鐵路旅客列車空調壓縮機故障原因分析及建議

高永斌 上海鐵路局合肥車輛段

近年來我段配屬的25T/G/K型客車空調機組制冷故障頻繁發生，嚴重影響了空調機組制冷效果，無法滿足旅客乘車舒適性的要求，對鐵路運輸的服務形象產生了負面影響。因此，本文通過對我段發生的空調臨修故障進行統計分析，提出改進措施，以減少空調故障的發生。

1 空調客車壓縮機故障分類統計

2004年以來部分車次空調壓縮機故障情況統計見表1。壓縮機故障類型統計見表2。

通過表1、表2的分析可以得到以下信息：

(1)在段配屬的456輛25型客車中，空調機組使用超過6年的有276輛 (占61%)，使用年限6年以內的有180輛(占39%)；

(2)空調機組使用年限超過6年的25型車所發生空調壓縮機故障26件，占25型車空調壓縮機故障的60%，且輛均故障達到0.094件；

(3)空調壓縮機故障原因主要是壓縮機機械卡死、電機燒損和絕緣不良。

表1 壓縮機故障統計

表2 壓縮機故障類型統計

2 原因分析

通過上述的統計和分析可以看出，空調機組壓縮機故障產生的原因與壓縮機的使用年限、老化有著直接的聯系，但是我們也不能忽視檢修的手段與質量、日常運用維護的方式方法及效果等諸多因素。因此，我們有必要對壓縮機主要故障產生的原因進行具體分析。

2.1 壓縮機機械卡死的原因分析

(1)冷凍機油缺失或不足：現行使用的空調壓縮機均為全封閉式制冷壓縮機。根據其結構特點，壓縮機的潤滑冷凍機油在制造出廠時就按照標準一次性加注到位，而在日常運用和空調中修的檢修過程中，經常會遇到因需處理制冷系統故障而回收制冷劑或者制冷系統發生漏泄的情況，冷凍機油隨制冷劑的回收或漏泄而排出。根據發生頻次的增加壓縮機內冷凍機油的數量逐漸減少。又加之全封閉式壓縮機的結構特點使我們在日常運用和空調中修中無法檢查確認冷凍機油的數量，因此會出現壓縮機冷凍機油的缺失或不足。由于壓縮機在運轉時各運動部件得不到足夠的潤滑油潤滑，摩擦面建立不起良好的油膜，導致金屬摩擦面的摩擦阻力增大 (干摩擦)、升溫、劇熱，造成膨脹卡死。

(2)制冷劑不足：制冷壓縮機的冷卻主要依靠制冷系統的低溫低壓氣體吸收熱量，達到降溫目的。若制冷劑缺失不足，蒸發器內的制冷劑處于過熱交換狀態(過度吸熱)，無法帶走壓縮機產生的熱量，從而導致冷凍機油不能得到良好的冷卻降溫，其粘度下降，運動部件的摩擦面建立不起良好的潤滑油膜，最終造成運動部件升溫、劇熱、膨脹卡死。

(3)制冷劑過充：制冷壓縮機正常工作時要求吸入的是低壓低溫完全蒸發的制冷劑蒸氣(氣體)，以防止“液擊”。若制冷劑過充，會出現制冷劑在通過蒸發器后不能完全由液體轉化為氣體，從而部分液態制冷劑被吸入壓縮機，產生“液擊”(也稱擊缸)，此時會出現液體對氣閥門的沖擊，容易造成閥片損壞、機械卡死。

(4)零部件的機械破損：因制冷壓縮機的活塞、連桿、曲軸等部件長期處于高速運動中，因受制造的機械加工、組裝質量、使用工況等諸多因素影響，會出現個別緊固件的松動，材質的疲勞、老化，失效、裂損、脫落等現象，造成制冷壓縮機的卡死。

(5)壓縮機壓力保護失效：空調制冷系統中配置有高低壓壓力繼電器，當制冷系統一旦出現高壓過高或低壓過低，壓力繼電器接點斷開，切斷電路，使壓縮機停止工作。因此，在壓力繼電器故障失去作用時，若制冷機組的冷凝壓力過高，就會使壓縮機電機超載運行，容易損壞壓縮機零件；如果節流元件堵塞或調節不當，又會造成壓縮機吸氣壓力過低，壓縮機容易跑油，導致咬壞軸承損壞壓縮機。

