根据实际运营中地铁车辆空调日常检修需求进行地铁车辆空调维护保养介绍其故障分析、日常维护、停机维护保养、临修等知识。重点介绍空气制冷压缩机的工作原理、工作过程以及实际应用选择，故障分析、处理以及设计方案和车辆通风。简单介绍城市轨道交通空调系统的性能测试、调试、密封性试验和充灌制冷剂试验等。对设计提出处理方法。掌握相关的技能知识。关键词：压缩机日常维护故障分析性能测试一．地铁车辆空调制冷装置作用、分类和组成1.地铁车辆空调与制冷装置的作用空调与制冷装置被广泛应用于地铁车辆上，车辆客室内的空气调节已经成为车辆舒适乘车环境的标志。车辆空调与制冷装置的作用是将一定量的车外新鲜空气和车内再循环空气混合，进过滤、冷却加热、减湿或加湿等处理后，以一定的流速送入车内，并将车内一定的污浊空气排出车外，从而控制客室内温度、湿度、风速、清洁度及噪声，并使之达到规定标准，以提高车内的舒适性，改善乘车环境。2.地铁车辆空调与制冷装置的分类地铁车辆空调与制冷装置按制冷压缩机的工作方式分为：活塞式、螺杆式、涡杆式和离心式；按安装方式分为：分装式和单元式；按客车空调供电方式分为：本车供电和集中式供电；还可以按使用制剂或其他特殊结构进行分类。在城市轨道交通车辆空调系统的空调单元中，大多才用封闭式压缩机而选的最多的是螺杆式空调压缩机和蜗旋式空气压缩机两种。3.地铁车辆空调与制冷装置的组成地铁车辆空调与制冷装置一般具备通风、制冷、加温、加湿等功能，典型的地铁车辆制冷装置由通风系统和空气冷却系统、空气加湿系统、空气加热系统以及自动控制系统组成。由于我国地理环境的特殊南北差异较大，所以在长江以南的城市都不采用空气加温系统和空气加热系统。下面以通风系统，空气冷却系统，自动控制系统加以简单叙述。通风系统的作业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，在亚送分配到车内，同时排出车内多余的污浊空气，以保证车内空气的清洁度以及合理的流动速度和气流组织。通风系统一般由通风机组、过滤器、新风口、送分道、回风口、回风道以及排废弃口等组成。空气冷却系统的作用是对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保持在规定范围之内。冷却系统工作时，蒸发器将要送入车内的空气冷却，由于蒸发器表面的温度低于空气的露点温度，空气中的部分水蒸气就会凝结成水滴，形成我们通常所说的“空调水”。因此，空气在通过蒸发器冷却的同时也得到了减湿处理。为保证冷却系统安全、有效地工作，制冷系统除压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置四大件外，还配有贮液器、干燥过滤器、分液过滤器、气液分离器等辅助设备。自动控制系统的作业是控制各功能系统按给定的方按协调、有序地工作，以使车内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调与制冷装置起自动保护作用，电气控制系统一般由各设备的控制器、保护元件以及相关仪表和电路等组成二．地铁车辆空气调节系统1.地铁车辆制冷随着我国经济的快速发展，人们生活质量的逐步提高，出门旅行的人数越来越多，人们对乘坐交通工具的舒适性要求也越来越高。为了满足广大旅客的需要，无论是长途旅客列车，还是近程的交通车辆，都把车辆客室的空调作为提高旅客舒适度、改善乘车环境的主要手段。从技术角度来看，车辆的空气调节是车辆的一项及其关键的技术之一，是现代轨道交通车辆先进技术的重要体现。1.1地铁车辆空调制冷系统主要由冷凝器。蒸发器、制冷压缩机、膨胀阀、电磁换向阀、过滤器、制冷剂组成。如图：图2-1制冷系统原理图1.压缩机总成;2.冷凝器;3.角阀;4.维修阀;5.过滤；干燥器;6.带湿度指示器的视镜;7.电磁阀;8.膨胀阀;9.分配器;10.蒸发器;11.低压开关;12.高压开关;13.安全开关;14.调压开关;15.通风机;16.冷凝器风扇;17.储液器;18.视液镜。制冷系统工作过程如下：1．制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体（如客室的空气）的热量，而气化成低压低温的蒸气后被压缩机吸入。2．