动车组空调排水泵故障分析及优化设计

动车组空调排水泵故障分析及优化设计

王文宇 李恒飞 刘春郑 刘虹麟 付殿波

中车长春轨道客车股份有限公司检修运维事业部工程技术部 吉林长春 130062

摘要：现如今，我国的科技在不断的发展，社会在不断的进步，我国的科学技术在不断的发展进步。本文分析了夏季高温季节动车组空调机组排水泵异常故障造成空调停机的原因，对空调排水泵滤网及安装结构提出优化设计方案，重点是提高滤网结构强度及增加网格目数、改进滤网安装结构，达到有效消除故障及隐患、改善旅客乘车环境、确保动车组安全运行的目的。

关键词：动车组；空调排水泵滤网；优化设计结构

引言

针对各型动车组运营中发现的司机室空调制冷剂泄漏问题，对相关空调管路设计、质量管控、装配方面进行分析，并提出改进措施。

1空调机组概况

地铁车辆客室空调机组为顶置式薄型单元式空调机组，各零部件组装在一个不锈钢板制成的箱体内，加盖板后形成一个整体。机组箱体结构分冷凝腔、压缩机腔和蒸发腔。离心式蒸发风机、蒸发器安装在蒸发腔，轴流式冷凝风机、冷凝器安装在冷凝腔。每节车安装2台客室空调机组，分别布置在车顶两端。空调采用下送下回方式，空调机组处理后的空气经贯穿整节车厢的风道和均匀分布的出风口送入客室。新风从机组箱体两侧导入。新风和回风在回风腔内混合，经回风滤尘网过滤后，由蒸发器冷却并通过蒸发风机送入客室内，使室内温度缓缓下降，并使其维持在较舒适的范围内。空调机组的室外冷凝风从机组顶部进入，通过冷凝器后，再从机组两侧面排出。空调通风系统风道布置在客室顶板以上，采用静压送风方式，空调机组下部出风、下部回风，静压风道贯通整车，风道回风口与客室内顶板上回风格栅相连，车内部分空气经回风口回到机组和新风混合，风道送风口与客室内顶板上送风格栅相连，通过送风格栅将空调处理过的空气均匀送到客室内。地铁电客车每节车设有1个空调控制柜，柜内设置1台控制盘，控制本车2台空调机组。空调系统的启停与模式转换可通过2种方式实现：（1）通过空调控制柜内的本机控制触摸屏实现；（2）通过车辆TCMS集中控制实现。空调系统运行模式包括：自动、半冷、全冷、通风、半暖、全暖6种模式。在实际运用过程中，针对此规格空调机组因设计、安装及线路环境等因素存在的问题进行了改进优化。

2原因分析

2.1滤网脏堵分析经现场调查，出现故障的排水

泵滤网内、外部均有淤泥污物，内部淤泥污物厚度大约在2～3mm左右，部分排水泵口滤网外部淤泥污物聚集较多。分析发现滤网容易积淤泥污物的原因是运行过程中高铁线路上的扬尘进入空调机组蒸发区内与冷凝水混合形成淤泥污物。车厢内有灰尘及絮状脏物，从客室座椅下的空调回风口风道吸入空调机组内，再经过蒸发器滤网附着在滤棉表面，车组在运行中由于震动会有部分脏物掉落在排水盘内。如果淤泥污物不能及时随着冷凝水排到空调机组外，堆积越多，越易堵住滤网，甚至会堵塞排水泵口。

2.2底部接水盘的排水孔脏堵

空调机组蒸发器底部排水盒的排水孔出现脏堵，冷凝水通过排水孔向外流动的阻力增加，排水盒水位升高，当排水孔严重阻塞时，冷凝水甚至会漫过排水通道，溢出到离心风机安装支座，离心风机将冷凝水卷入风道，造成漏水。尤其是在雨季，短时间内降水量巨大，也会进一步加大冷凝水通过排水盒向外排出的阻力，造成排水不畅，从而加剧漏水。

