廣州地鐵車輛空氣壓縮機控制原理總結(jié)及比較

1、廣州地鐵車輛空氣壓縮機控制原理總結(jié)及比較廣州地鐵四條線車輛都是采用了克諾爾VV120空氣壓縮機，每列車上都配備了兩臺空壓機，且都是由三相AC380V供電。但是由于使用控制系統(tǒng)不同，各條線車輛空壓機控制與監(jiān)測有所不一樣，以下具體結(jié)合電路圖及控制邏輯圖分析空氣壓縮機控制及檢測原理。一、 一號線車輛空壓機控制原理1空壓機控制一號線車輛空壓機控制全部由硬線110V回路實現(xiàn)的，并且兩臺空壓機通過同一回路控制起停，只要列車主風氣壓低于7.5bar，壓力開關(guān)動作，兩臺空壓機同時起動；直到氣壓大于9bar后，兩臺空壓機同時停止工作。正常工作時，當列車主風壓力低于7.5bar時，壓力開關(guān)A13動作，3B01觸點

2、1-2閉合，3111線得電，空壓機使能接觸器3K19得電，三相回路觸點01-02，03-04，05-06閉合。同時43-44閉合，空壓機使能繼電器3K17得電，繼電器觸點43-44閉合，空壓機使能時間繼電器3K18得電，延時2秒后觸點15-18閉合，31211線得電，空壓機起動限制繼電器3K15得電，觸點15-18閉合（延時2秒后斷開），起動接觸器3K22得電，空壓機三相回路接通，電流通過3R01后接通空壓機，空壓機保護起動。此時3K22觸點13-14閉合，起動時間繼電器3K16得電，延時1.5秒后閉合15-18觸頭，3K23得電，觸頭21-22斷開，此時3K22接觸器被斷開，3K23三相回路

3、觸點閉合，直接接通空壓機，空壓機正常工作。電路圖見圖（1）和（2），空壓機正常的起動控制流程如下：3B01得電 3K19得電 3K17得電 3K18得電3K15得電3K22得電3K16得電3K23得電3M01（空壓機）得電在110V控制回路中，空壓機實現(xiàn)冗余控制，配備了兩個空壓機使能控制接觸器，3K19和3K20，當B車DC/AC供電故障時，3K19失電，3K20得電代替3K19，使得空壓機能夠正常起動。圖1 一號線空壓機控制電路圖2 一號線空壓機控制電路2空壓機檢測當控制回路微動開關(guān)3F10或3F11跳閘，或者三相回路微動開關(guān)3F31或3F30任何一個跳閘，CFSU就輸出空壓機故障信號，并在

4、MMI顯示。二、 二號線車輛空壓機控制原理二號線空壓機控制由VCU執(zhí)行。三相回路由空壓機接觸器3K19和3K20控制， 3K19和3K20通過互鎖回路輸入到VCU，用來控制空壓機啟停的主風壓力傳感器和壓力開關(guān)A01.09信號都直接送入到VCU。電路控制圖見圖（3）。圖3 二號線空壓機控制電路1空壓機啟?？刂芕CU通過軟件邏輯控制空壓機起停。正常情況下，當主風壓力傳感器檢測到主風壓力低于7.5bar，主控端VCU發(fā)出空壓機起動指令1，使3K19得電，本端空壓機起動；壓力傳感器檢測到主風壓力大于9bar，VCU撤消空壓機起動指令1，使3K19失電，本端空壓機停止工作。當主風壓力傳感器檢測到主風壓力

5、低于6.5bar，兩臺空壓機同時工作直到主風壓力大于9bar，兩臺空壓機停止工作。壓力開關(guān)A01.09作為后備控制，當壓力低于6bar，兩個壓力開關(guān)A01.09動作，VCU檢測到壓力開關(guān)斷開后，就發(fā)指令起動兩臺空壓機。VCU的空壓機控制邏輯圖如下：圖4 空壓機控制邏輯注：VCU_AscOw3cuOcc1 代表空壓機起動指令1 VCU_Comct1FI 代表接觸器3K19故障 VCU_AscOw3cuOcc2 代表空壓機起動指令2 VCU _Comct2FI代表接觸器3K20故障VCU _ComFI 代表空壓機故障空壓機起動指令1發(fā)出的要符合以下條件：空壓機無故障、車間供氣塞門打在空壓機供氣位、