2.2 壓縮機電機燒損原因分析

(1)電機繞組絕緣層嚴重老化：為防止潮氣、灰塵進入電機內部，影響其工作壽命，機組電機一般為封閉型。如果冷凍機油嚴重缺失或者制冷劑長期不足，電機自身外殼會較熱，從而使繞組線圈得不到冷卻降溫，長期處于高溫狀態，造成絕緣層嚴重老化、破壞，最終導致電機燒損。

(2)電機缺相運行：壓縮機的交流接觸器的三相主觸頭接觸不良、有缺損造成缺相或電機的三相線其中一根脫落或接觸不良均會造成缺相。缺相運行，即電機三相線路斷了一相，三相電機變為單相運行，這時電流很大，噪聲很響，電機將嚴重過載導致電機燒損。

(3)電機繞組匝間短路：因制冷壓縮機的活塞、連桿、曲軸等部件長期處于高速運動中，這些運動部件在磨耗中會產生一些金屬沉淀物；或者是空調機組做大修期間，維修者對壓縮機進行更換或補充冷凍機油時檢修工藝不到位，混入少量雜質，并長期處在惡劣工況下，造成匝間短路，電機燒損。

2.3 壓縮機絕緣不良原因分析

壓縮機的絕緣不良主要原因是其接線盒內衛生較差且盒內及接線排、線上存在大量的冷凝水。我們使用的空調壓縮機主要有兩種：一種是壓縮機接線盒不密閉，且位于壓縮機側下方低壓端，不容易積留冷凝水，但易進灰塵，導致絕緣不良；另一種是壓縮機接線盒密閉，且位于壓縮機頂部高壓端，這樣雖盒內不易進灰塵，但容易積留冷凝水，電源接線處于接線盒的下方，冷凝水易流向接線端子，造成絕緣不良。

綜上所述，造成壓縮機故障的最根本原因：

(1)日常小修和中修執行不到位，2009年鐵道部又要求延長A3修程，這樣壓縮機使用年限過長（已超大修期）、使用頻率過高、使用工況過差，造成壓縮機老化；

(2)檢修工藝執行不到位，長期的簡化修或漏檢漏修，造成壓縮機工況日趨下降。進及提高檢修質量，確保壓縮機的絕緣良好。如：第一種接線盒位于壓縮機側下方低壓端，我們將其由開放式改為密閉式，解決易進灰塵的問題；第二種接線盒位于壓縮機頂部高壓端，在接線盒底部鉆2個8 mm的小孔便于排水，同時將接線高于接線盒端接線排，以防止冷凝水順著接線流入另一接線端。通過中修、春、秋兩季的客車整修，對接線盒徹底清掃、檢修，壓縮機絕緣不良的問題會大幅度減少。

(5)在日常運用檢修工作中，應在空調機組故障排除以后，及時總結經驗，并做好維修記錄。記錄的內容可包括：機組編號、故障發生日期、故障現象、故障部位、故障原因、修復措施及修復后運行情況作為檔案，以備日后維修時參考，并通過對歷次故障的分析總結，采取有效措施，從而防止類似事故再次發生。

3 解決問題的措施及建議

(1)針對空調機組主要部件壓縮機、蒸發器、冷凝器等的使用情況應嚴格執行客車空調三機檢修規程規定。建議：針對使用年限接近或超過6年的要以科學規范的原則，對空調機組的狀態，尤其是空調制冷系統主要部件的狀態進行分析并制定科學合理的檢修內容和應對措施。

(2)建立健全空調客車的動態履歷，為空調中修方案實施提供技術支持和決策。利用空調中修有利時機，技術部門應根據制冷系統在一個中修期的漏泄頻次或者是幾個中修期累計頻次確定制冷壓縮機冷凍機油補充方案，同時分析制冷系統漏泄的原因，從本質上解決漏泄根源，以確保壓縮機的運行品質處于良好狀態。

(3)嚴格執行檢修工藝標準，防止制冷劑不足或過充。要求嚴格執行稱重法加注制冷劑，同時掛壓力表測定制冷劑壓力。

(4)利用空調機組中修的有利時機，通過對上述兩種壓縮機接線盒的結構改

4 結束語

制冷壓縮機是空調機組的心臟，如果列車在運行途中一旦發生壓縮機故障，全車即失去制冷能力，可見確保壓縮機狀態良好極其重要。鐵路客車空氣制冷裝置是一個比較復雜的系統，以上重點分析了制冷系統中壓縮機常見故障并將故障按系統分類分析，同時對避免上述常見故障提出了一些建議。其實造成空調制冷故障原因還有很多，如空調濾網臟堵、蒸發器和冷凝器不清潔、電氣控制系統故障等都會引起制冷效果不良，在實際工作中還要針對具體故障情況進行具體分析。