某线列车客室滴水问题分析及措施

孙兵

摘 要：针对某线列车客室滴水问题，对空调排水方式进行机理分析、理论计算，对滴水问题进行实时监控，查找客室滴水根本原因。为解决客室滴水问题，从接水盘积水高度、蒸发腔负压、冷凝水飞溅三方面进行分析改造，对整改前后进行运用对比分析。

关键词：地铁车辆；空排水方式；滴水；接水盘；蒸发腔；冷凝水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.187

1 空调排水原理

该空调机组的排水结构是采用直接在空调机组接水盘下开排水口，接水盘收集的冷凝水通过排水口先排出到车辆顶部的接水盘，再通过车辆设置的排水管排到车下轨道上。

2 客室漏水原因分析

2.1 接水盘高度问题

空调制冷冷凝水产出速度超出排水速度，导致冷凝水积存过多从接水盘中溢出。

2.2 蒸发腔负压问题

送风量偏大，蒸发腔内存在负压过大的问题，冷凝水克服负压排出空调机组存水高度较高。

2.3 冷凝水飞溅问题

蒸发腔内窜流造成接水盘内的冷凝水溅出接水盘外。

3 理论计算校核

3.1 接水盘的理论计算校核

3.1.1 排水管有效排水面积校核

按空调机组运行的最恶劣凝露工况计算，此时空调凝露水量最大。

（1）根据空调进出风的含湿量，在凝露工况下实测客室空调机组的冷凝水排放量约为27kg/h。每个接水盘设置2个排水口，则单个排水口流量为6.75kg/h。

（2）排水口尺寸为30mm×14mm，单个排水口面积为420mm2。接水盘排水孔处的最大流速为：

以流量为准的当量直径：

（3）冷凝水排放管径的校核。接水盘尺寸为：长1208mm，宽251mm，高45mm，考虑到车辆处在25‰的斜坡上行时的情况，需有效的防止水溅出，取接水盘的最大积水高度为35mm。

冷凝水的流量：

其中，Q—流量，m3/s；Q1=6.75kg/h；

D—排水管的当量直径（内径）；

V—冷凝水的流速，m/s。

流速计算公式：

其中，—流速系数（已考虑水头损失），对于外伸管嘴采用0.6；

g—重力加速度，取9.8m/s2；

H—管嘴中心线到容器自由表面铅直距离，为35-14/2=28mm。

计算得到流速为0.44m/s，带入上式计算得到管径为2.4mm，远小于设计选用的当量管径22mm，表明选用的排水管满足排水要求。

3.1.2 水盘容量校核

接水盘尺寸为：长1208mm，宽251mm，高45mm。除去蒸发器和电加热器占用的体积后，接水盘最大有效容积约为1.208×（0.251-0.092）×0.035=6.72L，即单个水盘内可存放约6.72kg的水。

3.1.3 水盘内积水高度计算

（1）在水平状态时接水盘积水高度。选用的通风机单台送风量为2000m3/h，风机静压300Pa；空调机组的机外静压为约150Pa。空调机组水平放置运行时整机机外静压则为150Pa。经过测试和初步估算后，此时风机静压约为260Pa；空调机组机外静压约为110Pa。

由风机的吸力阻止冷凝水向外排出，冷凝水柱最大高度处于负压最大区域，即接水盘靠近风机的一侧。此时最大积水高度：

（2）纵向运行时接水盘最大积水高度。在上坡和转弯过程中，假设由水平状态转化为爬坡和转弯时，冷凝水量无变化，接水盘内的水位同样是一侧高，另一侧低。

（3）车辆转弯时接水盘最大积水高度。车辆运行的最小转弯半径为360m，超高120mm，转弯坡度最大为0.33‰，小于爬坡时的坡度。假设横向倾斜最大角度与纵向时一致均为25‰。

在爬坡阶段车辆进入转弯过程中，水盘内积水在横向方向上发生变化。由于水盘内对称布置排水管道，只需计算单侧排水管道处的最大积水高度。

为简化计算，假设车辆转弯状态时水盘纵向方向上无高度差。此时水盘内积水取平均值为15.25mm。转弯过程中接水盘内最大积水高度为30.3mm。

经过上述计算，空调机组在爬坡和转弯过程中，最大积水高度为31.4mm，小于接水盘的深度45mm，接水盘满足使用要求。

4 提出改进措施

4.1 蒸发腔负压问题改进措施

为降低空调机组的送风量，使冷凝水克服负压的存水高度降低，需在离心风机出风口处加多孔板。

4.2 冷凝水飞溅问题的改进措施

通过录像发现回风口冷凝水是在车辆以70km/h行驶到弯道并下坡的路段从回风口处漏出，凝水从接水盘的一侧的排水飞溅出来。

分析原因：在正常运行情况下，排水口上部会有高速空气流从车外吹到车内；车高速行驶在弯道斜坡处，接水盘中的冷凝水会快速流向低侧排水口；此时高速气流会带起冷凝水飞溅。列车在拐弯处行驶产生一个向心力，回风口存在负压区，多个因素导致冷凝水从接水盘飞溅到回风口。

根据视频中冷凝水飞溅的现象，需从防止冷凝水飞溅和溢出两方面同时整改，在安装挡板增加积水盘高度至75mm的同时，在排水口上面安装挡板阻挡冷凝水飞溅。

5 结论

对于地铁列车客室滴水问题，在空调系统接水盘设计初期不应仅仅停留在理论计算方面，要考虑到车辆运用的复杂性，充分考虑列车运行的加速、制動和车辆晃动以及蒸发器脏堵后负压增加等因素。

参考文献：

[1]杨宇，蒋俏明.轨道车辆空调机组凝结水排放的设计要点[J]. 制冷与空调，2012，26（04）：378-380.

[2]孙丽花.某线列车客室滴水问题分析及措施[J].机电工程技术，

2014，43（03）：100-102.