6、接觸器3K19無故障及動作反饋、沒有發(fā)出空壓機起動指令2、接觸器3K20沒有動作、本端輔助供電正常。如果以上條件不能同時滿足，VCU就嘗試發(fā)出空壓機起動指令2, 使3K20得電，起動本端空壓機。2故障情況下的空壓機起動控制當主端VCU檢測到接觸器3K19故障，或本端輔助供電故障時，就發(fā)出空壓機起動指令2，使3K20得電，起動本端空壓機。如果兩個接觸器3K19和3K20故障或無反饋，或者一臺空壓機模式下主風壓力1分鐘內(nèi)維持在6.5bar，VCU就認為是空壓機故障。如果本端空壓機故障，VCU就發(fā)指令要求另外半列車空壓機起動。如果實際壓力小于6.5bar長達10分鐘以上，同時VCU已經(jīng)發(fā)出空壓機起動

7、信號，接觸器反饋沒有故障，VCU就認為主風壓力故障。三、 三號線空壓機控制原理三號線空壓機控制是由VCU實現(xiàn)的，A車三相回路由接觸器K202控制，而接觸器K202接入VCU，由VCU控制?？諌簷C起停受到供風系統(tǒng)兩個壓力開關(guān)A01.08（7.59bar）和A01.09（67bar）控制，壓力開關(guān)信號直接送入到VCU。當主風壓力低于7.5bar時，壓力開關(guān)動作，本端空壓機起動；當壓力達到9bar，壓力開關(guān)復位，本端停止空壓機。當主風壓力一直下降到6bar時，壓力開關(guān)A01.09動作，兩臺空壓機同時工作，一直到壓力升到9bar，壓力開關(guān)A01.08動作，兩臺空壓機停止工作。空壓機工作是由奇數(shù)或偶數(shù)天

8、控制的，若一臺空壓機是以奇數(shù)天工作，那么另外一臺空壓機就是偶數(shù)天工作，故障情況下，VCU能夠切換空壓機滿足供風要求。1空壓機起?？刂栖囕v滿足以下任一條件，本端空壓機起動：l 主風壓力<7.5bar，壓力開關(guān)A01.08動作，本端空壓機為當天工作的空壓機，三相供電正常；l 主風壓力<6bar，壓力開關(guān)A01.09動作，三相供電正常；（此時另一空壓機也起動）l 本端空壓機為非當天工作的空壓機，VCU已發(fā)出另一端空壓機起動指令，且檢測到另一端空壓機故障不能起動；l 本端空壓機為非當天工作的空壓機，但另一端三相供電故障，本端正常，主風壓力<7.5bar，壓力開關(guān)A01.08動作。圖5

9、 空壓機起動控制邏輯車輛滿足以下任一條件，空壓機將停止工作：l 車間供氣電動塞門動作；l 主風壓力>9bar，任意一端壓力開關(guān)A01.08復位，且沒有7.5bar壓力開關(guān)故障；l 主風壓力>9.6bar，且列車兩端7.5bar壓力開關(guān)有故障反饋。圖6 空壓機停止控制邏輯2.故障診斷當車輛起動，VCU已發(fā)出空壓機起動指令，VCU檢測到空壓機沒有起動但通訊正常，VCU就發(fā)出空壓機故障指令，并在顯示屏上顯示故障。當主風壓力<7.3bar，而壓力開關(guān)A01.08沒有動作，持續(xù)5后，VCU就認為7.5bar壓力開關(guān)故障；當主風壓力>9.6bar，而壓力開關(guān)A01.08沒有復位，持

