HXD1C機車司機室空調(diào)系統(tǒng)常見故障簡析

王維

摘 要 本文以HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了空調(diào)系統(tǒng)的基本原理和功能等相關(guān)知識；結(jié)合實例分析空調(diào)系統(tǒng)常見故障和處理措施，并提出改進性建議，為后續(xù)機車司機室空調(diào)系統(tǒng)的研究和設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞 HXD1C型機車 空調(diào)系統(tǒng) 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(huán)境，緩解司機的工作強度，增強行車安全性，提高機車現(xiàn)代化水平，我國機車司機室基本都裝備了空調(diào)系統(tǒng)，主要通過調(diào)節(jié)司機室內(nèi)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(huán)境的舒適性。

由于機車空調(diào)系統(tǒng)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(diào)設(shè)備，因此機車司機室空調(diào)系統(tǒng)的故障分析及處理已成為各機務(wù)段一項主要工作內(nèi)容。本文主要以HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)為例，闡述了HXD1C型機車司機室空調(diào)常見故障和分析處理措施，并提出了設(shè)計優(yōu)化建議，對以后的機車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的指導意義。

1 HXD1C機車司機室空調(diào)系統(tǒng)簡述

1.1司機室空調(diào)系統(tǒng)

以重慶機務(wù)段150臺HXD1C型機車為例，通過現(xiàn)場調(diào)研得知，所有機車司機室空調(diào)系統(tǒng)均采用集成程度高的臺式空調(diào)機組，見圖1。

空調(diào)機組安裝在司機室內(nèi)的操作臺下，回風口在空調(diào)機組正面，新風進口在機組底部，新風和回風在風腔內(nèi)混合后，經(jīng)空調(diào)冷卻（或加熱），再由通風機向上送入司機室內(nèi)，使司機室內(nèi)的溫度緩緩下降（或上升），并使其維持在較舒適的范圍內(nèi)。空調(diào)機組的冷凝水通過機組底部的排水孔直接排至車底。空調(diào)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(diào)機組各結(jié)構(gòu)部件詳見圖2和表1。

空調(diào)機組各部件名稱，見表1：

1.2司機室空調(diào)通風系統(tǒng)

司機室空調(diào)通風系統(tǒng)有兩個獨立的空氣系統(tǒng)：空氣處理系統(tǒng)和壓縮冷凝系統(tǒng)，也即通常所說的室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)和室外空氣循環(huán)系統(tǒng)，見圖3。

1.2.1空氣處理系統(tǒng)

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

混合的空氣通過回風濾網(wǎng)進入蒸發(fā)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(diào)器上方的送風口及設(shè)置在機車操作臺上的送風管到達司機室內(nèi)部。

1.2.2壓縮冷凝系統(tǒng)

壓縮冷凝系統(tǒng)的空氣從司機室前端的進風口進入，先經(jīng)過空調(diào)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(jīng)冷凝風機送至車底排風口排至大氣。

1.3司機室空調(diào)系統(tǒng)的功能

司機室空調(diào)系統(tǒng)具有制冷、制熱和通風等功能，通過回風溫度傳感器實現(xiàn)自動控制，并設(shè)置手動功能，能夠為機車司機室提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

1.3.1制冷

蒸發(fā)器里的液態(tài)制冷劑吸收混合空氣中的熱量變?yōu)闅鈶B(tài)，使混合空氣溫度降低，達到制冷功能。壓縮機將從蒸發(fā)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(tài)制冷劑被車外空氣通過冷凝風機強制冷卻，凝結(jié)為液態(tài)；液態(tài)的制冷劑流入節(jié)流裝置，通過分配器進入蒸發(fā)器，構(gòu)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(xiàn)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(zhuǎn)速可調(diào)。

2 HXD1C機車司機室空調(diào)系統(tǒng)故障分析及處理

HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)是機車輔助設(shè)備中出現(xiàn)故障較多的設(shè)備之一。通過在段實地調(diào)研，結(jié)合段方故障維修處理記錄及經(jīng)驗，下面著重對HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)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(jù)HXD1C型機車空調(diào)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計：冷凝風機故障和通風機故障是空調(diào)故障的主要原因。其故障現(xiàn)象主要體現(xiàn)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(fā)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(wǎng)壓波動較大時，輔助逆變器輸出空調(diào)工作電壓不穩(wěn)而導致通風機過流燒穿故障。

