城市軌道交通車輛的電氣部分-空調(diào)系統(tǒng)

典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)每輛車配置2臺(tái)頂置單元式變頻空調(diào)機(jī)組，每臺(tái)空調(diào)機(jī)組額定制冷能力為42kW。每個(gè)壓縮機(jī)配備一個(gè)變頻器，變頻器通過與空調(diào)控制器進(jìn)行通訊，接收空調(diào)控制器提供的信息自動(dòng)調(diào)節(jié)程序，從而對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)速?？照{(diào)機(jī)組分別布置在車頂?shù)乃姆种患八姆种?。采用兩端送風(fēng)兩端回風(fēng)的方案，為客室及司機(jī)室提供降溫、除濕處理后的新鮮空氣，滿足乘客乘坐及司機(jī)駕駛的舒適性要求。一、空調(diào)機(jī)組典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)（一）空調(diào)機(jī)組主要組成部件空調(diào)機(jī)組各零部件組裝在一個(gè)不銹鋼板制成的箱體內(nèi)，主體分為蒸發(fā)室、冷凝室以及壓縮機(jī)室3個(gè)部分，加蓋板后形成一個(gè)整體?？照{(diào)機(jī)組的箱體和上蓋全部采用SUS304進(jìn)口不銹鋼板制成?？照{(diào)機(jī)組采用兩端送風(fēng)兩端回風(fēng)的形式。4個(gè)新風(fēng)口分別位于空調(diào)機(jī)組的兩側(cè)，每側(cè)2個(gè)，新風(fēng)口裝有新風(fēng)過濾網(wǎng)及擋水百葉，可在車上拆裝新風(fēng)過濾網(wǎng)。新風(fēng)出口處裝有新風(fēng)風(fēng)閥，可進(jìn)行新風(fēng)量的調(diào)節(jié)?？照{(diào)機(jī)組外形圖如圖7-22所示。每臺(tái)空調(diào)機(jī)組的主要部件如表7-3所示：典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)序號(hào)名稱數(shù)量說明1壓縮機(jī)2臺(tái)臥式渦旋式、可變頻2變頻器2臺(tái)