10、續(xù)5后，VCU就認為7.5bar壓力開關(guān)故障。當主風壓力主風壓力<5.5bar，而壓力開關(guān)A01.09沒有動作，持續(xù)5后，VCU就認為6bar壓力開關(guān)故障；當主風壓力主風壓力>7.5bar，而壓力開關(guān)A01.09沒有復位，持續(xù)5后，VCU就認為6bar壓力開關(guān)故障。任何一個壓力開關(guān)故障，顯示屏就顯示空壓機故障，壓力開關(guān)和空壓機是列車兩端都各自檢測，顯示屏也顯示各自的空壓機故障。圖7 空壓機故障顯示邏輯四、 四號線空壓機控制原理空壓機380V供電回路由CPPS電源開關(guān)和CMC接觸器控制。在110V控制回路中，CMC繼電器受到CPR繼電器、及SC6模式控制開關(guān)控制。而CPR繼電器是由E

11、P2002制動系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)閥控制的。圖8 四號線空壓機控制電路圖1空壓機工作模式控制SC6SC6有兩個位置：強制打風和自動打風。如果SC6打在強制打風檔，接觸器CMC得電，本端空壓機將一直工作。當SC6在自動檔時，CMC接觸器控制回路受CPR繼電器控制，繼電器CPR通過177線和173線接入制動系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)閥，空壓機的起停由EP2002閥控制。2空壓機起?？刂扑奶柧€空壓機起停控制是由制動系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)閥控制的。網(wǎng)關(guān)閥對空壓機的控制：每個網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)部都有傳感器檢測主風壓力，當主風壓力降到設定值時，網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)部空壓機控制繼電器閉合或斷開，使得CPR繼電器得電或失電來控制空壓機啟停。主風壓力三個設定值為：9bar、7

12、.5bar、6.8bar。當主風壓力低于7.5bar時，網(wǎng)關(guān)閥的壓力傳感器檢測到壓力低于7.5bar，網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)部空壓機控制繼電器閉合，使得CPR繼電器得電，空壓機起動；當主風壓力升到9bar，網(wǎng)關(guān)閥發(fā)出信號斷開指令，使得CPR繼電器失電，空壓機就停止；如果主風壓力低于7.5bar后，壓力繼續(xù)下降，另一端網(wǎng)關(guān)閥壓力傳感器檢測到壓力降到6.8bar后，就發(fā)出指令閉合另一端內(nèi)部空壓機控制繼電器，使得另一端空壓機起動，此時兩臺空壓機同時工作。3兩臺空壓機工作輪換控制為了平衡空壓機工作時間及使工作周期最大化，主網(wǎng)關(guān)閥通過奇數(shù)/偶數(shù)天來控制兩臺空壓機輪換工作。網(wǎng)關(guān)閥利用TMS的時間和時鐘信息以及閥本身的網(wǎng)

13、關(guān)閥位置碼來確定空壓機在奇數(shù)或偶數(shù)日工作。一旦指定后，空壓機工作日期就不會改變。若一臺空壓機是以奇數(shù)天工作，那么另外一臺空壓機就以偶數(shù)天工作。3故障情況下的空壓機工作控制網(wǎng)關(guān)閥故障：如果一個網(wǎng)關(guān)閥故障，網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)部的空壓機控制繼電器就斷開，但是由于四號線制動系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)閥有備份功能，當一個主網(wǎng)關(guān)閥故障時，同一單元車的另外一個網(wǎng)關(guān)閥接替為主控網(wǎng)關(guān)閥，空壓機控制不受影響。但是當一個單元的EP2002閥故障，本端的空壓機將不能起動，如果本端空壓機正好為當天工作的空壓機，網(wǎng)關(guān)閥及TMS都沒有切換功能，另外一端空壓機不會起動，直到主風壓力低于6.8bar，另外一端的網(wǎng)關(guān)閥才發(fā)出指令閉合另一端內(nèi)部空壓機控制繼電

14、器，使得本端177線得另一端電空壓機起動?？諌簷C故障；如果一臺空壓機故障，且為當天工作的空壓機，當主風壓力低于7.5bar，網(wǎng)關(guān)閥及TMS沒有切換功能，另外一端空壓機不會起動，直到主風壓力低于6.8bar，另外一端的網(wǎng)關(guān)閥才發(fā)出指令閉合另一端內(nèi)部空壓機控制繼電器，另一端空壓機起動。110V控制回路故障：如果一端110V控制微動開關(guān)CPCB跳閘，由于173線貫通整列車，空壓機工作不受影響，但是本端空壓機強制打風功能失效，只能使用自動擋。4空壓機狀態(tài)檢測空壓機檢測通過將CMC繼電器和空壓機微動開關(guān)CPCB串入檢測回路，直接送入中央控制單元（CCU）。CCU通過檢測CPCB和CMC狀態(tài)來顯示空壓機狀