压缩机消耗一定的机械功将制冷蒸气压缩成压力、温度都较高的蒸气并将其输入冷凝器。3．高温高压的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气（或水）冷却，制冷器蒸气放出热量后被冷凝成液体，此时的冷凝器液体还处于高温、高压状态。4．高温高压的制冷剂液体经过膨胀阀节流降压、降温后进入蒸发器。此时的制冷剂液体已变成低温、低压状态。蒸发器中，低温、低压的制冷剂又吸收被冷却物体的热量蒸发成相对的低温、低压的制冷剂蒸气，在被压缩机吸入。如此周而复始地循环。1.2制冷原理空调制冷原理空调制冷原理如图2-2所示的逆卡诺循环原理，空调工作时，制冷系统内的低压、低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩为高压、高温的过热蒸汽后排至冷凝器；同时室外侧风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过节流毛细管降压降温流入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围热量；同时室内侧风扇使室内空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。如此，室内外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。图2.2逆卡诺循环空调就是空气调节，也就是将外界空气（湿空气）经过一定的处理并用一定的方式送入室内，使室内空气的温度、相对湿度、气流速度和洁净度等控制在一定范围内。湿空气是空气调节的对象，湿空气的状态通常用压力、温度、相对湿度、含湿量及焓等参数来度量和描述，这些参数称为湿空气的状态参数。因此，首先要对湿空气的状态参数，如压力、温度、湿度和焓等有所了解。1.3空调参数要求城市轨道交通车辆空调系统的设计，除要考虑到城市轨道交通的一般特点（运量大、快捷、安全、舒适、站点密集、上下车乘客交换频繁、有一定的运行时间段、车辆部件具备较高可靠性）之外，还要考虑以下因素：1．各城市间城轨国国运营环境不同。我国幅员辽阔。即使目前规划或在建城轨项目的各大城市之间差别也很大，南到广州北到长春，东至上海、青岛、西至西安，气候条件必须予以具体考虑，具体设计，实施时要侧重。2．乘员多。城轨交通线路一般穿越城市中心及商业繁华地带，客流密集。目前十多个城市旅游人口很多，因此除了上、下班时间乘座高峰期，其他段乘客流量也很大以下对车辆空调系统各部分分别加以分析：上海地铁一号线、二号线，广州地铁一号线和深圳地铁车辆空调系统的主要技术参数见表2-1，从表中可以看出总送风量逐渐加大，这种变化是通过实践感到风量不足而采取的措施，以提高乘客的舒适性。从表中可以看出总送风量逐渐加大，这种变化是通过实践感到风量不足而采取的措施，以提高乘客的舒适性。城轨车辆与干线铁路车辆结构特征相似，但就其空调系统而言，因城轨交通的运行特点而有其特殊性。从分析乘客在乘坐车辆的具体情况可看到，上面的标准规定的舒适值是基于人体在空调空间中长时间停留的稳定状态得出的，人员在车辆中可适当增减衣物，达到个人的舒适要求。但在城轨车辆运行中，乘员最长的乘坐时间也不过半小时，绝大部分乘客只有几分钟乘坐时间。虽然在空调技术中以数值的方式规定了乘客舒适范围，但舒适的感觉是人体及心理条件决定的。当火热夏天从户外进入有空调或通风的房间时，健康人员的生理要求散去身体表面热量，蒸发掉汗液；心理要求是能尽快降温或通风达到生理的要求。这是一个瞬态人体条件变化中舒适概念。但人体的生理活动变化一个复杂过程，受心理活动、环境变化等等因素制约，而且变化平缓，所以人员在环境条件变化时，个人舒适感会有一个过渡期，在经过过渡区后才达到稳定状态。在乘客坐城轨车辆过程中，乘客基本处于典型的过渡过程中。夏季，人们从户外进入候车厅，随即进入车内，生理及心理的舒适要求为能够快速将身体表面热量带走以便获得舒适感；但在实际乘车过程中，往往乘员在没有到达稳定状态或刚刚获得凉爽感觉时就已到站下车了。冬季里，人们穿着厚的户外冬装，皮肤表面湿度低，即使在乘坐没有采暖的普通车辆情况下，群集度较高时人们也会获得温暖感觉。当有采暖时，在人们乘车不能脱下外衣情况下，车内温度过高，乘员会产生闷热感甚至会出汗，造成人体不舒适。