武漢地鐵車輛空調壓縮機故障分析及改進

中圖分類號：U279 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）23-0130-05

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2025.23.032

Abstract：Theabnormalsoundfaultofthescrollcompressorandthelowworkingcurrntfaultofthecompressorinthe FaiveleyaircondioningunitoftheelectricpassngercarofWuhanMetroLine2areanalyzed.Throughthedisassemblyand analysisofthefaultycompressor，itisconfirmedthattheoccurenceofliquidhammeristhemaincauseofthecompressor failure.Basedonthefaultanalysisresults，thecompresor maintenanceprocessandtheairconditioningunitsystemstructure were optimized and improved，and the compressor failure rate was significantly reduced.

Keywords： air conditioning unit; compressor; liquid hammer; rectification measure; subway

壓縮機是空調系統的關鍵部件，是空調系統的心臟。壓縮機通過機械運動，將來自蒸發器的低溫低壓制冷劑氣體吸入，壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體排出到空調冷凝器，待制冷劑冷卻節流后，為外界提供冷源。武漢地鐵2號線一期車輛法維萊空調機組在運行至10年期首次大修維護過程中，其系統的渦旋式壓縮機頻繁出現內部異響、工作電流偏低的現象，本文對該壓縮機的故障進行詳細分析，并給出了解決方案。

1武漢2號線法維萊空調機組結構分析

武漢2號線車輛法維萊空調機組的結構圖如圖1所示，其壓縮機位于中間狹長的壓縮機腔中，壓縮機腔為一個密閉腔，無空氣流通，因此該壓縮機運行在一個溫度較高的環境中。圖2為法維萊空調機組制冷原理圖，可以看出除壓縮機吸氣側的氣液分離器及排氣側的逆止閥外，制冷系統沒有其他保護壓縮機的裝置，比如常規的液管電磁閥、容量電磁閥、排氣側儲液罐等。

2法維萊空調機組壓縮機的故障分析

空調機組大修維保過程中出現壓縮機故障，壓縮機故障現象有2種：一種為壓縮機內部有明顯異響、內部明顯有異物，壓縮機電流正常；另一種為壓縮機有明顯異響、高低壓側無壓差，壓縮機工作電流低。為分析壓縮機內部異響、工作電流偏低的故障原因，選取2臺故障壓縮機為樣件進行詳細分析及解剖。故障壓縮機信息見表1。

首先，2臺壓縮機外部標簽嚴重高溫，與全新壓縮機外觀對比，故障壓縮機運行溫度明顯偏高，如圖3和圖4所示。測量壓縮機相間阻值平衡，接線端子對地絕緣阻值滿足要求，壓縮機內部電機繞組未發現異常，繞組相間阻值平衡。

其次，通過解剖2臺壓縮機（圖5）的氣缸發現，3臺壓縮機油泵盤、動渦旋盤及靜渦旋盤均發生了碎裂（如圖6、圖7、圖8所示）。因此，當故障壓縮機在運行時，其電機會帶動氣缸內部碎片運動，碎片之間碰撞或與腔體發生碰撞從而產生異響。由于動、靜渦旋盤碎裂，壓縮機無法有效壓縮制冷劑，其電機在空載運行，因此其工作電流偏低。

從2臺壓縮機解體的情況看，壓縮機動、定渦旋齒碎裂，壓縮機發生了較為嚴重的液擊，導致壓縮機故障。引起壓縮機液擊常見的原因有以下3點。

第一點原因為回液，即從蒸發器中流回壓縮機的液態制冷劑或潤滑油；當過多的液態冷媒進入到渦旋盤被壓縮時，由于液體的不可壓縮性及短時間內沒有被及時地從渦旋盤中排出，使得渦旋齒壁受到液態冷媒的極大沖擊。在這種沖擊力的作用下，渦旋盤等構件就會產生裂紋。隨后因構件的持續高速運轉，原有的裂紋處就會形成更大的應力集中和反復的應力交變，從而使裂紋不斷擴展、相互貫通，最終導致構件的截面削弱發生斷裂。渦旋碎裂后，隨著壓縮機運轉，會報出故障。

