论述地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析

论述地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析

李宁宁

成都地铁运营有限公司 四川 成都 610000

摘要：在以往的地铁建设工作中，地铁建设的工作重点集中在线路的开发以及通行速度的提升中，地铁通风空调系统的运行能耗问题并未被广大地铁环控设计工作者重视。地铁通风空调系统关系到能源消耗问题，是节能减排工作中不可忽视的重要部分。地铁空调系统运行能耗约占总能耗的30%~40%。基于此，本文对地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析进行研究，以供参考。

关键词：地铁车辆;空调系统结构;典型故障

引言

地铁车辆在实际运行过程中所涉及到的系统较多，其中空调系统应该是地铁车辆行驶过程中的基础性系统之一。地铁车辆自身运行特征及车厢内人员数量，决定了空调系统在地铁车辆内所具有的作用。所以提高地铁车辆空调系统的设计质量，逐步对地铁车辆空调系统在实际运行中所具有的问题进行完善，在满足人们出行的情况下，为人们提供更加完美的地铁车辆环境。

1空调机组的工作原理及制冷系统的工作过程

车厢内的空气通过车顶的回风口吸入空调机组内，在蒸发器前与外界新风混合，经过过滤后，在通风机的作用下，经过蒸发器，被冷却、干燥后，通过主风道均匀地送到车内。在制冷循环中，压缩机通过蒸发器吸入制冷剂后压缩成高温高压的蒸汽，排入风冷冷凝器，然后和外界空气进行热交换，释放出热量冷凝成高压的液体，之后经毛细管节流降压后变成低温低压液体，进入蒸发器，并且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，完成一个制冷循环。制冷剂不断地从室内吸收热量，在室外放出热量，以便达到使室内降温、除湿的效果。

2关键技术

2.1供电及其控制技术

PLC自动控制系统允许地铁车辆中每辆车辆的两个空调单元主回路的集中电源和自动控制，即以较弱的功率手动操作强大的电气开关，以避免触电的危险，并在风扇、冷凝风扇和压缩机之间进行顺序联锁保护(即，前面的电动机不运转，后面的电动机禁止启动，从而保护后面的电冷凝风扇和压缩机的配电电路图见图3，PLC控制接触器线圈。

2.2制冷故障处理

压缩机压力异常，压缩机过流，冷凝风机过流。都会发生制冷故障，首先检查冷凝风机接触器，冷凝风机热继电器是否动作或损坏。压缩机接触器和热继电器是否动作或损坏。在制冷时，吸入和吹出的空气温差约为8～10℃时为正常。确认空调机组是否有异常振动、异常噪音，同时注意电流读数。用电流表测定压缩机运转电流值三相是否平衡。当压缩机或冷凝机出现过电流时，可以用万用表测量来判断是线路或设备出现问题，发现故障排除后PLC会自动再启动一次，在120S以内，如仍出现故障，PLC会锁死故障，同时触点动作给ＲIOM发出故障信号，即使又恢复正常后，仍不能进行制冷，需断开空调启动转换开关HVACCS后延时五秒再闭合，才可重新进行制冷。如发生压缩机压力异常故障后，系统认为是严重故障，只要发生一次即动作给ＲIOM发出故障信号，压缩机立即停止工作，起到制冷系统的保护作用。同时故障指示灯显示故障部位。必须排除故障后重新开机，系统才能重新进行制冷。

2.3智能技术

PLC自动控制系统不仅可以监控基本风扇、冷凝风扇、压缩机及其设备，还可以使空调系统更加智能化。例如，通过网络负荷信息，您可以选择智能处理，自动选择是否打开强通风模式，增加室内通风量，从而使室内温度更快、更舒适。通过网络负荷信息，您可以确定空调机组空气阀的开关大小，从而控制新风量和回风量，以及控制冷却效果。互联网辅助逆变器的工作状态信息使您能够确定列车辅助逆变器是否正常工作，从而通风列车，并确定是否打开列车紧急通风逆变器以保护乘客安全。列车首次通电时，室温大小可以决定是打开预冷模式(空调单元压缩机完全启动)，还是快速降低室温。

