動車組空調系統(tǒng)整體認知教案

1、動車組空調系統(tǒng)整體認知教案【組織教學】1、點名 2、填寫課堂日志【案例引入】 2009年連續(xù)發(fā)生多起動車組空調制冷不良故障，對動車組的正常運營造成一定的影響。2009年6月25日，配屬武漢局動車組204703車空調制冷不良；2009年6月25日，配屬沈陽局動車組2058A列客室溫度高；2009年6月15日，配屬武漢局動車組2059+2060A重聯(lián)運行，客室溫度高。以上均屬動車組空調系統(tǒng)故障，經(jīng)過檢查與分析009年連續(xù)發(fā)生多起動車組空調制冷不良故障，對動車組的正常運營造成一定的影響。經(jīng)過檢查與分析都屬于動車組在進行維護與檢修時清掃不當或不及時所致?？梢?，及時、正確地對動車組空調系統(tǒng)進行維護與檢修

2、是保證動車組正常高效運營的重要工作?！局v授新課】工作任務1 動車組空調系統(tǒng)整體認知動車組空調系統(tǒng)是動車組十大配套技術之一，作為高速鐵道技術專業(yè)工作人員，必須在熟悉動車組空調系統(tǒng)組成、原理、技術特點的基礎上按相應標準、規(guī)范進行運用與操作、維護與保養(yǎng)，才能保障動車組整體運營安全與效率。通過本任務的學習使學生了解動車組空調系統(tǒng)的基本作用、組成、分類與工作原理，理解CRH2型動車組空調系統(tǒng)的構成、工作原理及技術特點，掌握動車組空調系統(tǒng)的整體構成、部件布局及作用，為后續(xù)任務的學習打下基礎。一、 相關配套知識1、動車組空調系統(tǒng)的結構組成及工作過程（1）動車組空調系統(tǒng)的組成及類型動車組空調系統(tǒng)的作用是將一定

3、量的車外新鮮空氣和車內再循環(huán)空氣混合后，經(jīng)過過濾、冷卻或加熱、減濕或加濕等處理，以一定的流速送入車內，并將車內一定量的污濁空氣排出車外，以達到對車廂內空氣環(huán)境的控制。1） 動車組空調系統(tǒng)的組成動車組空調系統(tǒng)通常由通風系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、空氣加濕系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)等五大部分組成。通風系統(tǒng)的作用是將車外新鮮空氣吸入并與車內再循環(huán)空氣混合，在濾清灰塵和雜質后，再壓送分配到車內，同時排出車內多余的污濁空氣，以保證車內空氣的潔凈度以及合理的流動速度和氣流組織。通風系統(tǒng)通常由通風機組、空氣過濾器、新風口、送風道、回風口、回風道以及排廢氣口等組成?？諝饫鋮s系統(tǒng)（也稱制冷系統(tǒng)）的作用是在夏季對

4、進入車內的空氣進行降溫、減濕處理，使夏季車內空氣的溫度與相對濕度維持在規(guī)定的范圍內。為保證制冷系統(tǒng)安全、有效地工作，制冷系統(tǒng)除壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置四大件外，還配有貯液器、干燥過濾器、氣液分離器等輔助設備。夏季，通風機將吸入的車內外的混合空氣經(jīng)蒸發(fā)器冷卻后送入車內，以達到降溫的目的。由于蒸發(fā)器表面的溫度通常低于空氣的露點溫度，空氣中的部分水蒸氣就凝結成水滴。因此，空氣在通過蒸發(fā)器冷卻后的同時也得到了減濕處理?？諝饧訜嵯到y(tǒng)的作用是在冬季對進入車內的空氣進行預熱和對車內的空氣進行加熱，以保證冬季車內空氣的溫度在規(guī)定的范圍內?？諝饧訜嵯到y(tǒng)通常由空氣預熱器和輔助空氣加熱器組成。冬季，通風機將

5、吸入的車內外空氣經(jīng)過空氣預熱器的預熱后送入車內，同時，車內地面式輔助加熱器對車內空氣加熱，以補償車體和門窗的熱損失?？諝饧訚裣到y(tǒng)的作用是在冬季車內空氣相對濕度較低時對空氣加濕，以保證冬季車內空氣的相對濕度在規(guī)定的范圍內。目前，我國在一般車輛的空調裝置中不設加濕系統(tǒng)，僅在某些高級公務員及特殊要求的車輛上才設此系統(tǒng)。加濕最簡單的方法是采用電極加濕器。自動控制系統(tǒng)的作用是控制各系統(tǒng)按給定的方案協(xié)調地工作，以使室內的空氣參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內，并同時對空調裝置起自動保護作用。電氣控制系統(tǒng)一般由各用電設備的控制電器、保護元件以及儀表等組成。2） 動車組空調系統(tǒng)的類型動車組空調系統(tǒng)按空調系統(tǒng)的安裝方式主要