15、態(tài)。當CMC接觸器得電動作，CCU就接收到空壓機起動的信號，顯示屏上維修界面可以看到空壓機狀態(tài)。一端微動開關(guān)CPCB跳閘，顯示屏也有故障顯示。五、總結(jié)廣州地鐵四條線車輛空壓機控制及監(jiān)測方法不一樣，但各有優(yōu)點。一號線車輛空壓機控制完全使用繼電器控制，并且是唯一同時兩臺空壓機同時供風的，其優(yōu)點就是打氣時間短，氣壓上升快，但這也可能是由與一號線列車各系統(tǒng)用氣量決定。由于使用的多個繼電器控制，故障點多，一旦某一個繼電器故障就可以導致一臺空壓機無法工作?？刂苹芈分杏腥齻€時間繼電器，從壓力開關(guān)閉合到空壓機起動有一定的時間延遲，控制回路中還并入了A車和B車DC/AC工作繼電器，如果一臺空壓機故障時，且只有一

16、個DC/AC正常工作，而另一個時好時壞，導致3K19和3K20頻繁交替，可造成空壓機頻繁起動，供風量不足。監(jiān)測回路只有監(jiān)測電源控制的微動開關(guān)狀態(tài)，無法監(jiān)控控制回路繼電器工作狀態(tài)。二號線車輛空壓機控制完全通過VCU控制，所有與空壓機有關(guān)的信號都被VCU監(jiān)控，對一臺空壓機有冗余控制，空壓機可以實現(xiàn)故障監(jiān)控和故障時切換工作。空壓機的起?？刂剖褂脡毫鞲衅魅〈藟毫﹂_關(guān)，并在邏輯中設定了6.5bar兩臺空壓機低壓起動邏輯，同時還配備了6bar7bar動作的壓力開關(guān)作為后備控制，極大減少了主風低于7bar后，空壓機不能及時正常供風打氣導致車輛牽引封鎖的風險?？墒悄壳癈BRC提供的邏輯控制圖并不詳細和準確

17、而且很多信號我們無法從PTU監(jiān)測，故障檢測和反饋也不能詳細了解，對空壓機控制還有很多未知因素，現(xiàn)場模擬過程中發(fā)現(xiàn)，當一臺空壓機三相電源被切斷，顯示屏上沒有任何故障和切除信息，VCU監(jiān)測還存在問題。但就目前使用情況來看，二號線車輛空壓機工作情況良好。三號線車輛空壓機控制也是通過VCU控制，主要起?？刂菩盘柌勺詢蓚€壓力快關(guān)，主風壓力低于6bar兩臺空壓機才能起動，并且由于人為增大了干燥塔的排氣量，車輛供風量減少，可能會出現(xiàn)用氣量大及泄漏情況下氣壓低于7bar，列車牽引封鎖，必須等到主風壓力低于6bar才能起動另一臺空壓機打風。三號車輛三節(jié)編組，車輛用氣量少，為了避免空壓機油乳化，提高空壓機使用率，空壓機控制使用奇數(shù)或偶數(shù)日工作法，在故障情況下可以切換，不用擔心另一臺空壓機不能起動。空壓機控制邏輯也很詳細，并且可以通過PTU監(jiān)測。但是，由于三號線現(xiàn)在VCU軟件不是很穩(wěn)定，經(jīng)常導致車輛設備不能正常工作。這一點較為令人擔憂。四號線車輛空壓機控制是由制動系統(tǒng)控制的，這是廣州地鐵車輛空壓機首次使用制動系統(tǒng)來控制。供風系統(tǒng)用來控制空壓機起動的壓力開關(guān)及壓力傳感器都被集成到EP2002閥網(wǎng)關(guān)閥里，壓力開關(guān)的故障點轉(zhuǎn)移到網(wǎng)關(guān)閥故障，由于技術(shù)保密，我們對EP2002閥了解不多，不能分解維修，如果因為網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)部控制空