3地铁暖通空调系统的能耗现状

地铁通风空调系统设备众多、管线交错、控制逻辑关系复杂。同时又和其它机电专业的管线同步交叉施工，在施工的过程要协调好本专业各种管线之间、本专业与其它专业管线之间的空间布置等问题，使得管线的布置走向尽量平直顺畅，以达到设计要求。因此将地铁通风空调工程的实施，需要施工工人具备起较强的专业技术能力。然而现在多数施工工人技术水平较低，不能很好的处理各种管线的关系，在实际的施工过程中管线随意交叉转弯，大大增加了管路的阻力，使得后期的运行能耗增加。这一现象的存在与施工单位没能及时对施工人员进行有效培训有着必然的联系，因为在很多施工单位看来，无论对施工人员进行如岗前的培训，还是入岗后的培训，都既费时又费力，所以培训工作没能得到落实，施工人员的专业技术操作能力也就没能得到提升。施工单位的这一想法是完全错误的，对施工人员进行培训有利于施工人员具备起一定的安全意识，使施工人员通风空调技术有较多的了解，进而减少施工过程中错误的发生，确保施工的质量，有利于通风空调系统的长期运行。

4地铁空调系统改进措施

4.1对施工工人进行培训，并监督工人工作

很多施工本身的专业技术能力不足，进而难以理解地铁通风空调设计图纸，为施工工作的开展带来较大的麻烦。地铁通风空调系统的设备众多、管线交错、控制逻辑关系复杂，因此，施工工人必须掌握操作相关的专业技术能力，才能将安装的工作完成。为使施工工人具备起专业操作能力，管理人员有必要对施工工人进行如岗前和在岗时的培训，并在工人实际的施工过程中，监督工人工作。例如，施工单位在施工工作开始之前，通知全体工人进行入岗前的培训，并监督工人按时来到培训场所。施工单位可以从请当地有名的专业技术人员来到工人的培训场所为工人讲述专业技能知识以及现场具体操作方法。

4.2过度季节新风方案

根据季节性的外部气候条件，利用这些天然资源不仅可以解决地铁系统的温升问题，还可以大大降低功耗。您可以将冷水直接发送到空调系统，也可以在冷却塔中免费制造冷水，然后将其发送到空调单元或风扇线圈中，从而降低系统的总体能耗。如果室外空气焓大于室内空气焓，则使用最小室外气流，并且必须满足每个房间的最低室外空气要求。如果室外温度低于室内温度，且室外空气焓小于室内空气焓，则使用最大室外空气工作方式可以补充空调系统冷却不足的情况。

4.3风水联动运行控制策略的研究

地铁车站大系统采用全空气一次回风系统，水系统采用分集水器旁通的一次水系统变流量系统。以往BAS系统往往只有全新风、小新风、通风几种简单的运行模式，而且水系统变流量只靠末端电动二通调节阀开通进行水量变化调节，大系统、水系统的控制各自相互独立，控制模式简单，运行能耗大。采用风水联动运行控制，大系统组合式空调器、回排风机采用变频设备，水系统的冷冻水泵、冷却水泵采用变频设备。通过对室内外空气的温度、湿度、焓值、CO2浓度参数，风管水管的流量、温度、压力状态参数，地铁车站客流量参数，组合式空调器、冷水机组、水泵等设备参数的采集，计算并记录空气处理机组的输出能量趋势，结合系统特性、循环周期、历史负荷数据等推理预测未来系统的负荷。

结束语

通风空调系统作为地铁系统中的重要组成部分之一，其消耗的能源占据能源消耗的很大一部分，若不对该系统的节能工作给予重视，是不利于社会可持续发展的。因此，笔者通过对当今地铁通风空调系统的用能状况进行分析，并且总结出解决这一状况的措施，这些措施地制定有利于促进社会可持续发展，进而为社会的发展做出一份贡献。

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