論述地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及典型故障案例解析

張大勇

摘 要：地鐵列車的空調(diào)系統(tǒng)主要用于處理車廂內(nèi)空氣，給乘客制造一個(gè)除濕、降溫的乘車環(huán)境。空調(diào)機(jī)組為單元式結(jié)構(gòu)，安裝在客室兩端車頂框架內(nèi)?？照{(diào)機(jī)組與電氣控制柜用電氣連接器連接，輔助逆變器集中供電。機(jī)組出風(fēng)口與車內(nèi)主風(fēng)道之間由軟風(fēng)道連接，空調(diào)機(jī)組處理后的空氣從車內(nèi)主風(fēng)道的送風(fēng)口送入客室內(nèi)，從而調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣參數(shù)。本文對(duì)地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及典型故障案例解析，以便借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);典型故障

1 空調(diào)機(jī)組的工作原理及制冷系統(tǒng)的工作過(guò)程

車廂內(nèi)的空氣通過(guò)車頂?shù)幕仫L(fēng)口吸入空調(diào)機(jī)組內(nèi)，在蒸發(fā)器前與外界新風(fēng)混合，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，在通風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器，被冷卻、干燥后，通過(guò)主風(fēng)道均勻地送到車內(nèi)。

在制冷循環(huán)中，壓縮機(jī)通過(guò)蒸發(fā)器吸入制冷劑后壓縮成高溫高壓的蒸汽，排入風(fēng)冷冷凝器，然后和外界空氣進(jìn)行熱交換，釋放出熱量冷凝成高壓的液體，之后經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流降壓后變成低溫低壓液體，進(jìn)入蒸發(fā)器，并且吸收由室內(nèi)流過(guò)蒸發(fā)器的空氣的熱量，蒸發(fā)成低壓蒸汽再被壓縮機(jī)吸入，完成一個(gè)制冷循環(huán)。制冷劑不斷地從室內(nèi)吸收熱量，在室外放出熱量，以便達(dá)到使室內(nèi)降溫、除濕的效果。

2 空調(diào)系統(tǒng)操作

2.1 空調(diào)電氣柜操作方法

工作過(guò)程先閉合主回路開(kāi)關(guān)，然后閉合控制回路DC110V開(kāi)關(guān)，PLC自檢成功后，向RIOM送出“自檢成功“信號(hào)。空調(diào)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。由傳感器檢測(cè)定車內(nèi)溫度，與PLC內(nèi)部設(shè)定的溫度進(jìn)行對(duì)比后，自動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)、弱冷、中冷、強(qiáng)冷和預(yù)冷的工作狀態(tài)。

2.2 通風(fēng)操作

將SA1置于通風(fēng)位，SA2置于“弱風(fēng)”位時(shí)，KM11、KM21接觸器吸合，風(fēng)機(jī)電機(jī)均低速運(yùn)轉(zhuǎn)。將SA2置于“強(qiáng)風(fēng)”位時(shí)，KM12、KM22接觸器吸合，風(fēng)機(jī)電機(jī)均高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 制冷操作

弱冷：當(dāng)接收到“機(jī)組1允許啟動(dòng)信號(hào)”后，機(jī)組1的兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)冷凝風(fēng)機(jī)的接觸器均吸合。延時(shí)15S后，機(jī)組1的一臺(tái)壓縮機(jī)接觸器吸合。此臺(tái)壓縮機(jī)的電磁閥動(dòng)作，使壓縮機(jī)卸載運(yùn)行?；蛘邫C(jī)組2的一臺(tái)壓縮機(jī)接觸器吸合。電磁閥動(dòng)作，使壓縮機(jī)70%運(yùn)行。

強(qiáng)冷：當(dāng)接收到機(jī)組1允許啟動(dòng)信號(hào)后，機(jī)組1的兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)冷凝風(fēng)機(jī)的接觸器均吸合。延時(shí)15S后，機(jī)組1的1號(hào)壓縮機(jī)接觸器吸合，再延時(shí)5s，機(jī)組1的2號(hào)壓縮機(jī)接觸器吸合。兩壓縮機(jī)的電磁閥均斷電，壓縮機(jī)全載運(yùn)行。

控制盤(pán)中起短路保護(hù)作用是空氣開(kāi)關(guān)，當(dāng)電路某處出現(xiàn)短路時(shí)，相應(yīng)的空氣開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳開(kāi)，起到保護(hù)作用。電機(jī)主回路的熱繼電器為相應(yīng)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。

