动车组空调系统故障检修分析

动车组空调系统故障检修分析

王相磊,薛松,刘志强

 中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省  青岛市  266111

摘要：动车组空调系统主要由整体式空调单元、废排单元、压力波保护系统、风扇加热器、消音风道、温度传感器、控制系统组成。系统正常工作时，来自车厢外的新风和车厢内的回风在混合箱内混合，混合风经蒸发舱内的蒸发器或电加热组件处理后，通过送风道送往客室；同时，与新风等量的车内空气经废排风道至废排单元排出车外。空调系统是保证动车组车内环境舒适的重要系统，其检修质量和运用状态的好坏将直接决定动车组列车能否正常运行。基于某动车段高级修基地在动车组调试阶段进行空调系统功能试验时所遇故障，文中根据现场实践对其中常见故障的原因进行分析并对处理办法进行总结。

关键词：动车组运行；空调系统；故障分析；故障检修

1常见故障及原因分析

在某动车段高级修基地检修的动车组中随机选取10个标准组作为研究对象，在调试作业中共发现79件空调系统故障。其中制冷剂环路故障7件、各类风机装置故障8件、压缩机故障4件、气动风门故障29件、电动风门故障5件、风扇加热器故障6件、温度传感器故障5件、紧急逆变器故障5件、其他故障10件。据此下文将分别对上述不同类型的常见故障的产生原因进行总结分析。

1.1制冷剂环路故障

动车组空调系统使用HFC（氢碳氟化合物）制冷剂R-407C，与传统制冷剂相比不含氯元素，对环境影响更小。在蒸发器、冷凝器中分别完成与混合风、车外空气的热量交换，起到对混合风的冷却效果。制冷剂环路常见故障主要分为制冷剂环路堵塞及制冷剂泄漏2类，二者共同的故障现象一般表现为：空调机组工作时压缩机内制冷剂的压力明显低于正常值、视液镜中有气泡出现等。其中堵塞故障一般发生在环路的液路部分，具体位置主要有干燥过滤器和膨胀阀。

（1）干燥过滤器由分子筛、活性氧化铝、金属过滤器组成，安装于冷凝器出口外侧，能够过滤灰尘、锈和铜焊微粒等固体杂质，还能够吸附制冷剂环路中的水分和酸性物质。如长时间使用，则可能出现由杂质堆积过多所导致的堵塞故障。

（2）膨胀阀用于降低液态制冷剂压力并调节制冷剂流量，如果阀内堆积杂质过多会阻碍制冷剂流通循环。制冷剂环路中若存在堵塞则会使蒸发器、压缩机内制冷剂量不足，进而严重影响制冷效果。制冷剂泄漏现象多数发生在钎焊接头、管接头、各类阀、视液镜及密封垫处，这些部位在车辆运行过程中，由于长时间承受车辆及空调系统本身的振动会出现松动、破损甚至开裂，导致制冷剂从这些漏点泄漏挥发。

1.2压缩机故障

压缩机位于冷凝舱内，作为制冷剂环路系统的动力来源，负责将蒸发后的气态高温低压制冷剂压缩为高温高压制冷剂，以便进入冷凝器进行热交换。在实际运用及检修中，压缩机除极少数情况下发生内部配线故障或由于润滑不良造成电机卡死故障外，其本身并不易出现功能性损坏，但可能会由于以下几点原因，导致压缩机无法正常工作：

（1）高压/低压传感器故障，错误输出环路中高低压压力值，使得系统自动控制安全切断开关、切断制冷剂环路。

（2）高压/低压安全切断开关故障，切断制冷剂环路。

（3）冷凝风机故障或冷凝器表面污垢堆积过多导致空气流通差、散热不良、冷凝舱内温度升高，使压缩机内部温控器断开而无法运行。

压缩机在工作中，还会出现异音情况，异音产生的原因主要有2点：

（1）压缩机与底盘的安装螺栓松动、缺失，导致压缩机固定不牢固。

（2）安装于压缩机吸气和排气管路上的吸气/排气管路减震器故障，使得压缩机产生的振动及噪声沿硬管系统传递而无法被衰减吸收。

1.3气动风门故障

为了在动车组高速通过隧道或列车交会等工况下保持车内空气压强的稳定，列车在各新风入口格栅及废排单元处均设有能够实现快速开闭动作的气动风门。控制系统根据检测到的列车内外压差值及压差持续时间等数据，通过KV电磁阀控制动作气缸打开或关闭风门（A管充气为打开，B管充气为关闭），并监测安装在气缸侧面的磁感应开关发出的反馈信号，判断气动风门开闭状态，如图2所示。

