重慶AS型列車5號線空調系統簡述與壓縮機損壞分析

王浩

摘 要：重慶是山地城市，線路坡度大，氣候濕熱，夏季最高氣溫可達45℃，由于這些特點，對城市軌道交通車輛空調系統要求就更加嚴格。本文主要是對重慶AS型列車空調系統簡單闡述以及核心部件壓縮機故障情況進行分析處理。

關鍵詞：城市軌道交通;車輛空調系統;壓縮機損壞分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.023

1 系統簡述

1.1 系統特點

重慶地鐵5號線車輛客室空調機組采用頂置式薄型單元式空調機組，安裝在車輛頂部，每節車安裝2臺。空調采用下送下回方式，空調機組處理后的空氣經貫穿整節車廂的風道和均勻分布的出風口送入客室。新風從機組箱體兩側導入。新風和回風在回風腔內混合，由蒸發器冷卻并通過送風機送入客室內，使室內溫度緩緩下降，并使其維持在較舒適的范圍內。空調機組的室外冷凝風從機組頂部進入，通過冷凝器后，再從機組兩側面排出。空調機組殼體由不銹鋼制成，具有耐振、抗沖擊等特點，空調機組與車體之間采用減震器連接，空調機組的送、回風口采用防風、防水密封結構。

空調控制系統采用控制器作為核心控制單元，一臺控制盤控制同節車兩臺空調機組，外圍采用接觸器、斷路器、繼電器、傳感器等控制元件，共同完成空調系統的控制、保護和故障診斷功能。控制器采集各傳感器以及各元件的保護信息，進行數據的運算、處理。空調控制系統通過控制空調機組，將車內保持在舒適的環境下。

1.2 工作原理

重慶地鐵5號線空調機組與車內風道相連接，實現整個車廂均勻送風及空氣調節（如下圖）。

車頂的兩臺空調機組與一臺空調控制柜相連接。根據空調選擇開關及MVB網絡的命令，此控制柜可以控制同車兩臺空調機組的工作狀態。通過控制器及執行器的動作、傳感器的溫度檢測，實現通風、半冷、全冷、緊急通風及停機等功能模式。

1.3 主要參數與部件作用

1.3.1 客室空調機組

型號：KLDL38BBA? ? ? ? ? ? ? ?電源：3相AC380V±5%，50Hz±0.5%

控制電路：DC110V（77V～137.5V） 制冷劑：R407C

注入量：2×4.8kg? ? ? ? ?制冷量：38kW? ? ?緊急通風量：2000 m3/h

送風量：4500 m3/h? ? ? ? ? ? ? 新風量：1270 m3/h

構架材質：SUS304? ? ? ? ? ? ? ? ?機組重量：約720kg

1.3.2 壓縮機

制冷壓縮機為全封閉臥式壓縮機，是將電動機、壓縮機構及供油系統組裝在同一個密封的機殼內。制冷壓縮機通過橡膠減震器安裝在空調機組箱體內。制冷壓縮機的作用是將來自蒸發器的低溫低壓的 R407c氣體壓縮成高溫高壓的氣體，并送往冷凝器。

1.3.3 通風機

室內側通風機為并聯雙進風多葉片離心風機。室內側通風機可以強化冷媒在蒸發器中的蒸發過程，并將經蒸發器冷卻降溫的空氣送入車內。

1.3.4 冷凝風機

室外側通風機為低噪聲軸流式防水風機，電機和葉輪直接相連。室外側通風機用于強化冷媒在冷凝器中的凝結放熱過程。

1.3.5 蒸發器

為銅管套鋁肋片的直接蒸發式空氣冷卻器。低溫低壓的氣液混合的冷媒在蒸發器內蒸發，當車內循環空氣和新鮮空氣混合后，通過蒸發器時進行熱交換。這時，空氣的熱量被蒸發器內的冷媒吸收，溫度降低。

