鐵路客車空調(diào)系統(tǒng)

1、畢 業(yè) 論 文 題 目： 鐵路客車空調(diào)系統(tǒng) 系 部： 軌道交通系 專 業(yè)： 鐵道車輛 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2014 年 05 月 16 日 - 1 - 目目 錄錄 前前 言言.- 2 - 第一章、客車空調(diào)裝置組成第一章、客車空調(diào)裝置組成.- 3 - 第二章、基本工作原理第二章、基本工作原理.- 7 - 第三章、主要技術(shù)參數(shù)第三章、主要技術(shù)參數(shù).- 8 - 第四章、正常運行的特點第四章、正常運行的特點.- 9 - 4.1、通風(fēng)工況.- 9 - 4.2、制冷工況.- 9 - 4.3、加熱工況.- 9 - 4.4、電器控制柜.- 9 - 第五章、檢查故障的一般方法第五章、檢查故

2、障的一般方法.- 10 - 5.1、需注意事項.- 10 - 5.2、空調(diào)與制冷裝置故障.- 10 - 5.3、控制系統(tǒng)故障.- 10 - 5.4、制冷劑泄漏.- 10 - 第六章、結(jié)論第六章、結(jié)論.- 12 - 謝謝 辭辭.- 13 - 參考文獻參考文獻.- 14 - - 2 - 前 言 隨著運輸市場的競爭日趨激烈以及人民生活水平的不斷提高，旅客對鐵路客車的舒 適性提出了更高的要求，空調(diào)客車是客車發(fā)展的必然趨勢，客車的空調(diào)系統(tǒng)是其重要主 成部分，空調(diào)系統(tǒng)包括通風(fēng)系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、空氣加濕系統(tǒng)和自動 控制系統(tǒng)等五部分組成。其中通風(fēng)系統(tǒng)是空調(diào)系統(tǒng)中唯一不分季節(jié)而常年運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，

3、它的作用是：空氣過濾、空氣輸送、空氣分配。因此它的質(zhì)量狀態(tài)直接影響到旅客的舒 適性和空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。由于 2003 年至 2005 年間鐵路客車還將進行兩次大提速，特 別是高速列車在不久將投入運營，鐵路客車的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)必將進入一個嶄新的發(fā)展階 段。我國鐵路客車從以前的綠皮車到現(xiàn)在的高檔空調(diào)客車，再到高速客車一中華之星， 也不過十幾年的時間。我國從 1953 年開始批量制造 21 型硬座車，到 1961 年停止制造。 從 1956 年開始試制 22 型硬臥車，22 型和 23 型客車是 20 世紀(jì) 60 年代和 7O 年代的新 型客車，到 1993 年停止生產(chǎn)，改為生產(chǎn)更先進的 25 型客車

4、。目前我國的鐵路客運主要 是 25 型車。鐵路客車的通風(fēng)系統(tǒng)過程可分為以下幾個階段。 1 初級階段 采用自然通風(fēng)的車型 這個階段生產(chǎn)的鐵路客車沒有空調(diào)機組，車頂裝有數(shù)量較多的自然通風(fēng)器， 客車 內(nèi)項板上裝有格柵。通過格柵， 自然通風(fēng)器與客室相連。項板上裝有電風(fēng)扇?？蛙囁?有的車窗都是上開式的。這種車型車輛的密封性、保溫行很差。冬天冷，夏天熱，空氣 質(zhì)量不好是其主要特點。這與以前的鐵路客車的行駛速度相符合。這種形式主要用于 21 型、部分 22 型車、部分 25B 型車等。 2 初級階段 22 型車的通風(fēng)系統(tǒng) 采用自然通風(fēng)系統(tǒng)，如圖 1 所示。既車頂上安裝若干個自然通風(fēng)器，客室、廁所、 乘務(wù)員室

5、、洗臉室等車頂均裝有自然通風(fēng)器，利用車輛運行或自然風(fēng)的空 圖 1：22 型 自然通風(fēng)車氣流動將車內(nèi)污濁的空氣抽出車外。主要設(shè)備有：自然通風(fēng)器、電風(fēng)扇、帶 格柵的可調(diào)風(fēng)口等。 3 現(xiàn)階段 普通空調(diào)客車圖 2 與圖 3 動車組 圖 1： 22 型車自然通風(fēng) 圖 2：普通空調(diào)客車 圖 3：動車組 - 3 - 第一章、客車空調(diào)裝置組成 客車空調(diào)裝置通常由通風(fēng)系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)及電氣控制系 統(tǒng)五大部分組成?？照{(diào)客車的空氣調(diào)節(jié)是將一定量的新鮮空氣和車內(nèi)的再循環(huán)空氣混合， 經(jīng)過處理，以一定的速度送入車內(nèi)，并將車內(nèi)一定量的污濁空氣排出車外，將車內(nèi)空氣 的溫度、濕度、潔凈度和流動速度控制在一