3送風(fēng)機(jī)2臺(tái)離心式4冷凝風(fēng)機(jī)2臺(tái)軸流式5蒸發(fā)器2個(gè)銅管鋁翅片6冷凝器2個(gè)銅管鋁翅片7節(jié)流裝置2套膨脹閥表7-3每臺(tái)空調(diào)機(jī)組所含部件典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)（二）空調(diào)機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)，如表7-4所示。表7-4空調(diào)機(jī)組技術(shù)參數(shù)機(jī)組型號(hào)CK42L/BPG-A05機(jī)組型式頂置單元式（前出前回，兩端送風(fēng)）節(jié)流方式電子膨脹閥制冷額定制冷量42kW額定輸入功率19kW通風(fēng)量≥5000m3/h新風(fēng)量≥1600m3/h車內(nèi)靜壓30~50Pa制冷劑種類R407C充注量2×5.3kg電源主回路3PH380V，50Hz應(yīng)急電源DC110V控制回路DC110V外形尺寸3960×1600×445mm機(jī)組重量＜870kg構(gòu)架材質(zhì)SUS304典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)（四）制冷循環(huán)原理空調(diào)機(jī)組制冷系統(tǒng)采用機(jī)械制冷方法，其系統(tǒng)由壓縮機(jī)、室外換熱器、電子膨脹閥、室內(nèi)換熱器等幾個(gè)主要部件用管道連接起來形成封閉系統(tǒng)。在封閉系統(tǒng)里，由壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓的過熱蒸汽進(jìn)入室外換熱器，經(jīng)外界空氣的強(qiáng)制冷卻，冷凝成高壓液體，進(jìn)入電子膨脹閥降壓成低溫低壓的液體，經(jīng)分流器進(jìn)入室內(nèi)換熱器，吸收通過室內(nèi)換熱器空氣的熱量，蒸發(fā)成為低壓蒸汽，再經(jīng)過氣液分離器被壓縮機(jī)吸入，壓縮成高溫高壓的過熱蒸汽，完成一個(gè)制冷循環(huán)。壓縮機(jī)不斷工作，達(dá)到連續(xù)制冷的效果。制冷回路原理如圖7-23所示。典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)圖7-23制冷回路原理圖司機(jī)室不設(shè)單獨(dú)的空調(diào)機(jī)組。為保證司機(jī)室的風(fēng)量和冷量要求，在司機(jī)室頂和內(nèi)頂板之間設(shè)有司機(jī)室送風(fēng)裝置，用于將鄰近客室空調(diào)機(jī)組處理后的空氣送入司機(jī)室。司機(jī)室送風(fēng)裝置包括司機(jī)室送風(fēng)單元和送風(fēng)口。二、司機(jī)室送風(fēng)裝置典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)（一）送風(fēng)裝置送風(fēng)裝置主要包括送風(fēng)道和送風(fēng)格柵?？照{(diào)機(jī)組送風(fēng)通過送風(fēng)裝置送入客室和司機(jī)室。（二）排風(fēng)裝置客室內(nèi)部分廢氣經(jīng)車頂排風(fēng)裝置排至車外。由于整車送風(fēng)量較大，降低客室內(nèi)正壓，在每輛車客室車頂布置了排風(fēng)裝置。排風(fēng)裝置數(shù)量，A、C車8個(gè)，B車6個(gè)。排風(fēng)裝置外形圖。（三）緊急通風(fēng)裝置緊急通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能提供客室和司機(jī)室通風(fēng)至少45分鐘，且在蓄電池電壓正常的情況下，不應(yīng)結(jié)束應(yīng)急通風(fēng)。三、客室通風(fēng)系統(tǒng)典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)（一）概述1.主要用途及適用范圍BK-G-5003型空氣凈化裝置用于軌道車輛空氣殺菌，消毒，流感控制及有害化學(xué)氣體的分解。2.產(chǎn)品類型（二）主要技術(shù)參數(shù)1.使用環(huán)境條件2.對(duì)環(huán)境及能源的影響光等離子管內(nèi)含有稀有氣體，不可隨意丟棄造成環(huán)境污染。四、空氣凈化裝置典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組的控制模式分為集控模式與車控模式。司機(jī)室通過TCMS來控制整列車的空調(diào)運(yùn)行稱為集控模式。車控器控制單節(jié)車廂內(nèi)空調(diào)運(yùn)行稱為車控模式?？蓪?shí)現(xiàn)預(yù)冷、制冷、通風(fēng)、停止等各種工作模式。預(yù)冷：第一次啟動(dòng)時(shí)快速制冷，新風(fēng)關(guān)閉。達(dá)到設(shè)定時(shí)間或設(shè)定溫度時(shí)轉(zhuǎn)為制冷。制冷：新風(fēng)、回風(fēng)設(shè)定適當(dāng)開度，系統(tǒng)可全冷或半冷運(yùn)行。通風(fēng)：當(dāng)列車在檢修時(shí)，可由檢修人員對(duì)某一臺(tái)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行單獨(dú)控制。緊急通風(fēng)：當(dāng)列車2臺(tái)輔助電源裝置均發(fā)生故障時(shí)，空調(diào)機(jī)組進(jìn)入緊急通風(fēng)模式。五、空調(diào)控制原理典型城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)主要是由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器四個(gè)部件組成，并用管道連接，形成一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，如圖7-1所示。一、蒸氣壓縮式制冷的工作原理空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理圖7-1蒸氣壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)圖1.蒸發(fā)過程：蒸發(fā)過程是在蒸發(fā)器中進(jìn)行的。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，使其周圍的介質(zhì)溫度降低或保持一定的低溫狀態(tài)，從而達(dá)到制冷的目的。2.壓縮過程：壓縮過程在壓縮機(jī)中進(jìn)行，這是一個(gè)升壓升溫過程。壓縮機(jī)將從蒸發(fā)器流出的低壓制冷劑蒸氣壓縮，使蒸氣的壓力提高到與冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，從而保證制冷劑蒸氣能在常溫下被冷凝液化。而制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，溫度也升高了?？照{(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理3.冷凝過程：冷凝過程在冷凝器中進(jìn)行，它是一個(gè)恒壓放熱過程。為了讓制冷劑蒸氣能被反復(fù)使用，需將蒸發(fā)器流出的制冷劑蒸氣冷凝還原為液態(tài)，向環(huán)境介質(zhì)放熱4.節(jié)流過程：節(jié)流閥可以采用又細(xì)又長(zhǎng)的毛細(xì)管來代替。由于冷凝器冷凝得到的液態(tài)制冷劑的冷凝溫度和冷凝壓力要高于蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力，在進(jìn)入蒸發(fā)器前需讓它降壓降溫。空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理（一）制冷壓縮機(jī)壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷裝置中的一個(gè)重要部件，是推動(dòng)制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動(dòng)力，起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣的作用。二、空調(diào)系統(tǒng)的主要設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理1.全封閉活塞式制冷壓縮機(jī)按壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)的組合方式可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。全封閉式制冷壓縮及的特點(diǎn)，是將壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起組裝在一個(gè)密閉的罩殼內(nèi)，形成一個(gè)整體，從外表看只有壓縮機(jī)進(jìn)、排氣管和電動(dòng)機(jī)引線。如圖7-2所示。（1）機(jī)殼。（2）電動(dòng)機(jī)（3）氣缸（4）活塞空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理圖7-2全封閉壓縮機(jī)示意圖