據(jù)了解，此次實地調(diào)研的重慶機務(wù)段150臺HXD1C型機車中，有101臺機車裝備石家莊國祥公司空調(diào)，49臺裝備上海法維萊公司空調(diào)。從段方空調(diào)故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見表2）可見：國祥空調(diào)的通風機故障率偏高，而法維萊空調(diào)則冷凝風機故障頻繁。結(jié)合上述故障原因分析，為了消除輔助逆變器輸出電壓不穩(wěn)定問題引起空調(diào)風機過流故障，上海法維萊空調(diào)系統(tǒng)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(jīng)整改后的機車運行考核驗證，效果非常顯著。

2.2濾網(wǎng)臟堵引起的故障

HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)主要有兩個濾網(wǎng)：冷凝風進口濾網(wǎng)和回風濾網(wǎng)。

濾網(wǎng)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(wǎng)和回風濾網(wǎng)上面積累灰塵過多，濾網(wǎng)臟堵（見圖5）就會引起一系列故障，如：冷凝風進口濾網(wǎng)出現(xiàn)臟堵，沒有足夠的冷凝風進入壓縮冷凝系統(tǒng)，首先，導致冷凝器中的氣態(tài)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(wǎng)若出現(xiàn)臟堵，風腔內(nèi)混合空氣就不能順暢地通過蒸發(fā)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(diào)檢修維護手冊》，應該及時清洗濾網(wǎng)或更換濾網(wǎng)，對于確保機車的正常上線運行起關(guān)鍵作用。

3 HXD1C機車司機室空調(diào)系統(tǒng)改進建議

3.1空調(diào)機組布置和布線方式的改進

臺式空調(diào)機組雖然采用緊湊型設(shè)計，并布置在司機室操作臺下方，具有節(jié)省空間的優(yōu)點。但是，仍然會帶來以下問題：（1）機車靜態(tài)時，空調(diào)運行噪聲為司機室主要噪聲源；（2）空調(diào)檢修和維護空間小、設(shè)計的滑道不合理（易生銹），在空調(diào)重達150Kg的情況下，單獨一人很難將空調(diào)拖出并對其進行維修；（3）空調(diào)布線不合理、接線不規(guī)范，長期清洗拆裝濾網(wǎng)使空調(diào)接線損壞故障幾率變大，并且空調(diào)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(shè)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(diào)機組的安裝、維護與檢修。

3.2空調(diào)系統(tǒng)送風風道的改進

HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)的送風風道中，設(shè)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(diào)節(jié)送風的方向和開關(guān)，可以提高司機室的舒適性能。這種風道設(shè)計雖然具有節(jié)約空間和經(jīng)濟性優(yōu)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(jīng)機車顛簸后進入空調(diào)機組，損壞風機；操作臺下方的空氣噴嘴，經(jīng)常出現(xiàn)被司機踩壞的現(xiàn)象（見圖7）；空調(diào)機組制冷時，冷空氣從下往上流動，室內(nèi)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(diào)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(nèi)溫度分布更加均勻，以達到較好的制冷效果。

4總結(jié)

隨著電力機車技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為機車司機室中非常重要的一部分。文章以重慶機務(wù)段HXD1C型機車司機室空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了空調(diào)系統(tǒng)的基本原理和功能等相關(guān)知識；通過在段實地調(diào)研，結(jié)合段方故障維修處理記錄及經(jīng)驗，梳理了司機室空調(diào)系統(tǒng)常見故障及其原因分析，制定針對性處理措施并提出優(yōu)化建議，對后續(xù)機車司機室空調(diào)系統(tǒng)的研究和設(shè)計具有重要參考意義。

參考文獻

[1] 時磊.機車空調(diào)電源的設(shè)計與研究[D].北京：北京交通大學，2007.