重庆AS型列车5号线空调系统简述与压缩机损坏分析

王浩

摘 要：重庆是山地城市，线路坡度大，气候湿热，夏季最高气温可达45℃，由于这些特点，对城市轨道交通车辆空调系统要求就更加严格。本文主要是对重庆AS型列车空调系统简单阐述以及核心部件压缩机故障情况进行分析处理。

关键词：城市轨道交通;车辆空调系统;压缩机损坏分析

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

1 系统简述

1.1 系统特点

重庆地铁5号线车辆客室空调机组采用顶置式薄型单元式空调机组，安装在车辆顶部，每节车安装2台。空调采用下送下回方式，空调机组处理后的空气经贯穿整节车厢的风道和均匀分布的出风口送入客室。新风从机组箱体两侧导入。新风和回风在回风腔内混合，由蒸发器冷却并通过送风机送入客室内，使室内温度缓缓下降，并使其维持在较舒适的范围内。空调机组的室外冷凝风从机组顶部进入，通过冷凝器后，再从机组两侧面排出。空调机组壳体由不锈钢制成，具有耐振、抗冲击等特点，空调机组与车体之间采用减震器连接，空调机组的送、回风口采用防风、防水密封结构。

空调控制系统采用控制器作为核心控制单元，一台控制盘控制同节车两台空调机组，外围采用接触器、断路器、继电器、传感器等控制元件，共同完成空调系统的控制、保护和故障诊断功能。控制器采集各传感器以及各元件的保护信息，进行数据的运算、处理。空调控制系统通过控制空调机组，将车内保持在舒适的环境下。

1.2 工作原理

重庆地铁5号线空调机组与车内风道相连接，实现整个车厢均匀送风及空气调节（如下图）。

车顶的两台空调机组与一台空调控制柜相连接。根据空调选择开关及MVB网络的命令，此控制柜可以控制同车两台空调机组的工作状态。通过控制器及执行器的动作、传感器的温度检测，实现通风、半冷、全冷、紧急通风及停机等功能模式。

1.3 主要参数与部件作用

1.3.1 客室空调机组

型号：KLDL38BBA               电源：3相AC380V±5%，50Hz±0.5%

控制电路：DC110V（77V～137.5V） 制冷剂：R407C

注入量：2×4.8kg         制冷量：38kW     紧急通风量：2000 m3/h

送风量：4500 m3/h              新风量：1270 m3/h

构架材质：SUS304                 机组重量：约720kg

1.3.2 压缩机

制冷压缩机为全封闭卧式压缩机，是将电动机、压缩机构及供油系统组装在同一个密封的机壳内。制冷压缩机通过橡胶减震器安装在空调机组箱体内。制冷压缩机的作用是将来自蒸发器的低温低压的 R407c气体压缩成高温高压的气体，并送往冷凝器。

1.3.3 通风机

室内侧通风机为并联双进风多叶片离心风机。室内侧通风机可以强化冷媒在蒸发器中的蒸发过程，并将经蒸发器冷却降温的空气送入车内。

1.3.4 冷凝风机

室外侧通风机为低噪声轴流式防水风机，电机和叶轮直接相连。室外侧通风机用于强化冷媒在冷凝器中的凝结放热过程。

1.3.5 蒸发器

为铜管套铝肋片的直接蒸发式空气冷却器。低温低压的气液混合的冷媒在蒸发器内蒸发，当车内循环空气和新鲜空气混合后，通过蒸发器时进行热交换。这时，空气的热量被蒸发器内的冷媒吸收，温度降低。

1.3.6 冷凝器

其结构型式与蒸发器相同。高温高压的R407C气体，通过冷凝器时，在外界空气的强制冷却下，变成常温（约50℃）高压的冷媒液体。

1.3.7 温度传感器

每台空调机组使用两个温度传感器（PT100），其中一个新风传感器，一个回风传感器。新风传感器安装在新风阀处，回风传感器安装在回风风阀处。传感器的作用是采集温度，以便控制盘选择合理的控制模式。

1.4 控制模式

1.4.1 集控自动模式

空调控制器根据设定温度以及采集的新风和回风温度通过UIC553曲线自动设定目标温度，且可以在安装在客室内的空调控制柜内的触摸屏上调整目标温度调节范围为：21～28℃。空调控制系统根据目标温度与客室回风温度的值依照制冷温度控制采用制冷模式温度曲线控制空调系统工作在通风、半冷或全冷工况。

1.4.2 集控通风模式

控制系统接收到TCMS的“通风”命令时，整车空调系统仅通风机运行。

1.4.3 集控半冷模式

控制系统接收到TCMS的“半冷”命令时，整车空调系统工作在半冷模式，此时压缩机运行不受目标温度限制，仅受压缩机运行保护条件限制。

1.4.4 集控全冷模式

控制系统接收到TCMS的“全冷”命令时，整车空调系统工作在全冷模式，此时压缩机运行不受目标温度限制，仅受压缩机运行保护条件限制。

1.4.5 集控手动冷模式

控制系统接收到TCMS的“手动冷”命令时，整车空调系统根据TCMS下发的目标温度与客室回风温度的值依照制冷模式温度曲线控制空调系统工作在通风、半冷或全冷工况。

2 故障分析

2.1 故障现象

空调系统在运行和维护过程中，发现空调压缩机马达保护器经常断开，出现压缩机异常烧损现象。

2.2 原因分析

维护人员对全部列车压缩机及接触器接线进行大排查，确认接线正常，无松动脱落情况。对压缩机在工作状态下进行电流测试，发现多台空调压缩机存在电流差异较大现象。电流偏高的情况都发生在全载模式下，如果切换到半载模式，电流值正常。根据空调型式试验报告，压缩机在室外温度30-45°C环境下，运行电流值应在11-17A。实际测得的运行电流值在13A-22A之间，而马达保护器整定值为19.5A，所以造成马达保护器经常断开与压缩机异常损坏的情况。

电流数据：

备注：全载是集控全冷，半载是集控全冷断开机组1的380电源，每个车厢运行2机组2台压缩机。

根据上表可见，相同制冷需求和环境温度中，当同一台空调机组的2台压缩机在电源全载和电源半载情况下，运行电流普遍会有3-6A的差异，发现最主要的工况区别在于车辆辅助逆变的负荷。依照以前碰到过的案例分析，当负荷较大时，辅助逆变器输出的380V正弦波波形会有较大的畸变和失真，造成压缩机电流窜动甚至损坏。

2.3 解決措施

由于车辆辅助逆变器（SIV）输出电压持续的波动导致了在整列空调全载时，压缩机运行电流窜动。通过调整SIV软件，并在505车验证，问题得以有效解决。

对5号线所有列车辅助逆变器软件系统进行升级，解决了因负荷增大，造成辅助逆变器输出的380V正弦波波形出现较大的畸变和失真的现象。进而解决了空调压缩机因电流窜动，导致压缩机异常损坏的情况。

3 结束语

在实际地铁列车车辆检修中，故障种类繁多，不同类别的故障，还需根据不同的现象进行分析，从不同的角度全方位的排查，顺利的找到问题点，最终处理好地铁列车出现的各类故障。