城轨车辆空调系统.doc

Ⅰ–125空调系统空调系统第一节第一节概述概述一号线车辆的每节车配有两立的车顶一体式空调机组，用于客室、司机室的通 风和空调，每节车两台机组的运行由一个 FPC20/2 控制板来控制带司机室的 A 车还配 有独立的司机室通风机，可通过手动旋钮对风量做多级调节 正常情况下，由空调机组提供给每节车的总风量为 8500m3/h，在列车交流供电失效 的情况下，提供客室和司机室紧急通风约 45 分钟，全部为新风 在自动模式下，每节车的控制板根据环境气候条件来决定机组的工作方式，并自动 调节机组的制冷量，保证客室的温度不高于 27℃，相对湿度不大于 65%空调机组的出 风口与车内主风道通过软风道连接，空调机组处理后的空气经车内主风道由送风口送达 客室，起到调节车内空气温度、湿度的目的 单元式空调机组具有结构紧凑、体积小、互换性好的特点，由于主要部件集中布置， 缩短了连接管路，可减少管路的泄漏，且便于在车顶的检修和维护第二节第二节组成和工作原理组成和工作原理一一. 车顶一体式空调机组的组成车顶一体式空调机组的组成 一号线车辆的空调机组由空气处理室和压缩机/冷凝器室两部分构成，并被组合在一 个不锈钢制的箱体内，通过四个安装座，与减震垫一起被固定在车顶上。

包括连接软风 道在内的尺寸为：长×宽×高为 2950×1850×455mm，每台机组的重量为 889kg图 7-1 空调机组结构空气处理单元主要包括的部件有：回风调节板、新风调节板、蒸发器、送风机、紧 急逆变电源、制冷管路电磁阀、热力膨胀阀、空气挡板调节用电磁阀、温度传感器、新 风气动风缸、回风气动风缸、新风百叶窗、新风过滤器（金属材料） 、混合空气过滤器 （无纺布材料）等压缩机/ 冷凝器室空气处理室冷凝风机冷凝器新风吸入口混合空气过 滤网安装座Ⅰ–126图 7-2 空气处理室压缩机/冷凝器室主要包括的部件有：1 个螺杆式压缩机、2 台冷凝风机、2 个冷凝 器、4 个压力开关、1 个压缩机卸载阀、贮液器、干燥过滤器、湿度/流量显示器、图 7-3 压缩机/冷凝器室送风机电机新风调节挡板回风挡板回风调节风 缸蒸发器新风过滤网液体管路电 磁阀压缩机压缩机排 出口控制压力引 入点压缩机接线 盒冷凝器低压压 力开关冷凝风 机电机控制压 力开关自动高压 压力开关手动高压 压力开关减震管Ⅰ–127主要部件： 1.制冷压缩机 制冷压缩机的作用是将来自蒸发器的低温、低压气态制冷剂压缩成高温、高压的气 体。

空调机组的制冷压缩机采用的是全封闭螺杆式压缩机，压缩机、螺杆机构及供油系统组 装在一个密封的机壳内螺杆式压缩机具有结构简单、易损件少、压比大、对湿压缩不 敏感、平衡性能好等特点 空调机组采用的是双螺杆制冷压缩机，机体内装有一对相互啮合、具有旋向相反的 螺旋形齿的转子，其齿面凸起的转子称阳转子，齿面凹进的转子称阴转子，齿槽、机体 内壁面和端盖等共同构成了工作容积 由于螺杆具有较好的刚性和强度，吸、排气口又无阀片，故一旦液体制冷剂通过时， 不容易产生“液击” 2.冷凝器和冷凝风机 冷凝器为主要的热交换设备，高压、过热的制冷剂蒸汽在冷凝器中放出热量后，凝 结成饱和液体或过冷液体 车辆用空调装置采用的是空气冷却式冷凝器，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动， 制冷剂放出的热量被空气带走检修过程中需定期清扫和清洗冷凝器，其目的是增强换 热器的传热系数，提高制冷剂和管壁间的换热系数，保证机组的正常运行和设计的制冷 量 为了增强换热时的空气流动循环，空调机组采用强迫通风的对流冷却，并通过两台 轴流式风机来强化制冷剂在冷凝器中的凝结放热过程 两台轴流式风机通过引接高压处的压力，由控制器根据压力变化情况来控制风机的 启停和运转台数。

