地铁车辆空调系统通风机工作原理及异响分析研究
2021-02-21虞堂文
虞堂文
摘要：地铁车辆空调系统是城市轨道交通车辆调节客室空气温度和湿度的重要系统组成部分，它的主要功能是调节车厢内空气，以达到除湿、降温的效果，给乘客提供一个舒适的乘车环境，提升乘客乘车体验满意度。目前，南京地铁电客车使用的空调设备是石家庄国祥运输设备有限公司生产的KG44J型空调机组。本文主要探讨的是地铁车辆空调系统通风机异响故障。
关键词：地铁车辆，空调系统，通风机异響
1地铁空调系统及通风机工作原理
1.1空调机组的工作原理简介
客室内的循环空气及由新风道引入的新鲜空气，由空调机组的通风机吸入，在客室蒸发器前与外界的新风混合，通过蒸发器得到冷却，并经机组出风口送入车顶通风道，通过格栅向车内均匀地吹出冷风。在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并通过设置在机组回风口的回风温度传感器和新风口的新风传感器，可实现对车内空气温度按照曲线自动控制。同时，配合回风阀和新风阀的控制，空调机组能够自动实现预冷、制冷和通风功能。
1.2制冷系统的工作过程
正常在制冷循环过程中，客室压缩机从蒸发器吸入制冷剂R407C气体，将其压缩成高温高压的R407C蒸汽，送入冷凝器，并与外界空气进行热交换，放出热量后，冷凝成高压的R407C液体，然后经毛细管节流降压后变成低温低压液体，进入到蒸发器，并吸收由室内流过蒸发器的空气的热量，蒸发成低压蒸汽再被压缩机吸入，由此完成一个制冷循环。制冷剂连续从室内吸收热量，并在室外放出，从而达到使室内降温、除湿的效果。通风机通常又称为蒸发风机，它的作用主要是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或经电加热器加热升温的空气送入车内。此空调系统的蒸发风机为直联多叶片式离心风机，它由电机、蜗壳、叶轮、底盘组成。
2通风机异响原因分析
在空调机组实际工作中，我们检修过程中发现空调通风机在运行到一定年限后，会有“嗡嗡”的异音，初步分析风机异响的三个原因：（1）通风机电机轴承异常;（2）通风机安装不平衡;（3）通风机紧固部位松弛。
为进一步分析确认通风机异响的原因，我们随机选取了4台有异响的通风机进行检测和拆机检查，检测结果如下：
①号风机：1.编号为2013040045的风机通电运行，测量风机的振动值为1.9mm/s，在合格范围内。2.电机拆解后测量电机轴承室及转子的轴承位的尺寸均在合格的范围内。3.破拆轴承检查油脂量正常，清洗后发现非驱动端轴承内滑道损伤。
②号风机：1.编号为2012090069的风机通电运行，测得风机的振动值为1.7mm/s，在合格范围内。2.电机拆解检查端盖轴承室及转子轴承位的尺寸均在合格范围内。3.破拆轴承检查油脂量正常，清洗后发现轴承滑道内损伤，表层有脱落的现象。
③号风机：1.编号为2013070093的风机进行通电运行，测得风机的振动值为2.5mm/s，振动值偏大，有抖动。
2.拆卸下风叶测试电机声音及振动正常
④号风机：1.测量电机绝缘为350MΩ，在合格范围内（标准>5MΩ）。2.拆解电机后用手盘动轴承时发现电机非驱动端轴承损坏。3.拆卸风机，撬开轴承密封盖对比，非驱动端轴承的油脂已经干涸。
3故障处理及保养建议
3.1故障处理
1.①②④号风机重新更换了轴承，组装后测试合格。
2.③号风机将风叶重新进行动平衡校准，安装后测试合格。
3.2保养建议
为避免通风机异响，建议应当加强空调机组的保养与维护。
3.2.1冷凝器清洁
灰尘或异物落在冷凝器的散热片上时会影响换热效率，并会影响高压侧的压力。
A-用与冷凝风向相反的压缩空气吹冷凝器散热片
B-用真空吸尘器清洁灰尘
C-必要时可使用专用清洁剂
3.2.2蒸发器清洁
当蒸发器积灰较多时，会影响室内通风机通风量，导致制冷量不足，严重时会使蒸发器表面的凝结水被通风机吹入风道内，并通过格栅出风口流入车厢内。
A-用与送风风向相反的压缩空气吹蒸发器散热片
B-用真空吸尘器清洁灰尘
C-必要时可使用专用清洁剂
3.2.3油漆修复
A-检查空调机组表面油漆
B-检查主要部件，包括风机，压缩机，气液分离器等。若有部件生锈，首先去除锈迹再涂防锈漆，然后涂面漆
3.2.4排水口的清洁
请将排水口清理干净，使之不被垃圾或异物等堵塞。
3.2.5检查并清洁蒸发风机
清洁蒸发风机，尤其须用软刷清洗叶片（注意不要令叶片变形）。
如机组运转中，有异常噪音或震动，请参照3.4更换电机或轴承。
3.2.6隔热材料检查
目测蒸发器室中隔热材料是否老化：
A-表面有明显裂痕
B-明显损伤
C-与箱体粘接处有开胶现象
除去老化或损坏的部分，换粘新的符合NFF16101/102标准的隔热材料。
3.2.7管路固定胶圈
固定管路时使用管路固定胶圈防止管路受损。当检查出胶圈有明显裂痕或冷却管固定不牢时更换胶圈。
3.2.8减振器失效的判定
减振器不需特殊维护，如损坏或失效，应予以更换。失效的判定方法：
A-目测减振器表面有明显的裂纹
B-压缩机有异常的振动或噪音
3.2.9紧固件检查（压缩机，风机和电气元件终端等的螺栓）
通过查看螺栓防松标记或以锤轻击来检查各元件（如压缩机，风机，电气元件终端等）的安装螺栓是否松动。
3.2.10绝缘电阻检查
用500V电阻表测量绝缘电阻并确认带电部分与无电部分之间的阻值大于5MΩ。
如果不大于5MΩ，请检查各部分是否有绝缘老化并做适当地修补。
3.2.11电气连接检查
请确认电线端部连接及其紧固螺栓连接牢固，可靠。
4结语
4.1根据上述异响通风机检测和拆机检查，得到初步结论：1.风机异响来源于轴承的损坏;2.风机异响是通风机安装不平衡导致。而轴承损伤引起风机异响占比达75%。
1.轴承损伤的原因有几种可能：
①风机运行时产生的轴电流过大，经过一段时间运转后造成轴承损坏。
②轴承在生产时存在个别的质量问题，运行一段时间后轴承滑道表面出现剥离的现象，而使电机在运行时有异常声音。
2.振动引起异音，电机本身的振动值偏大，与其它部件形成一定的共振现象，会产生异常的声音，引起风机振动大有两种可能：①风机在出厂时，由于检测疏忽的原因出现极个别的风机振动偏大。②风机在安装时由于个别原因使风机发生碰撞或受力致使叶轮发生一定量的变形也会使振动值变大。
参考文献：
[1]陈洋，周月，李伟新，程东旭，刘洋，调系统风机工作原理及故障案例[J].城市轨道交通研究.2020（04）：111-113
[2]张大勇，论述地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析[J].科技风.2019（26）：182-183
[3]赵刚，天津地铁车辆空调系统典型故障与整改的分析及对策[J].电子世界.2014（07）：122-123EB260324-D1BF-4738-99F8-B5D127221CFB