6、分為兩類：一類為分體式空調系統(tǒng)，另一類為車頂單元式空調系統(tǒng)。 分體式空調系統(tǒng)分成兩個部分，一部分為在車內的空氣冷、熱處理和輸送、分配單元，置于客車端部，空氣通過送風道和送風口送入車內，一般上送風，下回風，從車端墻新風口引入新風。而另一部分為車下的壓縮冷凝部分。單元式空調系統(tǒng)常將壓縮冷凝部分、空氣冷卻部分等組合在一起，并安裝在車端頂部，故稱車頂單元式空調系統(tǒng)，這種空調系統(tǒng)適用于鐵路長途硬座車、硬臥車、軟臥車等。一般每節(jié)客車車廂安裝兩臺相同的單元式空調系統(tǒng)。 分體式空調系統(tǒng)分裝式空調裝置是指每節(jié)客車上只安裝一套空調裝置，且將制冷壓縮機、冷凝器、冷凝風扇、貯液器集中裝在一個箱中，并懸掛在車底架下，而

7、將蒸發(fā)器、通風機、膨脹閥、空氣預熱器等安裝在車頂內部，用銅管將制冷系統(tǒng)的各設備連接起來，組成封閉的循環(huán)系統(tǒng)。圖7-1為分體式空調系統(tǒng)及空氣調節(jié)原理的示意圖。圖7-1 分裝式客車空調系統(tǒng)原理圖1-通風機；2-漸擴風道；3-蒸發(fā)器；4-水分離器；5-電預熱器；6-漸縮風道；7-主風道；8-回風道；9-送風口；10-回風口；11-排風扇；12-排風口；13-進風口；14-濾塵器；15-補償電熱器；16-冷凝器；17-冷凝風扇；18-壓縮機；19-貯液器。 單元式系統(tǒng)單元式空調系統(tǒng)是指將壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、通風機、冷凝風機以及空氣預熱器等安裝在一個箱內，組成一個完整的單元后安裝在車頂。目

8、前CRH3型動車組和CRH5型動車組客室空調都采用了單元式空調機組，它們的制冷量在設計條件下分別為44KW和40KW。CRH2型動車組客室空調裝置也是單元結構，但其整個系統(tǒng)不屬于典型的單元式空調系統(tǒng)，而是準集中式。（2）動車組空調系統(tǒng)的主要構成和工作過程1）通風系統(tǒng) 通風系統(tǒng)主要由通風機、空氣處理室、軟風道、玻璃鋼主送風道、軟風筒支風道、送風孔板、回風道、回風口、新風口、新風道、廢排風扇等組成。2） 制冷系統(tǒng)動車組空調制冷系統(tǒng)采用蒸汽壓縮式制冷方式，蒸氣壓縮式制冷機主要有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器四部分組成，并用管道連接成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)， 制冷劑在一個封閉的系統(tǒng)中，只消耗壓縮機的功就

9、能反復地實現(xiàn)制冷劑由液體變?yōu)檎魵?，再由蒸氣變?yōu)橐后w的相態(tài)變化，并通過這種相態(tài)變化將低溫處的熱量轉移到高溫處去，這就是蒸氣壓縮式制冷的工作原理，如圖所示。其工作過程如下： 圖7-4 蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)組成 壓縮機：吸入低溫的制冷氣體，將其壓縮為高溫高壓的制 冷氣體后送出。冷凝器（室外熱交換器）：用室外送風機送入的室外空氣對高溫高壓的制冷氣體進行冷卻，使其形成常溫（約50）的高壓制冷液。制冷劑干燥器：吸收制冷液中的水分。 毛細管：利用通道面積小的阻力管，使高壓制冷液變?yōu)榈蛪旱臍庖夯旌蠣顟B(tài)。制冷劑在減壓的同時溫度也將下降。 蒸發(fā)器（室內熱交換器）：低溫、低壓的氣液混合制冷劑，與通過室內熱交換器室的室