1.3.6 冷凝器

其結構型式與蒸發器相同。高溫高壓的R407C氣體，通過冷凝器時，在外界空氣的強制冷卻下，變成常溫（約50℃）高壓的冷媒液體。

1.3.7 溫度傳感器

每臺空調機組使用兩個溫度傳感器（PT100），其中一個新風傳感器，一個回風傳感器。新風傳感器安裝在新風閥處，回風傳感器安裝在回風風閥處。傳感器的作用是采集溫度，以便控制盤選擇合理的控制模式。

1.4 控制模式

1.4.1 集控自動模式

空調控制器根據設定溫度以及采集的新風和回風溫度通過UIC553曲線自動設定目標溫度，且可以在安裝在客室內的空調控制柜內的觸摸屏上調整目標溫度調節范圍為：21～28℃。空調控制系統根據目標溫度與客室回風溫度的值依照制冷溫度控制采用制冷模式溫度曲線控制空調系統工作在通風、半冷或全冷工況。

1.4.2 集控通風模式

控制系統接收到TCMS的“通風”命令時，整車空調系統僅通風機運行。

1.4.3 集控半冷模式

控制系統接收到TCMS的“半冷”命令時，整車空調系統工作在半冷模式，此時壓縮機運行不受目標溫度限制，僅受壓縮機運行保護條件限制。

1.4.4 集控全冷模式

控制系統接收到TCMS的“全冷”命令時，整車空調系統工作在全冷模式，此時壓縮機運行不受目標溫度限制，僅受壓縮機運行保護條件限制。

1.4.5 集控手動冷模式

控制系統接收到TCMS的“手動冷”命令時，整車空調系統根據TCMS下發的目標溫度與客室回風溫度的值依照制冷模式溫度曲線控制空調系統工作在通風、半冷或全冷工況。

2 故障分析

2.1 故障現象

空調系統在運行和維護過程中，發現空調壓縮機馬達保護器經常斷開，出現壓縮機異常燒損現象。

2.2 原因分析

維護人員對全部列車壓縮機及接觸器接線進行大排查，確認接線正常，無松動脫落情況。對壓縮機在工作狀態下進行電流測試，發現多臺空調壓縮機存在電流差異較大現象。電流偏高的情況都發生在全載模式下，如果切換到半載模式，電流值正常。根據空調型式試驗報告，壓縮機在室外溫度30-45°C環境下，運行電流值應在11-17A。實際測得的運行電流值在13A-22A之間，而馬達保護器整定值為19.5A，所以造成馬達保護器經常斷開與壓縮機異常損壞的情況。

電流數據：

備注：全載是集控全冷，半載是集控全冷斷開機組1的380電源，每個車廂運行2機組2臺壓縮機。

根據上表可見，相同制冷需求和環境溫度中，當同一臺空調機組的2臺壓縮機在電源全載和電源半載情況下，運行電流普遍會有3-6A的差異，發現最主要的工況區別在于車輛輔助逆變的負荷。依照以前碰到過的案例分析，當負荷較大時，輔助逆變器輸出的380V正弦波波形會有較大的畸變和失真，造成壓縮機電流竄動甚至損壞。

2.3 解決措施

由于車輛輔助逆變器（SIV）輸出電壓持續的波動導致了在整列空調全載時，壓縮機運行電流竄動。通過調整SIV軟件，并在505車驗證，問題得以有效解決。

對5號線所有列車輔助逆變器軟件系統進行升級，解決了因負荷增大，造成輔助逆變器輸出的380V正弦波波形出現較大的畸變和失真的現象。進而解決了空調壓縮機因電流竄動，導致壓縮機異常損壞的情況。

3 結束語

在實際地鐵列車車輛檢修中，故障種類繁多，不同類別的故障，還需根據不同的現象進行分析，從不同的角度全方位的排查，順利的找到問題點，最終處理好地鐵列車出現的各類故障。