6、定的范圍內(nèi)?？蛙嚳照{(diào)裝置對空氣的處理主 要包括對空氣的除塵、冷卻、加熱、加濕、減濕等。 客車空調(diào)裝置按供電方式不同可分為本車供電式和集中供電式。按安裝方式不同可 分為集中式和單元式。 空調(diào)器的主要部件空調(diào)器的主要部件 （1）制冷壓縮機 制冷壓縮機為全封閉活塞式制冷壓縮機(少部分為渦旋式)，是將電動機、 壓縮機構(gòu)及供油系統(tǒng)組裝在同一個密封的機殼內(nèi)。壓縮機通過橡膠減振器安裝在空調(diào)器 箱體內(nèi)。制冷壓縮機的作用是將來自蒸發(fā)器的低溫、低壓的 R22 氣體壓縮成高溫、高 壓的氣體，并送往冷凝器。 （2）室內(nèi)側(cè)通風(fēng)機(離心風(fēng)機) 室內(nèi)側(cè)通風(fēng)機為雙軸直聯(lián)多葉片式離心風(fēng)機。室內(nèi)側(cè)通風(fēng)機可以強化制冷 劑在蒸發(fā)器中

7、的蒸發(fā)過程，并將經(jīng)蒸發(fā)器冷卻降溫的空氣或經(jīng)電加熱器加熱升溫的空氣 送入車內(nèi)。 （3）室外側(cè)通風(fēng)機(軸流式風(fēng)機) 室外側(cè)通風(fēng)機為直聯(lián)軸流式風(fēng)機，風(fēng)機的葉輪安裝在立式電機上，并采取 防水結(jié)構(gòu)。室外側(cè)通風(fēng)機用于強化制冷劑在冷凝器中的凝結(jié)放熱過程。 （4）室內(nèi)換熱器(蒸發(fā)器) 室內(nèi)換熱器即蒸發(fā)器，為銅管套鋁肋片的直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，一個蒸發(fā)器分用 于兩個制冷循環(huán)回路。低溫、低壓的氣液混合制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，當(dāng)車內(nèi)循環(huán)空氣 和新鮮空氣混合后，通過蒸發(fā)器時進行熱交換。這時，空氣的熱量被蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑 吸收，溫度降低。 （5）室外換熱器(冷凝器) 室外換熱器為風(fēng)冷冷凝器，其結(jié)構(gòu)型式與蒸發(fā)器相同。高溫、

8、高壓的 R22 氣體，通過冷凝器時，在外界空氣的強制冷卻下，變成高溫(約 50)、高壓的制冷劑液 體。 （6）電加熱器 作用主要是為了給送入車內(nèi)的新鮮空氣預(yù)熱。電加熱器的結(jié)構(gòu)為不銹鋼框 架式結(jié)構(gòu)，帶不銹鋼繞片的電熱管固定在框架內(nèi)?？蚣苌涎b有溫度繼電器和溫度熔斷器， 起到防火保護的作用。電熱元件采用優(yōu)質(zhì)電熱絲繞成螺旋形，保持在不銹管的中心，其 周圍堅固地填滿導(dǎo)熱性能好的絕緣粉末。電熱絲通電后其電能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔⒀?速地通過管子表面散熱。 （7）毛細管(或膨脹閥) 為一組內(nèi)徑極小的細長銅管，當(dāng)高壓液體制冷劑流經(jīng)這組高阻力管時， 起到節(jié)流、降壓的作用 （8）氣液分離器 將來自蒸發(fā)器的制冷劑氣體