10、內空氣進行熱交換的同時變成氣體。此時，室內空氣的熱量被制冷劑吸收，使溫度下降。該冷風吸收車體的熱負荷（換氣、日照及車內外溫度差等）和人體所產(chǎn)生的熱量而變成暖空氣，并被再次送入室內熱交換器。氣液分離器：分離制冷氣體和液體。 3）供熱系統(tǒng)一般而言，供熱系統(tǒng)通常由空氣預熱器和地面空氣加熱器組成。4）動車組空調系統(tǒng)的工作過程 冷氣運行時，從回風道吸入的車廂內空氣與從供氣裝置通過送風道送入的新鮮空氣混合，通過設置在空調裝置回風口的車廂過濾器，在車廂熱交換器進行熱交換，冷卻為冷氣。該冷氣從車體側風道送風口吹入車廂，向乘客提供清涼的感覺。暖氣運行時，從回風道吸入空氣時，同樣與新鮮空氣混合，通過設置在空調裝置

11、回風口的過濾器，由電熱器加熱，通過與冷氣時同樣的路徑，向乘客提供溫暖的感覺。 2、典型動車組空調系統(tǒng)（1）總體構成1）概要車底安裝的空調裝置為每節(jié)車廂臺、換氣裝置為每節(jié)車廂臺。與設置在車體內部的風道相連接，在車廂、通路部設出風口及返回口。車內的排氣則通過在車廂、通過臺及駕駛室的排氣口、導入到車底排氣風道。3、6號車廂內設置有空氣凈化機。駕駛室設單獨的空調裝置及車內壓釋放閥。動車設有牽引電動機冷卻用電動送風機及風道。衛(wèi)生間內設置直排車外的廢排通道。供熱方式采用裝入空調系統(tǒng)的電加熱裝置。 空調裝置在車底的布置見圖7-4及圖7-5所示。2）換氣為改善夏季室內空調環(huán)境、降低新鮮空氣吸入溫度、采用從連續(xù)

12、換氣裝置的前位一側吸入新鮮空氣的方式。這其中、為避免奇數(shù)號車洗手間臭氣進入（新鮮空氣）、所以廢除新鮮空氣進氣口的下面,在新風進氣口上部側面開口并設金屬網(wǎng)。新鮮空氣進氣口的吸入面積、奇數(shù)號車和偶數(shù)號車為大致相同的開口面積。車底蓋板內的外部空氣作為新鮮空氣被吸入，為降低新鮮空氣溫度、新鮮空氣吸入口橫側的側裙板上設置有整流板。 圖7-4 空調及換氣裝置的布置圖7-5 司機室空調、客室空調及換氣裝置在底架下位置地板中間的新鮮空氣風道、為防止由于車廂地板因下方的風道內流體激振引起的振動傳遞、應盡力擴大風道面積、降低風道內的流速。另外、針對帶洗手間的車廂、結構上把洗手間排氣風道和新鮮空氣風道一體化、通過風

13、道內的隔板將新鮮空氣和洗手間排氣分開、通過分別擴大各風道的面積、降低管道阻力損失、使安裝作業(yè)更為簡化。車廂排氣、是從座席置腳臺部分的排氣口導向地板中間的返回風道。通過臺的排氣通過設置在配電盤橫側等的排氣口導入地板下的返回風道。地板下返回風道回風的一部分被導向車底的連續(xù)換氣裝置、排出車外。配電盤橫側等的排氣口、為確保返回風量，盡可能擴大了面積。（2）客室空調裝置1）總體布置客室空調系統(tǒng)是設置在客室地板下部的2臺小型、輕量化的空調裝置?？照{裝置的外觀如圖7-6所示?？照{裝置的送風口與設在客室地板下部的送風道連通，并與頂板位置處的送風口連通；回風口與吸入車內空氣的回風道連接。圖7-6 客室空調裝置外

14、形圖輸送冷氣時，從回風道吸入的客室內空氣與從供氣裝置通過送風道送入的新鮮外氣混合，通過設置在空調裝置回風口的車廂過濾器，與室內熱交換器進行熱交換，冷卻為冷氣。該冷氣從車體兩側風道出風口吹入客室，向乘客提供冷風。在氣溫為33、濕度為80及M2車150乘車時（150人乘車時），客室溫度可保持在26以下；在氣溫為40、濕度為55及M2車100乘車時（100人乘車時），客室溫度可保持在28以下。輸送暖氣時，從回風道吸入空氣時，同樣與新鮮外氣混合，通過設置在空調裝置回風口的過濾器，由電熱器加熱，通過與冷氣相同的路徑，向乘客提供暖風。在氣溫為-15時，客室溫度可保持在20以上。為提高可維護性和簡化室內熱交

