HXD1C機車司機室空調系統常見故障簡析

王維

摘 要 本文以HXD1C型機車司機室空調系統為例，介紹了空調系統的基本原理和功能等相關知識；結合實例分析空調系統常見故障和處理措施，并提出改進性建議，為后續機車司機室空調系統的研究和設計提供參考。

關鍵詞 HXD1C型機車 空調系統 故障分析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

0引言

為了改善機車司機室的工作環境，緩解司機的工作強度，增強行車安全性，提高機車現代化水平，我國機車司機室基本都裝備了空調系統，主要通過調節司機室內空氣氣流組織、溫度、濕度、潔凈度、新風量、微正壓等來保證司機室人工小氣候環境的舒適性。

由于機車空調系統承受著機車運行過程中頻繁的沖擊與振動，其故障率遠遠高于地面固定的制冷與空調設備，因此機車司機室空調系統的故障分析及處理已成為各機務段一項主要工作內容。本文主要以HXD1C型機車司機室空調系統為例，闡述了HXD1C型機車司機室空調常見故障和分析處理措施，并提出了設計優化建議，對以后的機車空調系統的設計具有一定的指導意義。

1 HXD1C機車司機室空調系統簡述

1.1司機室空調系統

以重慶機務段150臺HXD1C型機車為例，通過現場調研得知，所有機車司機室空調系統均采用集成程度高的臺式空調機組，見圖1。

空調機組安裝在司機室內的操作臺下，回風口在空調機組正面，新風進口在機組底部，新風和回風在風腔內混合后，經空調冷卻（或加熱），再由通風機向上送入司機室內，使司機室內的溫度緩緩下降（或上升），并使其維持在較舒適的范圍內。空調機組的冷凝水通過機組底部的排水孔直接排至車底。空調機組的室外冷凝風從機組后端進入，通過冷凝器后，再從機組底部向車下排出，空調機組各結構部件詳見圖2和表1。

空調機組各部件名稱，見表1：

1.2司機室空調通風系統

司機室空調通風系統有兩個獨立的空氣系統：空氣處理系統和壓縮冷凝系統，也即通常所說的室內空氣循環系統和室外空氣循環系統，見圖3。

1.2.1空氣處理系統

空氣處理系統的進風是一個位于空調器前部的垂直的風道。有兩個進風口：一個是空調底板上的新風進口，另一個是空調前端板處的室內循環空氣進風口，室內循環空氣和新風比例由回風閥控制。

混合的空氣通過回風濾網進入蒸發器和電加熱器，由控制器決定空氣是被加熱或是被冷卻。被處理過的空氣由空調器上方的送風口及設置在機車操作臺上的送風管到達司機室內部。

1.2.2壓縮冷凝系統

壓縮冷凝系統的空氣從司機室前端的進風口進入，先經過空調冷凝器吸收冷凝器熱量，再進入冷凝室吸收壓縮機的熱量，最后經冷凝風機送至車底排風口排至大氣。

1.3司機室空調系統的功能

司機室空調系統具有制冷、制熱和通風等功能，通過回風溫度傳感器實現自動控制，并設置手動功能，能夠為機車司機室提供舒適的室內環境。

1.3.1制冷

蒸發器里的液態制冷劑吸收混合空氣中的熱量變為氣態，使混合空氣溫度降低，達到制冷功能。壓縮機將從蒸發器中吸入氣化的制冷劑壓縮后，送入冷凝器；冷凝器中高溫的氣態制冷劑被車外空氣通過冷凝風機強制冷卻，凝結為液態；液態的制冷劑流入節流裝置，通過分配器進入蒸發器，構成了整個制冷劑回路。

1.3.2制熱

制熱是通過電加熱器加熱混合空氣實現的。

1.3.3通風

當不啟用制冷和制熱功能情況下，可啟用通風功能。此時，通風機轉速可調。

2 HXD1C機車司機室空調系統故障分析及處理

HXD1C型機車司機室空調系統是機車輔助設備中出現故障較多的設備之一。通過在段實地調研，結合段方故障維修處理記錄及經驗，下面著重對HXD1C型機車司機室空調系統常見故障原因進行分析和梳理。

2.1冷凝風機和通風機故障

根據HXD1C型機車空調故障數據統計：冷凝風機故障和通風機故障是空調故障的主要原因。其故障現象主要體現為：冷凝風機斷路器動作、通風機熔斷器燒損、通風機低速保護甚至是冷凝風機和通風機過流而燒損等嚴重故障。