緊急通風(fēng)：緊急通風(fēng)逆變器是一種DC/AC逆變器，把輸入的直流110V轉(zhuǎn)換三相交流220V。

緊急通風(fēng)逆變器用于地鐵車輛的客室和司機(jī)室的空調(diào)機(jī)組，在一般情況下，由輔助變流器輸出的三相主電源供電工作，此時(shí)緊急通風(fēng)逆變器處于備用狀態(tài)。但當(dāng)兩路主電源都失電或者客室空調(diào)機(jī)組控制盤(pán)故障時(shí)，緊急通風(fēng)逆變器將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化成三相交流220V繼續(xù)給空調(diào)機(jī)組內(nèi)的通風(fēng)機(jī)交流電機(jī)供電，使通風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作，達(dá)到地鐵車廂內(nèi)繼續(xù)通風(fēng)的目的。

3 空調(diào)故障處理

在運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)機(jī)組之前，對(duì)下列幾項(xiàng)進(jìn)行檢查，無(wú)誤后才可開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。1）檢查熱繼電器脫扣開(kāi)關(guān)是否動(dòng)作和熱繼電器額定值選擇是否符合標(biāo)準(zhǔn)。2）電氣回路是否正常。3）主回路及控制回路的絕緣電阻是否均正常，有無(wú)對(duì)地短路現(xiàn)象。4）空調(diào)電器柜電器件和配線是否有損壞。接線端子處配線是否松動(dòng)無(wú)過(guò)熱變色痕跡或損傷，運(yùn)轉(zhuǎn)前的檢查;開(kāi)機(jī)順序：開(kāi)通風(fēng)機(jī)——通風(fēng)機(jī)工作后——方可開(kāi)制暖或制冷工作運(yùn)轉(zhuǎn)。[注意點(diǎn)：1）檢查通風(fēng)機(jī)工作是否正常，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)異響。2）注意觀查制暖、電加熱器或制冷的工作情況及各電機(jī)工作電流三相是否平衡。]關(guān)機(jī)順序：關(guān)斷制暖、電加熱或制冷（讓通風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)3min以上）——關(guān)斷通風(fēng)機(jī)。

3.1通風(fēng)故障處理

如果空調(diào)通風(fēng)不起，首先檢查是否有DC110V控制電源和AC400V主回路電源。如果電源正常后再檢查通風(fēng)機(jī)過(guò)流熱繼電器是否動(dòng)作。如果通風(fēng)機(jī)停機(jī)。則空調(diào)處于全停狀態(tài)，通風(fēng)設(shè)備恢復(fù)正常后，PLC自動(dòng)重啟通風(fēng)機(jī)。如在第一次過(guò)電流120S以內(nèi)，又出現(xiàn)過(guò)流，則PLC自動(dòng)鎖死通風(fēng)機(jī)。這時(shí)如果想開(kāi)機(jī)必須先斷開(kāi)空調(diào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HVACCS，延時(shí)五秒后，再次閉合空調(diào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HVACCS后才可重新啟動(dòng)。

車內(nèi)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，要看一下是否有風(fēng)吹出，風(fēng)量很小時(shí)，可認(rèn)為是風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，請(qǐng)將電源相序正確調(diào)整，也就是三相中的任意兩相對(duì)調(diào)，確認(rèn)是否有異常振動(dòng)和異常噪音。用電流表測(cè)量風(fēng)機(jī)相序三相是否平衡。在檢查車內(nèi)各出風(fēng)口的送風(fēng)量是否均勻，對(duì)車內(nèi)出風(fēng)口的大小調(diào)整，達(dá)到客室內(nèi)送風(fēng)均勻。

3.2制冷故障處理

壓縮機(jī)壓力異常，壓縮機(jī)過(guò)流，冷凝風(fēng)機(jī)過(guò)流。都會(huì)發(fā)生制冷故障，首先檢查冷凝風(fēng)機(jī)接觸器，冷凝風(fēng)機(jī)熱繼電器是否動(dòng)作或損壞。壓縮機(jī)接觸器和熱繼電器是否動(dòng)作或損壞。

在制冷時(shí)，吸入和吹出的空氣溫差約為8～10℃時(shí)為正常。確認(rèn)空調(diào)機(jī)組是否有異常振動(dòng)、異常噪音，同時(shí)注意電流讀數(shù)。用電流表測(cè)定壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值三相是否平衡。

當(dāng)壓縮機(jī)或冷凝機(jī)出現(xiàn)過(guò)電流時(shí)，可以用萬(wàn)用表測(cè)量來(lái)判斷是線路或設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)故障排除后PLC會(huì)自動(dòng)再啟動(dòng)一次，在120S以內(nèi)，如仍出現(xiàn)故障，PLC會(huì)鎖死故障，同時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作給RIOM發(fā)出故障信號(hào)，即使又恢復(fù)正常后，仍不能進(jìn)行制冷，需斷開(kāi)空調(diào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HVACCS后延時(shí)五秒再閉合，才可重新進(jìn)行制冷。