故而冬季乘坐城轨车辆的生理及心理舒适度要求不如夏季乘车迫切，只要在车内温度高于外界温度情况下，就会获得舒适感，而且乘员很快会下车走入户外。所以冬季车内舒适情况也比较特殊。2.2空调装置的自动化控制城市轨道交通空调装置以自动控制为主，在自动控制部分发生故障时，可采用手动调节装置。自动控制的主要控制量是温度，另外，为使空调机组正常工作，机组内设有多种保护措施，如过电压保护，当供电电压超过额定电压的115%时机组即停止工作；低电压保护，当供电电压低于额定电压的75%时，机组也停止工作以及过流保护、接地保护、湿度保护、延时保护、压力保护、机组联锁控制保护等。目前城轨车辆空调系统的自动化大致包括：1．制冷剂供液量的自动调节。2．压缩机制冷量自动调剂。3．被冷却对象温度工况的自动控制。4．自动保护装置。2.3地铁车辆客室通风系统地铁车辆通风系统及原理地铁车辆主要运行在地下隧道，乘客密度大，因此通风换气、改善车内空气品质，能满足要求，目前已很少采用。北京地铁车辆采用机械通风(有的在司机室设有空调)。上海、广州、南京、深圳地区夏季气温较高，因此所有车辆都设置了空调装置，客室和司机室内夏季采用制冷，其中上海地铁司机室内设有冬季取暖，其余情况下采用强迫通风。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作的系统，由此他的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济学。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进过处理后的气，从而达到通风换气的目的。如图2-3，地铁车辆气流图。图2-4几种送风方式1.通风机组通风机组是通风系统动力装置，起作用是吸入车外新风和室内回风，并将处理后的空气加压，通过主风道等送入客室。他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。如图2-4是几种送风方式。1.送风道、回风道和排风道车顶的两台空调机组,过与车体相连的两个吸振消音的链接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道内。送风道内的作用是将经过处理的空气输送到室内。车辆的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。A车的司机室的送风量是通过在司机室天花板上的司机室增压器从副风道中引入，气流方向可以通过位于内顶板上的送风导向器来调节，空气可以直接吹到司机座位区。回风道是用来抽取室内快循环空气的。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。2.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。（2）送风口。送风口是用来向客室内分配空气的。（3）回风口。回风口是室内再循环空气的吸入口。（4）排风口。排放口是用来将客室内废气和多余的空气排出车外。（5）应急通风系统。每辆车配有1台紧急逆变器，在交流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、司机室送入新风，维持45min紧急通风。应急由蓄电池供给，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。三．地铁车辆空调制冷压缩机在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是四个主要部件之一。它把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下汽化制冷和冷凝器中常温液化的条件。此外，由于压缩机不断地吸入和排除气体，为制冷剂在制冷系统中不断循环提供了动力，才使制冷循环得以周而复始地进行，因此，压缩机是制冷系统的心脏，无论是空调、冷库、化工制冷工艺等等工况都要有压缩机这个重要的环节来做保障！制冷压缩机种类和形式很多，根据原理可分容积型和速度型两类，其中容积式是最为普遍的。容积