图2气动风门工作原理图

由于实际运用中气动风门开闭频繁、风门关闭时冲击力大、气源不够清洁干燥等原因，容易造成KV电磁阀内部损坏、被杂质堵塞或与气管连接处的直角弯头泄漏，情况严重时将导致气动风门无法正常开闭，影响列车空调系统的压力波保护功能。另一方面，长时间的使用也会使磁感应开关偏离预设安装位置或造成磁感应开关损坏、磁感应开关连接线插头被腐蚀等情况，使空调控制系统无法接收到正确的反馈信号，出现“假故障”。

1.4其他常见故障

除上述故障外，在动车组空调系统功能试验过程中还存在一些其他常见故障，总结见表1。

表1空调系统其他常见故障

2故障处理方法

针对前文梳理分析的空调系统常见故障及其原因，提出相应的处理方法如下：

2.1制冷剂环路故障

由于干燥过滤器或膨胀阀堵塞引起的，需更换对应的堵塞部件。由于制冷剂环路存在泄漏，需要检查制冷剂环路定位泄漏部位，当泄漏点在管接头、法兰面等位置时，重新紧固相关部件的连接螺栓即可修复；当泄漏点在钎焊接头时，则要重新钎焊损坏部位。

2.2压缩机故障

当监测发现高压/低压传感器故障导致制冷剂环路被切断时，需更换故障的压力传感器。当高压/低压安全切断开关故障导致误切断制冷剂回路时，尝试复位安全切断开关，无效则更换处理。如因冷凝设施散热不良使压缩机过热而停止工作，则应重点确认冷凝器翅片表面清洁无污垢，否则进行清洁。当压缩机工作存在异音时，需分别检查压缩机与底盘的安装螺栓是否松动缺失、压缩机吸气/排气管路减振器状态是否正常，不良时重新紧固或更换。

2.3气动风门故障

打开新风门或废排风门盖板，检查KV电磁阀能否正常动作，不动作时首先检查直角弯头有无漏风现象，存在漏风时重新连接紧固，如KV电磁阀供风正常但仍不动作，则更换处理。如果电磁阀动作正常，但监测系统显示反馈信号故障，可根据故障实际情况采取调整磁感应开关位置、更换磁感应开关连接线插头、更换磁感应开关等方式处理。

2.4其他故障

其他易发生故障的部件如电动风门伺服电机、电动风门滑动变阻器、风扇加热器、温度传感器、紧急逆变器等，工作原理相对简单，通常对故障零部件更换即可。

3结论

综上，本文总结了动车组空调系统功能试验中常见的故障及其原因，并有针对性地提出了在现场检修中快速可行的处理办法。虽然文中的研究是基于高级修的检修作业，但得到的故障分析结论和提出的处理方法对于动车组日常性的运用检修和应急处置同样具有借鉴意义，有助于提高各级检修中空调系统的检修质量和检修效率。

参考文献：

[1]韩涛.动车组客室空调系统故障检修分析[J].南方农机,2020,51(03):95.

[2]郭都,石振涛,于喜洋.降低CRH380B型动车组空调故障率课题攻关[J].人民交通,2019(09):66.

[3]王川,张珍文,安帅.聚类支持下决策树模型在动车组空调故障检测中的应用[J].中国新技术新产品,2018(13):15-16.

[4]聂许超.基于可靠性分析方法的动车组检修方式研究[J].江苏科技信息,2018,35(02):45-48.

[5]姜陈,周斌,廖小东.基于BP神经网络的动车组客室空调故障识别与预警研究[J].铁道标准设计,2018,62(02):173-179.