如發(fā)生壓縮機(jī)壓力異常故障后，系統(tǒng)認(rèn)為是嚴(yán)重故障，只要發(fā)生一次即動(dòng)作給RIOM發(fā)出故障信號(hào)，壓縮機(jī)立即停止工作，起到制冷系統(tǒng)的保護(hù)作用。同時(shí)故障指示燈顯示故障部位。必須排除故障后重新開(kāi)機(jī)，系統(tǒng)才能重新進(jìn)行制冷。

壓縮機(jī)壓力異常故障主要是高、低壓壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，而引起壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作主要有以下幾點(diǎn)：

高壓壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作主要檢查制冷劑充注是否過(guò)多，而引起壓縮機(jī)電流過(guò)大，造成熱繼電器動(dòng)作。處理的方法是將制冷劑少量的排出即可。也有可能是冷凝風(fēng)機(jī)相序接錯(cuò)，造成電機(jī)反轉(zhuǎn)。處理的方法是將電機(jī)相序調(diào)整正確。

低壓壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作主要檢查制冷劑是否有泄漏，造成壓縮機(jī)電流過(guò)小。處理的方法是修理制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，并充入適量的制冷劑。如果蒸發(fā)器散熱片堵塞也會(huì)造成低壓壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，這時(shí)只需把蒸發(fā)器的散熱片清洗干凈即可。

3.3電加熱故障處理

電熱器當(dāng)溫度超過(guò)70℃后，溫度繼電器斷開(kāi)，主觸點(diǎn)動(dòng)作，切斷主電源。同時(shí)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，給PLC發(fā)出故障信號(hào)，電熱故障指示燈亮，當(dāng)電熱器溫度降至50℃時(shí)，PLC自動(dòng)再次啟動(dòng)電加熱器，在120S以內(nèi)，如再次出現(xiàn)溫度繼電器斷開(kāi)，PLC會(huì)鎖死故障，即溫度繼電器恢復(fù)后也不再自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作給RIOM發(fā)出故障信號(hào)，需斷開(kāi)空調(diào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后，延時(shí)五秒再閉合，才能再次運(yùn)行加熱，當(dāng)電熱器溫度過(guò)高超過(guò)90℃時(shí)，電熱器主回路的熔斷器熔斷，必須更換熔斷器后加熱工作才可重新進(jìn)行。電加熱器的工作可靠性，將直接影響到列車的行車安全。電加熱器工作不可靠或操作不當(dāng)，將有可能引起列車的火災(zāi)事故。在加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的操作過(guò)程中，必須注意以下幾點(diǎn)：

通電前的檢查：

1）檢查電加熱回路中各處接線是否完好。

2）檢查溫度繼電器、溫度熔斷器以及其它保護(hù)裝置是否正常。

3）檢查通風(fēng)機(jī)的接觸器、熱繼電器是否良好。

4）將電熱管上及其周圍的附著物及其它雜物清理干凈。

3.4 緊急通風(fēng)的故障處理

緊急通風(fēng)逆變器的輸入電源來(lái)自車輛蓄電池。

當(dāng)緊急通風(fēng)逆變器檢測(cè)到輔助逆變器故障后，發(fā)給控制柜緊急通風(fēng)信號(hào)，CPU動(dòng)作，證明控制柜已接收到此信號(hào)。緊急通風(fēng)信號(hào)輸入后，PLC斷開(kāi)所有電機(jī)的輸出。當(dāng)緊急通風(fēng)信號(hào)消失，PLC控制自動(dòng)切換回正常狀態(tài)。按檢測(cè)的室溫值，投入相應(yīng)工作狀態(tài)。當(dāng)緊急通風(fēng)狀態(tài)運(yùn)行至45分鐘時(shí)，緊急逆變器將自動(dòng)切斷其主回路，停止緊急通風(fēng)。PLC將切斷所有電機(jī)觸點(diǎn)直到緊急通風(fēng)信號(hào)消失。

如PLC控制器發(fā)生故障，則無(wú)論輔助逆變器正常與否，緊急逆變器均會(huì)啟動(dòng)，執(zhí)行緊急通風(fēng)。緊急通風(fēng)系統(tǒng)不工作，應(yīng)檢查緊急通風(fēng)信號(hào)電源是否有電，緊急通風(fēng)接觸器是否損壞，緊急通風(fēng)過(guò)載保護(hù)有沒(méi)有動(dòng)作或損壞，最后檢查緊急通風(fēng)逆變器是否有故障。

4 總結(jié)

地鐵車輛在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所涉及到的系統(tǒng)較多，其中空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該是地鐵車輛行駛過(guò)程中的基礎(chǔ)性系統(tǒng)之一。地鐵車輛自身運(yùn)行特征及車廂內(nèi)人員數(shù)量，決定了空調(diào)系統(tǒng)在地鐵車輛內(nèi)所具有的作用。所以提高地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，逐步對(duì)地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中所具有的問(wèn)題進(jìn)行完善，在滿足人們出行的情況下，為人們提供更加完美的地鐵車輛環(huán)境。

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