9、與未蒸發(fā)的液體分離出來，只將氣體的制冷劑 送給壓縮機。 （9）干燥過濾器 - 4 - 將濾網(wǎng)固定在容器內(nèi)，并封入干燥劑，過濾制冷劑中的殘余雜質(zhì)，吸取 制冷劑中的殘留水分。 （10）高壓壓力開關(guān) 當(dāng)制冷系統(tǒng)的壓力異常高時，高壓開關(guān)動作，停止壓縮機的運轉(zhuǎn)，保護 制冷系統(tǒng)。高壓開關(guān)的復(fù)位方式是自動復(fù)位。 （11）低壓壓力開關(guān) 當(dāng)制冷系統(tǒng)的壓力異常低時，低壓開關(guān)動作，停止壓縮機的運轉(zhuǎn)，保護 制冷系統(tǒng)。低壓開關(guān)的復(fù)位方式也是自動復(fù)位。 （12）低溫保護器 在室內(nèi)換熱器吸入的空氣溫度很低時，會引起室內(nèi)換熱器的表面結(jié)霜，有 可能導(dǎo)致壓縮機損傷。所以，當(dāng)室內(nèi)換熱器吸入的空氣溫度低于 18時，低溫保護器 就會動

10、作，停止壓縮機的工作。 （13）過電流繼電器 過電流繼電器用來保護壓縮機。當(dāng)壓縮機電機超負荷或缺相運轉(zhuǎn)時，壓 縮機的工作電流將超過規(guī)定值，這時，過電流繼電器的觸點斷開，使電磁接觸器開路， 起到保護壓縮機的作用。 （14）電氣控制柜 電氣控制柜安裝在車內(nèi)配電室內(nèi)，通過它控制車頂上的空調(diào)器?？刂乒駜?nèi) 有種控制開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接觸器、繼電器、計時器、溫度調(diào)節(jié)器等組成保護和控制電 路，詳細介紹見生產(chǎn)廠提供的客車空調(diào)器電氣控制柜使用說明書 本設(shè)計將以裝有集中供電單元式空調(diào)機組的 YW25G 型空調(diào)客車（圖 3）為例，全 面分析空調(diào)裝置的故障查找、處理過程。該型空調(diào)車裝用的空調(diào)機組是 KLD40 機組 （

11、圖 4） ，空調(diào)控制柜是 KLC40C1T1 型。 圖 3：YW25G 型空調(diào)客車 - 5 - 圖 4：KLD40 機組 圖 5：KLD40 機組結(jié) 構(gòu) - 6 - 圖圖 6：采用機械制冷的五節(jié)式鐵路：采用機械制冷的五節(jié)式鐵路 保溫車車廂保溫車車廂 - 7 - 第二章、基本工作原理 通風(fēng)：在通風(fēng)機的作用下，將經(jīng)過處理的空氣輸送分配到客室并形成合理的氣流組 織，同時排出室內(nèi)多余的污濁空氣，使室內(nèi)空氣參數(shù)滿足舒適和衛(wèi)生要求。通風(fēng)系統(tǒng)主 要由通風(fēng)機組、空氣過濾器、送風(fēng)道、送風(fēng)口、回風(fēng)口、廢氣排風(fēng)機等組成。 降溫：車內(nèi)的循環(huán)空氣及由新風(fēng)道引入的新鮮空氣，由機組的通風(fēng)機吸入，在蒸發(fā) 器前混合，通過蒸發(fā)器

12、得到冷卻，并由機組前端部出風(fēng)口送入車頂通風(fēng)道各格柵，向車 內(nèi)吹出冷風(fēng)。在制冷系統(tǒng)連續(xù)工作下使車內(nèi)溫度逐漸降低，并由溫度調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)車 內(nèi)空氣溫度。 制暖：由新風(fēng)口引入的新鮮空氣及車內(nèi)循環(huán)空氣，被機組的通風(fēng)機吸入在電加熱器 前混合，通過電加熱器加熱。被加熱的空氣，由通過機送入車內(nèi)風(fēng)道各格柵，向車內(nèi)送 熱風(fēng)，使車內(nèi)溫度徐徐上升，并由溫度調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣溫度，保持車內(nèi)一定的 舒適溫度。 加濕：目前，我國在一般車輛的空調(diào)裝置中不設(shè)加濕系統(tǒng)，僅在某些高級公務(wù)車及 特殊要求車輛上才設(shè)此系統(tǒng)。因此本設(shè)計對該系統(tǒng)不預(yù)論述。 電氣控制：它是客車空調(diào)系統(tǒng)的控制中心，它按客車空調(diào)要求準(zhǔn)確地控制著空調(diào)系 統(tǒng)的