第二點原因為帶液啟動時的泡沫；潤滑油中溶解的以及沉在潤滑油下面的大量的制冷劑，在壓力降低時突然沸騰，并引起潤滑油的起泡現象。大量泡沫漂浮在油面上，甚至充滿了曲軸箱。一旦通過進氣道吸入氣缸，泡沫會還原成液體（潤滑油與制冷劑的混合物），很容易引起液擊。

第三點原因為壓縮機內的潤滑油太多，潤滑油量過多，這會造成高速旋轉的曲軸和連桿大頭與油面頻繁撞擊接觸，以致于產生大量的潤滑油飛濺。而飛濺的潤滑油一旦竄入進氣管道，進入氣缸，就有可能造成液擊。

3壓縮機液擊解決方案

由以上故障原因分析可知，壓縮機內部異響、工作電流偏低的故障系其內部發生液擊造成，因此需要針對性采取措施降低壓縮機發生液擊的可能性。

首先，針對制冷管路的充注嘴放置位置進行優化改進，圖9為法維萊空調機組制冷劑充注嘴位置，當將液態制冷劑從排氣側充注嘴、吸氣側充注嘴注入時，液態制冷劑容易直接流人壓縮機內部，當制冷劑揮發時，氣態制冷劑會大量溶入壓縮機潤滑油中。此外，從吸氣側充注嘴注入的制冷劑可直接流入渦輪盤中，由此可見，法維萊空調機組原充注嘴放置位置及充注方式極大提高壓縮機發生液擊的可能性。

改進方案如圖10所示，在原系統上將排氣側充注嘴的位置改在了逆止閥之后，當將液態制冷劑從排氣側充注嘴注入時，由于逆止閥的單項通過性，制冷劑無法逆流進入壓縮機。此外，改進制冷劑注入方式，由原來排氣側充注嘴、吸氣側充注嘴的兩嘴注入，改為僅從排氣側充注嘴充注的方式，若由于制冷管路系統壓力過大而無法注入，可等待制冷劑在制冷管路中充分流動后再次注入。

圖9原系統充注嘴位置

圖10改進后充注嘴位置

其次，針對故障壓縮機運行溫度明顯偏高進行優化，可通過打通壓縮機腔與冷凝風機腔來增加壓縮機腔的空氣流通，如圖11所示，通過冷凝風機的轉動，將壓縮機腔中的熱空氣排出。還可在系統管路中增加液管電磁閥、旁通電磁閥、卸載電磁閥等，加強對壓縮機的保護，如圖12所示。

圖11增加壓縮機腔的空氣流通

圖12增加保護電磁閥

4結論

武漢2號線一期車輛法維萊空調機組在運行至10年期首次大修維護過程中，壓縮機頻繁發生故障系法維萊空調機組系統本身設計缺陷導致，由于機組的壓縮機腔不通風性，以及缺少旁通閥、容量閥等常規泄壓保護作用，壓縮機長時間在高溫、高負荷的環境中工作，壓縮機壽命縮短。另外，制冷管路的充注嘴放置位置也提高了壓縮機內部發生液擊的風險。

通過對制冷管路的充注嘴放置位置進行優化改進，在原系統上將排氣側充注嘴的位置改在了逆止閥之后。以及打通壓縮機腔與冷凝風機腔來增加壓縮機腔的空氣流通，在系統管路中增加液管電磁閥、旁通電磁閥、卸載電磁閥等，加強對壓縮機的保護等措施，有效地解決了系統設計缺陷導致壓縮機故障頻發的問題。

參考文獻：

[1]曾隆隆.地鐵車輛空調系統典型故障原因分析與解決方案[J].機車車輛工藝，2023（5）：57-60.

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