2.3冷凝水在蒸发器结霜问题

初步分析为空调持续制冷，温度太低导致结霜现象。将空调模式打到“全冷”，车内温度迅速降低，在TCMS空调界面可看到回风温度降到13℃。回风温度太低导致混合风的温度低，在蒸发器跟冷媒进行冷量交换时，冷媒的冷量未被充分带走，导致蒸发器温度逐渐降低，混合风中的水分，经过蒸发器时在其上液化后结霜。随后将空调运行在“通风”模式，只有蒸发风机工作，冷媒不再制冷。混合风经过蒸发器，蒸发器温度逐渐升高，此时，蒸发器上的冰霜融化，大量冷凝水产生，部分冷凝水被吹到蒸发风机处。经过多次试验，空调“全冷”模式下导致蒸发器结霜的根本原因为当客室温度降到很低后，冷媒继续工作进行制冷，最终使冷凝水在蒸发器结霜。蒸发器结霜会严重影响空调制冷效率。转“通风”后，融化的冷凝水被蒸发风机吸进风道，在风道内积聚，最后会导致送风过程中夹带冷凝水进入客室。

3解决措施

3.1提高排水泵滤网强度

原排水泵滤网的规格为16×16目，丝径为0.45mm。拆卸下排水泵滤网，发现滤网底部有凹陷现象，滤网强度明显不足。为了提高排水泵滤网底部的强度，降低排水泵将排水泵滤网吸附的可能性，在排水泵口处的滤网外侧增加一个挡板，使排水泵不直接从口部滤网处吸水，让水从滤网四周渗入，使排水泵与滤网之间有足够的吸水空间，避免滤网被吸附在排水泵管口造成脏堵。排水泵口挡板采用0.8mm厚钢板，材质与原滤网盒体一致，既保证了滤网底部的刚度，同时也不会对接水盘拆装过程产生阻碍影响，满足日常维护操作要求。

3.2漏水原因分析的应对措施

依据空调维护手册，排水盒的清洗周期为一年。在出现频繁漏水后，我司技术人员将清洗周期改为半年一次，但效果有限。后经与空调供应商共同研究，决定用堵板封死送风腔一侧的排水孔，彻底消除因此处脏堵和密封不良引起的冷凝水飞溅，堵板密封好后无需再进行相应维护。并加大对送风腔的清洁力度，彻底的清除送风腔内积攒的灰尘、混合风滤网丝絮等杂质。

3.3对空调机组设计的建议

虽然经过努力，SCS动车组出风口漏水的问题最终得到解决，但对于运营方来说，希望此类问题能在设计生产制造阶段即已消除，为此，针对以上问题，提出一些空调设计上的改进建议。1)在设计阶段，尽可能保证空调机组箱体与车体顶部有足够的空间距离，以保障空调的冷凝水能够顺利流出。2)在保证冷凝水不被“负压”吸入送风腔的前提下，取消或者改进排水盒设计，避免混合风过滤棉絮状物对排水盒排水孔的阻塞，以致冷凝水不能够顺利排出。3)避免产生类似蒸发器下方的细微缝隙，可采用密封等级更好的材料或者更合理的工艺规避此类问题。

3.4改进排水泵滤网安装方式

将滤网的安装方式由螺钉安装改为快开锁紧固，利用原滤网安装孔固定2个快开锁支座，并增加限位结构，防止快开锁支座转动。用不锈钢铆钉将搭扣铆接在快开锁支座上，圆形一字头螺柱安装在滤网上，利用固定挡圈防止螺栓在拆装时脱落。拆装滤网时，只需将圆形一字头螺柱逆时针旋转1/4圈，就可以拆卸滤网，安装时反向操作。

结语

地铁车辆空调机组正常运行必然会产生大量冷凝水，冷凝水的排水要重点考虑。空调机组的设计与安装要避免产生冷凝水结霜和排水不畅问题。同时要考虑超高线路对空调机组排水的影响。在运用过程中，要因地制宜对空调机组功能进行优化改进。

参考文献

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