1-連桿；2-電動(dòng)機(jī)繞組；3-電動(dòng)機(jī)定子鐵心；4-轉(zhuǎn)子鐵心；5-偏心軸(主軸)；6-吸氣包；7-排氣管；8-吸氣管；9-氣缸體；10-氣缸蓋；11-活塞；12-過濾器；13-穩(wěn)壓室；14-罩殼空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理2．螺桿式制冷壓縮機(jī)全封閉螺桿式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由壓縮機(jī)的機(jī)體、陽(yáng)轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子及電機(jī)等組成。兩個(gè)互相嚙合的轉(zhuǎn)子平行地安裝在機(jī)體內(nèi)，彼此反向旋轉(zhuǎn)。一般主動(dòng)轉(zhuǎn)子的端面齒形是凸齒，稱為陽(yáng)轉(zhuǎn)子或陽(yáng)螺桿；從動(dòng)轉(zhuǎn)子的端面齒形是凹齒，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。陽(yáng)轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)一般取4:6，以使兩個(gè)轉(zhuǎn)子的剛度大致相等?？照{(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理3.渦旋式制冷壓縮機(jī)渦旋式制冷壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)渦旋盤相錯(cuò)180°對(duì)置而成，其中一個(gè)是固定渦旋盤，而另一個(gè)是旋轉(zhuǎn)渦旋盤，它們?cè)趲讞l直線上接觸并形成一系列月牙形容積。旋轉(zhuǎn)渦旋盤由一個(gè)偏心距很小的曲柄軸驅(qū)動(dòng)，繞固定渦旋盤平動(dòng)，兩者間的接觸線在運(yùn)轉(zhuǎn)中沿渦旋曲面移動(dòng)。它們之間的相對(duì)位置，借安裝在旋轉(zhuǎn)渦旋盤與固定部件間的十字滑環(huán)來保證。如圖7-3所示?？照{(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理圖7-3渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理（二）換熱器用于制冷的換熱器主要有冷凝器和蒸發(fā)器。1.冷凝器冷凝器是制冷系統(tǒng)的主要熱交換設(shè)備，其作用是使從壓縮機(jī)出來的高溫、高壓制冷劑蒸氣在其中向冷卻介質(zhì)（水或空氣）放熱，冷凝成高溫、高壓的過冷液體。如圖7-4所示。（1）冷凝器的類型冷凝器按其冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可以分為水冷式冷凝器、蒸發(fā)式冷凝器和空氣冷卻式（或稱風(fēng)冷式）冷凝器三種類型?？照{(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理（2）制冷劑在冷凝器中的變化制冷劑在冷凝器中從高溫、高壓的過熱蒸氣變?yōu)楦邷?、高壓的液體可分為以下三個(gè)過程。①過熱蒸氣冷卻成為干飽和蒸汽 ②干飽和蒸汽冷卻為飽和液體③飽和液體進(jìn)一步被冷卻為過冷液體空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理2．蒸發(fā)器在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在較低溫度下蒸發(fā)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，利用制冷劑的蒸發(fā)潛熱，吸收被冷卻介質(zhì)的熱量而使被冷卻介質(zhì)的溫度降低，達(dá)到制冷的目的。（1）蒸發(fā)器的類型蒸發(fā)器按冷卻介質(zhì)的不同分為冷卻液體（水、鹽水等）的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器兩種。（2）制冷劑在蒸發(fā)器中的變化①濕蒸氣汽化成干飽和蒸氣②干飽和蒸氣進(jìn)一步過熱成過熱蒸氣空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理（三）熱力膨脹閥1.內(nèi)平衡式熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥是由感溫包、毛細(xì)管、膜片、頂桿、閥座、閥針及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。膨脹閥接在蒸發(fā)器的進(jìn)口管上。內(nèi)平衡式熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)及原理。2.外平衡式熱力膨脹閥當(dāng)蒸發(fā)器的進(jìn)出口壓力差較大時(shí)，就應(yīng)采用外平衡式熱力膨脹閥?？照{(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理圖7-7外平衡式熱力膨脹閥工作示意圖1-彈性金屬膜片；2-閥針；3-彈簧；4-調(diào)節(jié)桿；5-感溫包；6-平衡管；p3—p2使膜片有一向下的推力(感溫包內(nèi)的壓力)；pc蒸發(fā)器出口壓力；p2—彈簧力空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理（四）輔助設(shè)備輔助設(shè)備的作用是保證制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，保證操作的安全可靠。1.分油器圖7-9過濾式油分離器