13、正常工作，完成通風(fēng)、制冷、制暖的手動或自動運行，使室內(nèi)的空氣參數(shù)控制在規(guī) 定的范圍內(nèi)，并同時具有短路、過電壓、欠電壓、失電壓、風(fēng)機過載、壓縮機、制暖保 護功能。 圖 7：直接冷卻式制冷系統(tǒng)示意圖 - 8 - 第三章、主要技術(shù)參數(shù) 車內(nèi)溫度：夏季 2428；冬季 1820。 平均相對濕度：夏季 4065%；冬季 4060%，最小 30%。 客室內(nèi)空氣中二氧化碳的容積濃度：不大于 0.15%。 客室內(nèi)每立方米空氣的灰塵量：不超過 1mg。 制冷量：KLD29 機組：29.1KW；KLD40 機組：40.7KW。 制暖量：KLD29 機組：6KW；KLD40 機組：9KW。 制冷量：R22 功率：K

14、LD29 機組：14KW；KLD40 機組：18KW。 單車式制冷參數(shù)： - 9 - 第四章、正常運行的特點 空調(diào)機組運行后，應(yīng)定期檢查工作狀況是否正常，如有異常現(xiàn)象應(yīng)停機處理。單元 式空調(diào)機組采用全封閉式壓縮機，一般不設(shè)壓力表，無法直接掌握系統(tǒng)的工作壓力。因 此機組的工作狀態(tài)，主要根據(jù)客室降溫、通風(fēng)情況、電器控制柜的工作狀態(tài)、儀表和指 示燈顯示情況等進行分析、判斷。 4.1、通風(fēng)工況： （1）各送風(fēng)口送風(fēng)均勻，風(fēng)量適中，送風(fēng)口及回風(fēng)口無水滴出。 （2）通風(fēng)機應(yīng)無異常振動和噪音。 4.2、制冷工況： （1）通風(fēng)機、冷凝風(fēng)機、壓縮機應(yīng)按電氣聯(lián)鎖關(guān)系順序起動。各臺壓縮機按時間 繼電器的調(diào)定時間延時

15、起動。啟動時，壓縮機電機及各風(fēng)機電機應(yīng)沒有異常振動和摩擦 聲響，工作后運轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，無特別噪音。 （2）當(dāng)客室回風(fēng)溫度為 2432時，空調(diào)機組制冷工作電流為：KLD29 機組雙 機工作時，不低于 2022A，單機工作，不低于 1315A；KLD40 機組雙機工作時， 不低于 2931A，單機工作，不低于 2022A。 機組工作電流是反映機組工作狀況的重要參數(shù)。一般啟動時，電流增大很多，投入 正常運行后，很快降到正常值。若機組電流低于上述值，系統(tǒng)可能有制冷劑泄漏；若偏 高太多，則可能有機械或電氣方面的故障。 （3）機組運行后，客室各出風(fēng)口應(yīng)有冷風(fēng)吹出，在外溫不大于 35時，客室溫度 能自動控制在調(diào)

16、定范圍內(nèi)（一般為 2228） 。當(dāng)雙機工作時，回風(fēng)口和送風(fēng)口的溫差 應(yīng)大于 10。 4.3、加熱工況： （1）通風(fēng)機、電預(yù)熱器能按聯(lián)鎖關(guān)系順序工作。 （2）各室出風(fēng)口應(yīng)有暖風(fēng)吹出，室內(nèi)溫度能控制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般為 1619.5） 。當(dāng)兩組預(yù)熱器工作時，回風(fēng)口與送風(fēng)口的溫差應(yīng)為 79。 4.4、電器控制柜 柜內(nèi)各電器元件動作順序正常，應(yīng)無焦味、無電磁噪音、無異常溫升及打火現(xiàn)象。 機組運行后，應(yīng)檢查工作狀況是否正常，如有異常現(xiàn)象停機處理。單元式空調(diào)機組 采用全封閉式壓縮機，一般不設(shè)壓力表，無法直接掌握系統(tǒng)的工作壓力。機組工作狀態(tài) 主要是根據(jù)客室降溫、通風(fēng)情況、電器控制柜的工作狀態(tài)、儀表和指示燈

17、顯示情況等進 行分析。 - 10 - 第五章、檢查故障的一般方法 5.1、需注意事項 首先在處理故障時，如果遇到機組上設(shè)的某種自動保護裝置動作，自動切斷壓縮機 或電加熱器電源時，應(yīng)立即請專業(yè)人員進行處理，在故障原因未查清，故障未處理之前， 切不可重新合閘或按復(fù)位按鈕。對于單元式空調(diào)機組，因為每臺機組上都安裝兩套獨立 的制冷系統(tǒng)，因此，當(dāng)其中的一套制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)在處理故障的同時，手動啟 動另一套系統(tǒng)工作，以保持車內(nèi)一定的空氣參數(shù)。 、 5.2、空調(diào)與制冷裝置故障 （1） 、當(dāng)空調(diào)與制冷裝置出現(xiàn)故障時，要及時了解空調(diào)機組的工作情況。若發(fā)現(xiàn)客 室內(nèi)降溫不良，壓縮機故障燈亮，電壓值或電流值不正

