地鐵架修空調機組風閥執(zhí)行器故障分析

趙 地，陳 培

(鄭州地鐵集團有限公司，河南 鄭州 450000)

鄭州地鐵1、2號線空調機組架修后風閥執(zhí)行器出現機械卡滯、無反饋信號及線路接觸不良等故障，對正線運營服務質量產生一定影響。通過對故障原因進行統(tǒng)計分析，制定相應解決措施。

1 空調機組基本結構及工作原理

空調系統(tǒng)的作用是保證列車客室和司機室有一個舒適的溫濕度狀態(tài)，具有通風、緊急通風、預冷、制冷、預熱、制熱、故障模式等功能[1]，主要由空調機組、排氣系統(tǒng)與空調調控系統(tǒng)構成?？照{機組通常安裝在列車頂部，主要包括壓縮機、冷凝風機、送風機、蒸發(fā)器、冷凝器、溫度傳感器、風門等。排氣系統(tǒng)安裝在兩臺機組中間部位，每個機組配套兩個獨立的制冷系統(tǒng)。同時，控制系統(tǒng)安裝在車下或車內，根據車廂及車外的溫度等情況通過控制各風機的啟停、各風門開度大小實現對制冷量的調控[2]。

鄭州地鐵1、2號線空調均采用環(huán)保型R407C制冷劑(由R32/R125/R134a組成的混合制冷劑，對臭氧層沒有破壞作用[3])，分別以毛細管、電子膨脹閥為節(jié)流元件，空調機組配用獨立的電氣控制柜，可實現手動控制和集中控制。

2 風門與風閥執(zhí)行器

電動新、回風風門由鋁合金制成，空調控制器根據空調模式、外界溫度和回風溫度進行邏輯判斷后，將信號發(fā)送到閥門，調節(jié)新、回風閥到特定位置。閥門對新、回入口孔徑的開度(角度)將決定風門的通風量，控制檔位分為全閉、1/3、2/3和全開四檔?？照{機組初次上電會對風門進行自檢，新、回風門自動開閉一次。

風門由風閥執(zhí)行器驅動，執(zhí)行器接收空調控制器發(fā)出的指令后通過機械連接驅動扇葉轉動，控制新、回風門開啟的角度，進而控制空調機組的新、回風量，同時在規(guī)定的動作時間內(30 s)向控制器反饋動作到位信號。目前空調機組執(zhí)行器采用BELIMO公司產品，外殼及內部運動齒輪主要為塑料材質，重量輕、無須潤滑，輸出轉動力矩為5 N·m。

風閥執(zhí)行器供電輸入為DC24 V，共有3個接線口，其中1個負極，2個正、反轉供電輸入，可實現風門開閉的正、反轉控制。內部齒輪的轉動會導致觸點S1與S2、S3的閉合關系改變，進而通過輸出信號的通斷來指示風閥是否動作到位。

3 故障現象及原因分析

3.1 故障現象

電客車架修中風閥執(zhí)行器的主要維修內容為清潔及功能測試，對狀態(tài)不良的進行換新。結合架修過后風閥執(zhí)行器故障升高的情況，1號線選取故障較高的14個月內故障數據分析如表1。

表1 1號線風閥執(zhí)行器故障統(tǒng)計表

2號線選取故障率較高的2周故障數據分析如表2。

表2 2號線風閥執(zhí)行器故障統(tǒng)計表

3.2 故障原因分析

從1號線故障原因統(tǒng)計可知，故障原因主要有機械卡滯、清洗作業(yè)不規(guī)范、無反饋信號和安裝干涉。

風閥執(zhí)行器卡滯原因主要有兩點：一是風閥執(zhí)行器經歷長時間運行磨合，執(zhí)行器與風門配合良好，拆解維修后需要重新磨合，磨合前期易出現卡滯現象，故障多出現在靜調階段及交車后3個月內；二是風閥執(zhí)行器內部電氣部件存在老化現象，導致阻值偏大，0106車空調機組架修維修過程中發(fā)現有問題的風閥執(zhí)行器(5個)驅動回路1、2觸點間阻值均在182 kΩ(正常值為100 kΩ～140 kΩ)以上，輸入電壓不變情況下阻值變大會引起輸入電流變小、輸出扭矩變小，易造成卡滯。

清洗作業(yè)不規(guī)范和安裝干涉為維修作業(yè)原因，無反饋信號為部件本身原因或線路連接原因。

從2號線故障原因統(tǒng)計可知，故障原因主要為插頭接觸不良，呈現短時間集中爆發(fā)現象，對部件拆解及作業(yè)流程分析，確認為風閥執(zhí)行器防護罩安裝后內部執(zhí)行器線束受力引發(fā)接觸不良，屬設計缺陷。

4 處理措施

(1)對拆解后風閥執(zhí)行器進行阻值測量并持續(xù)跟蹤，探索建立風閥執(zhí)行器阻值與部件故障表現的對應關系。對測量阻值大于180 kΩ的進行多次試驗或預防性更換。

(2)為減少初期磨合期間卡滯現象的發(fā)生，對風門連桿傳動部分進行重點檢查并涂抹潤滑油，比如噴涂防銹潤滑劑(WD-40)。

(3)目前風閥執(zhí)行器試驗為目視判定部件動作功能是否良好，且只測試2次，方法不夠精確、次數偏少。改進試驗設備，按風閥執(zhí)行器實際安裝時連接風門負載的情況進行測試，模擬控制器發(fā)出指令后風閥在30 s內發(fā)出反饋信號的真實工況要求，對阻值偏大的執(zhí)行器增加測試次數。

(4)對清洗作業(yè)不規(guī)范及安裝干涉的問題，加強作業(yè)質量控制。

(5)整改風閥執(zhí)行器線束出孔位置設計缺陷，變更線束出孔位置或取消防護外殼(風閥執(zhí)行器防護等級為IP54，滿足實際運行要求)。