1-進(jìn)氣管；2-濾網(wǎng)；3-出氣管；4-筒體；5-浮球閥；6-手動(dòng)回油閥空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理2.氣液分離器

圖7-10氣液分離器結(jié)構(gòu)示意圖空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理3.貯液器圖7-11貯液器空調(diào)系統(tǒng)的組成、工作原理4.干燥過濾器圖7-12干燥過濾器1-進(jìn)液管接頭；2-壓蓋；3-濾網(wǎng)；4-干燥劑；5-出液管接頭；6-殼體；7-連接螺栓通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)機(jī)組、風(fēng)道、風(fēng)口、空氣過濾器等部件組成。1．通風(fēng)機(jī)常用的通風(fēng)機(jī)有軸流式、離心式和貫流式三種。一、通風(fēng)系統(tǒng)的組成通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)圖7-14軸流式風(fēng)機(jī)1-葉片；2-機(jī)殼；3-電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)圖7-15離心式通風(fēng)機(jī)構(gòu)造1-吸氣口；2-機(jī)殼；3-葉輪；4-排氣口；5-機(jī)座2．通風(fēng)管道通風(fēng)管道的作用是疏導(dǎo)空氣。（1）主風(fēng)道、回風(fēng)道及排風(fēng)道主風(fēng)道的作用是將經(jīng)過空氣冷卻器或預(yù)熱器處理后的空氣輸送到客室內(nèi)?；仫L(fēng)道是室內(nèi)回風(fēng)使用的風(fēng)道，一端與回風(fēng)口相連，另一端與通風(fēng)機(jī)相通。排風(fēng)道是用來排除車內(nèi)污濁空氣的風(fēng)道，一端連接排風(fēng)口，另一端與排風(fēng)機(jī)相連或與自然通風(fēng)器相連。通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)（2）新風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口及排風(fēng)口新風(fēng)口是新鮮空氣的吸入口。送風(fēng)口是用來向客室內(nèi)分配空氣的。

回風(fēng)口是室內(nèi)再循環(huán)空氣的吸入口。

排風(fēng)口是排除車內(nèi)污濁空氣和多余空氣的出口。通風(fēng)系統(tǒng)和空氣加熱系統(tǒng)3．空氣過濾器空氣過濾器是利用過濾材料將空氣中的懸浮顆粒除掉的設(shè)備。4．緊急通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)代城軌車輛的每輛車均配有一臺(tái)緊急逆變器，在交流輔助電源設(shè)備（SIV輔助逆變器）故障的情況下，緊急通風(fēng)系統(tǒng)立即自動(dòng)投入工作，向客室、司機(jī)室輸送新風(fēng)，維持至少45min緊急通風(fēng)，應(yīng)急供電由蓄電池供給。當(dāng)交流輔助電源供電正常時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。