地铁架修空调机组风阀执行器故障分析

赵 地，陈 培

(郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000)

郑州地铁1、2号线空调机组架修后风阀执行器出现机械卡滞、无反馈信号及线路接触不良等故障，对正线运营服务质量产生一定影响。通过对故障原因进行统计分析，制定相应解决措施。

1 空调机组基本结构及工作原理

空调系统的作用是保证列车客室和司机室有一个舒适的温湿度状态，具有通风、紧急通风、预冷、制冷、预热、制热、故障模式等功能[1]，主要由空调机组、排气系统与空调调控系统构成。空调机组通常安装在列车顶部，主要包括压缩机、冷凝风机、送风机、蒸发器、冷凝器、温度传感器、风门等。排气系统安装在两台机组中间部位，每个机组配套两个独立的制冷系统。同时，控制系统安装在车下或车内，根据车厢及车外的温度等情况通过控制各风机的启停、各风门开度大小实现对制冷量的调控[2]。

郑州地铁1、2号线空调均采用环保型R407C制冷剂(由R32/R125/R134a组成的混合制冷剂，对臭氧层没有破坏作用[3])，分别以毛细管、电子膨胀阀为节流元件，空调机组配用独立的电气控制柜，可实现手动控制和集中控制。

2 风门与风阀执行器

电动新、回风风门由铝合金制成，空调控制器根据空调模式、外界温度和回风温度进行逻辑判断后，将信号发送到阀门，调节新、回风阀到特定位置。阀门对新、回入口孔径的开度(角度)将决定风门的通风量，控制档位分为全闭、1/3、2/3和全开四档。空调机组初次上电会对风门进行自检，新、回风门自动开闭一次。

风门由风阀执行器驱动，执行器接收空调控制器发出的指令后通过机械连接驱动扇叶转动，控制新、回风门开启的角度，进而控制空调机组的新、回风量，同时在规定的动作时间内(30 s)向控制器反馈动作到位信号。目前空调机组执行器采用BELIMO公司产品，外壳及内部运动齿轮主要为塑料材质，重量轻、无须润滑，输出转动力矩为5 N·m。

风阀执行器供电输入为DC24 V，共有3个接线口，其中1个负极，2个正、反转供电输入，可实现风门开闭的正、反转控制。内部齿轮的转动会导致触点S1与S2、S3的闭合关系改变，进而通过输出信号的通断来指示风阀是否动作到位。

3 故障现象及原因分析

3.1 故障现象

电客车架修中风阀执行器的主要维修内容为清洁及功能测试，对状态不良的进行换新。结合架修过后风阀执行器故障升高的情况，1号线选取故障较高的14个月内故障数据分析如表1。

表1 1号线风阀执行器故障统计表

2号线选取故障率较高的2周故障数据分析如表2。

表2 2号线风阀执行器故障统计表

3.2 故障原因分析

从1号线故障原因统计可知，故障原因主要有机械卡滞、清洗作业不规范、无反馈信号和安装干涉。

风阀执行器卡滞原因主要有两点：一是风阀执行器经历长时间运行磨合，执行器与风门配合良好，拆解维修后需要重新磨合，磨合前期易出现卡滞现象，故障多出现在静调阶段及交车后3个月内；二是风阀执行器内部电气部件存在老化现象，导致阻值偏大，0106车空调机组架修维修过程中发现有问题的风阀执行器(5个)驱动回路1、2触点间阻值均在182 kΩ(正常值为100 kΩ～140 kΩ)以上，输入电压不变情况下阻值变大会引起输入电流变小、输出扭矩变小，易造成卡滞。

清洗作业不规范和安装干涉为维修作业原因，无反馈信号为部件本身原因或线路连接原因。

从2号线故障原因统计可知，故障原因主要为插头接触不良，呈现短时间集中爆发现象，对部件拆解及作业流程分析，确认为风阀执行器防护罩安装后内部执行器线束受力引发接触不良，属设计缺陷。

4 处理措施

(1)对拆解后风阀执行器进行阻值测量并持续跟踪，探索建立风阀执行器阻值与部件故障表现的对应关系。对测量阻值大于180 kΩ的进行多次试验或预防性更换。

(2)为减少初期磨合期间卡滞现象的发生，对风门连杆传动部分进行重点检查并涂抹润滑油，比如喷涂防锈润滑剂(WD-40)。

(3)目前风阀执行器试验为目视判定部件动作功能是否良好，且只测试2次，方法不够精确、次数偏少。改进试验设备，按风阀执行器实际安装时连接风门负载的情况进行测试，模拟控制器发出指令后风阀在30 s内发出反馈信号的真实工况要求，对阻值偏大的执行器增加测试次数。

(4)对清洗作业不规范及安装干涉的问题，加强作业质量控制。

(5)整改风阀执行器线束出孔位置设计缺陷，变更线束出孔位置或取消防护外壳(风阀执行器防护等级为IP54，满足实际运行要求)。