18、常等情況，應(yīng)認真進行檢查。檢 查客室內(nèi)關(guān)門、關(guān)窗情況，各出風(fēng)口是否出風(fēng)均勻及堵塞，回風(fēng)網(wǎng)是否臟堵。發(fā)現(xiàn)故障 應(yīng)判斷出是哪一部分，哪個范圍。發(fā)現(xiàn)電源缺相、機組有異常聲響，控制柜內(nèi)發(fā)出焦味、 冒煙或電器接線溫度升高、打火等現(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源進行檢查。 （2） 、經(jīng)過實踐行成了一套對制冷裝置檢查的方法：一看、二聽、三摸、四測。 一看就是看電流表及配電柜指示燈的指示情況（有壓力表、油壓表的要看壓力在正 常值范圍內(nèi)） ；壓力繼電器、溫度控制器、壓差繼電器的整定器是否合適；機組各部件 有無破損，制冷管路有無裂縫，連接部位是否有松脫，電器接線有無斷開；蒸發(fā)器和吸 氣管處的結(jié)露或結(jié)霜是否正常；潤滑油和制冷劑

19、的液位高度是否正常。 二聽就是聽壓縮機和風(fēng)機的運轉(zhuǎn)聲音，有無雜音、電機噪音是否過大；有膨脹閥的 要聽膨脹閥內(nèi)制冷劑的流動聲是否正常。 三摸就是摸壓縮機外殼及軸承和軸封處是否過熱；過濾器表面的溫度是否正常（應(yīng) 比環(huán)境溫度稍高些） ，若出現(xiàn)低于環(huán)境溫度或結(jié)露現(xiàn)象，說明其中的過濾網(wǎng)已局部堵塞， 而產(chǎn)生節(jié)流降溫現(xiàn)象；吸氣管的溫度是否正常；壓縮機的振動是否正常。 四測就是用萬用表、兆歐表、鉗型電流表等測量電壓，絕緣阻值以及運轉(zhuǎn)電流是否 符合要求；用壓力表測量壓縮機的吸排氣壓力是否在正常范圍內(nèi)；用電子檢漏儀檢查制 冷劑有無泄漏。 5.3、控制系統(tǒng)故障 當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)首先看懂電路圖，根據(jù)現(xiàn)象初步判

20、定哪個回路出現(xiàn)了問 題，先檢查主回路，再檢查控制回路，檢查時要從電源的源頭查起，可采取逐點測量的 方法逐個部件排除。 5.4、制冷劑泄漏 用電流表測量壓縮機工作電流，判斷制冷劑是否有泄漏?？照{(diào)機組產(chǎn)品說明書中所 標(biāo)明的壓縮機額定電流，是制造廠在實驗室中做典型試驗時，在測量名義制冷量時，所 測得的額定電流。它是在規(guī)定的空調(diào)工況下（室內(nèi)側(cè) tg=29，ts=23，室外側(cè)進風(fēng)溫 度 tg=35）測量的。若空調(diào)機組是在接近規(guī)定的空調(diào)工況下運行，其工作電流接近額 定電流，則可說明空調(diào)機組制冷量能達到它的名義制冷量。若工作電流低于產(chǎn)品的額定 電流，則其輸入功率低，說明其實際制冷量小于名義制冷量。若測出電流

21、高于額定電流， 不能說明實際制冷量高于名義制冷量，只能說明空調(diào)機組有故障，應(yīng)查找原因。因此， 我們可根據(jù)壓縮機工作電流偏離額定電流的情況來粗略判別壓縮機工作是否正常。在空 調(diào)客車上，我們可以首先用鉗型電流表測量壓縮機三相工作電流，并記下室內(nèi)、室外溫 度，之后與泄漏判定曲線進行比較，凡壓縮機工作電流在判定線以下的，即可以定為制 冷劑不足。 在遇到車輛發(fā)生火災(zāi)、脫軌顛覆等突發(fā)事故時，應(yīng)立即切斷空調(diào)機組電源，以防事 - 11 - 故擴大。 - 12 - 第六章、結(jié) 論 客車空調(diào)裝置是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備和器件在運行過程中是看 不見的，一種故障現(xiàn)象，往往由幾種原因造成。本設(shè)計首先對空調(diào)裝置