冷凝風機和通風機過流而燒損故障一旦發生，則必須更換冷凝風機和通風機。其主要原因為：（1）機車過分相后合主斷路器，輔助逆變器瞬間輸出懸浮電壓較高，導致通風機或冷凝風機過流燒穿故障，如圖4所示；（2）當網壓波動較大時，輔助逆變器輸出空調工作電壓不穩而導致通風機過流燒穿故障。

據了解，此次實地調研的重慶機務段150臺HXD1C型機車中，有101臺機車裝備石家莊國祥公司空調，49臺裝備上海法維萊公司空調。從段方空調故障統計數據（見表2）可見：國祥空調的通風機故障率偏高，而法維萊空調則冷凝風機故障頻繁。結合上述故障原因分析，為了消除輔助逆變器輸出電壓不穩定問題引起空調風機過流故障，上海法維萊空調系統采取加裝隔離變壓器的方式對冷凝風機過流問題進行整改，經整改后的機車運行考核驗證，效果非常顯著。

2.2濾網臟堵引起的故障

HXD1C型機車司機室空調系統主要有兩個濾網：冷凝風進口濾網和回風濾網。

濾網的作用就是過濾空氣，防止室外灰塵通過風口進入司機室。然而，冷凝風進口濾網和回風濾網上面積累灰塵過多，濾網臟堵（見圖5）就會引起一系列故障，如：冷凝風進口濾網出現臟堵，沒有足夠的冷凝風進入壓縮冷凝系統，首先，導致冷凝器中的氣態制冷劑不能被充分冷卻，引起制冷效果變差；再次，沒有足夠的冷凝風對壓縮機進行冷卻，導致壓縮機熱保護動作。回風濾網若出現臟堵，風腔內混合空氣就不能順暢地通過蒸發器，沒有足夠的冷空氣進入司機室，引起制冷效果變差。

因此，段方在日常維護中，必須嚴格參考《空調檢修維護手冊》，應該及時清洗濾網或更換濾網，對于確保機車的正常上線運行起關鍵作用。

3 HXD1C機車司機室空調系統改進建議

3.1空調機組布置和布線方式的改進

臺式空調機組雖然采用緊湊型設計，并布置在司機室操作臺下方，具有節省空間的優點。但是，仍然會帶來以下問題：（1）機車靜態時，空調運行噪聲為司機室主要噪聲源；（2）空調檢修和維護空間小、設計的滑道不合理（易生銹），在空調重達150Kg的情況下，單獨一人很難將空調拖出并對其進行維修；（3）空調布線不合理、接線不規范，長期清洗拆裝濾網使空調接線損壞故障幾率變大，并且空調前端蓋和布線與司機室座椅相沖突，不利于檢修維護，如圖6。

由此可知，需設計更加科學的滑道，采用更加合理的布線方法，以利于司機室空調機組的安裝、維護與檢修。

3.2空調系統送風風道的改進

HXD1C型機車司機室空調系統的送風風道中，設置有一個空氣分配箱。大部分空氣從操作臺上部前窗玻璃的風道進入司機室，少部分空氣通過金屬軟風道和空氣噴嘴后，分別送到正、副司機的腳踏位置，空氣噴嘴可以調節送風的方向和開關，可以提高司機室的舒適性能。這種風道設計雖然具有節約空間和經濟性優點外，但是同樣具有以下缺點：司機或其他工作人員隨意丟放雜物，雜物就會沿玻璃處風道經機車顛簸后進入空調機組，損壞風機；操作臺下方的空氣噴嘴，經常出現被司機踩壞的現象（見圖7）；空調機組制冷時，冷空氣從下往上流動，室內溫度分布不均勻，制冷效果不好。

因此，建議更改風道和送風口，使空調制冷時的冷空氣按照從上往下的流動方向流動，使司機室內溫度分布更加均勻，以達到較好的制冷效果。

4總結

隨著電力機車技術的發展，空調系統已經成為機車司機室中非常重要的一部分。文章以重慶機務段HXD1C型機車司機室空調系統為例，介紹了空調系統的基本原理和功能等相關知識；通過在段實地調研，結合段方故障維修處理記錄及經驗，梳理了司機室空調系統常見故障及其原因分析，制定針對性處理措施并提出優化建議，對后續機車司機室空調系統的研究和設計具有重要參考意義。

參考文獻

[1] 時磊.機車空調電源的設計與研究[D].北京：北京交通大學，2007.