15、換器以便于排水盤、排水泵的清潔工作，擴大了空調下部檢查孔，并將檢查孔蓋和排水盤一體化設計，使得室內熱交換器、排水盤、排水泵的清潔更加容易。另外，安裝了室外過濾器以便防止熱交換器污損。室內外過濾器均采用無紡布材料的過濾器。運行及功率的控制，由空調設備自備逆變器進行。2） 基本技術規(guī)格 型 號：EU651(結構見圖7-6所示) 安裝方式：準集中式、底架下安裝 電源主電路：單相交流，50Hz，400V+24/-37%（變頻器輸入，電加熱器輸入）。變頻器1（VVVF）輸出：3相，40Hz/125V70Hz/200V（壓縮機用）。變頻器2（CVCF）輸出：3相，60Hz/200V，65Hz/215V（送

16、風機用）。控制電路：單相交流，50Hz，100V，及DC100V 冷氣控制方式：逆變器頻率控制及壓縮機運行臺數(shù)控制。 暖氣控制方式：電熱器多級控制。 冷氣能力a. 標準條件下為37.21kW（32,000kcal/h）/臺以上。b. 超負荷條件下為29.07kW（25,000kcal/h）/臺以上。 暖氣能力：24kW/臺以上 循環(huán)風量：65m3/min（以65Hz運行時） 60m3/min（以60Hz運行時） 輸入功率 制冷時：約20.0kW；制熱時：約22.0kW 制冷劑 R22 質量 約730kg噴漆顏色 主框架、外罩：不銹鋼制無噴漆室內送風機：蒙賽爾色 室外送風機：黑色 壓縮機：黑色變

17、頻器、冷凝器：無噴漆接觸器盤1、2：無噴漆3）空調裝置本體構成（1）電動壓縮機2臺（2）室外電動送風機2臺 （3）室內電動送風機1臺（4）室外熱交換器1個 （5）室內熱交換器1個 （6）電加熱器1個 （7）高壓壓力開關個（8）低壓壓力開關個（9）制冷劑干燥器個（10）止回閥個（11）電磁閥個（12）電磁接觸器個（HK1HK2HK3）（13）電磁接觸器個（CFK1,CFK2）（14）電涌吸收器個（SD-N1235用）（15）電磁接觸器個（CHK,CPK1,CPK2）（16）電涌吸收器個（SD-N50用）（17）電磁接觸器個（IVK）（18）電涌吸收器個（SD-N95用）（19）過電流繼電器個（C

18、POCR1CPOCR2）（20）過電流繼電器個（EFTHCFTH1CFTH2）（21）空氣過濾器個（回風用）（22）空氣過濾器個（室外熱交換器用）（23）排水泵個（24）漂浮開關個（排水高度檢測用）（25）配線用連接器插座（和車體側面裝配線連接用），如表7-1所示。表7-1 配線用連接器型號名稱個數(shù)備考接點大小GTC2A-32-M9PC1主電路用芯JL06-2A28-M1PC1控制電路用1627芯（3）司機室空調裝置1）總體布置司機室設置了司機室專用的空調裝置，如圖7-7所示，系統(tǒng)圖如圖7-8所示。該制冷裝置、采用逆變器方式，作為輸入電源接受交流V，和主回路控制回路一起在裝置內進行直流變換驅動

19、?？照{裝置由室外機、臺室內機、電源箱、變壓器、控制面板個部件構成。電源是由主變壓器輔助(3次)繞組供給的單相400V50Hz、通過司機室的空調主斷路器(C輸入到用于司機室空調的變壓器。用于司機室空調的變壓器將輸入的電壓降壓至單相交流電的288V、12V，分別輸出到各個逆變器，變換為直流電，如表7-2所示。表7-2電源種類電源種類電壓負荷主電路DC228V用于驅動壓縮機控制電路DC12V用于控制冷凝器、通風機電機、冷卻風扇等 通過控制面板的風量切換開關、可以進行三級的風量切換(High、Medium、Low)并使用溫度調節(jié)紐設定溫度。司機室空調的控制在電源箱內的控制裝置中進行，通過對由熱敏電阻(THF1、THF2)得到的室內機吹風口的空氣溫度和由控制面板提供的設定溫度進行比較來實施控制。圖 7-7 司機室空調裝置布置圖7-8 司機室空調裝置系統(tǒng)圖2） 司機室空調裝置規(guī)格 表7-3 空調裝置額定規(guī)格及性能項 目性能備 注主回路單相AC400V50/60HzDC288V壓縮機驅動用控制回路單相AC400V50/60HzDC12V送風機、繼電器驅動用制 冷容量3045kcal/h26090kcal/h室外熱交換器