3.蒸发器 制冷剂在蒸发器内吸热汽化，制冷剂在蒸发器内由液态变成气态，制冷剂在蒸发器 内为汽化吸热过程在蒸发器中，来自膨胀阀出口处的制冷剂，通过分配器从管子的一 端进入蒸发器，吸热汽化，并在到达另一端时让制冷剂全部汽化，从而吸收管外被冷却 空气的热量，空气的热量被蒸发器内的制冷剂吸收后温度降低，达到冷却空气的目的4.送风机 送风机为两台离心式风扇，兼有吸风和送风的双重功能一方面，通过新风格栅吸 入新风，并使它与回风混合，另一方面将经过蒸发器冷却、减湿后的空气通过风机输送 到客室的送风管道中，并被送到客室内，达到调节客室温度、湿度的目的 5.热力膨胀阀 膨胀机构位于冷凝器之后，它使从冷凝器来的高压制冷剂液体在流经膨胀机构后， 压力被降低而进入蒸发器，它除了起节流作用外，还起调节进入蒸发器制冷剂流量的作 用通过膨胀机构的调节，使制冷剂离开蒸发器时有一定的过热度，避免制冷剂液体进 入压缩机 一号线空调机组的膨胀阀采用的是外平衡式膨胀阀，它是通过蒸发器出口处制冷剂 蒸气过热度的大小来调节阀口的开度，在蒸发器负荷变化时，可以自动调节制冷剂液体 的流量，以控制蒸发器出口处制冷剂的过热度，该膨胀阀过热度的设定值为 103k。

当实际过热度高于设定点时，热力膨胀阀会让更多的液体制冷剂流入蒸发器；同样Ⅰ–128地，当实际过热度高低于设定点时，热力膨胀阀会减小流入蒸发器的制冷剂流量过热 度调节弹簧的张力可进行调节，静态过热度通过旋转螺母来调节，顺时针转动螺母可增 大过热度，逆时针转动螺母可减小过热度 6.阀件 每台空调机组用的阀主要包括有：压缩机的卸载阀、制冷管路上的液管电磁阀和手 动截止阀、控制压缩空气风缸的组合电磁阀 卸载阀为压缩机的能量调节阀，通过控制压缩机的排气量来控制制冷系统的制冷量液管电磁阀用于自动接通和切断制冷回路，它是由 110V 电源来启闭的截止阀，电 磁阀的开启是依靠线圈通电产生的电磁力，并依靠弹簧和阀芯的自重来关闭它装在膨 胀阀之前的液管上，与压缩机联动，当压缩机启动时，电磁阀打开供液管，当压缩机停 车时，切断供液管路 手动截止阀是装在制冷管道上的阀件，在制冷系统需要检修和分解时起着接通和切 断制冷剂通道的作用 列车上的 T09 阀开启和切断着空调机组空气调节挡板驱动风缸的压缩空气，而空调 机组内的组合电磁阀是由控制系统来控制其电源供给，从而控制着新风、回风风缸的压 缩空气供给情况7.贮液器 用于贮存由冷凝器来的高压液体制冷剂，以适应工况变化时制冷系统中所需制冷剂 量的变化，并减少每年补充制冷剂次数。

在贮液器的中部设有一个可视液面的浮球，机 组运行到稳定状态后，若制冷剂充足则视镜中的小球应上浮8.干燥过滤器 由于制冷系统在充灌制冷剂前难以做到绝对干燥，总含有少量的水气当制冷循环 系统中存在水分时，一旦蒸发温度低于 0℃，会在节流机构中产生冰堵，影响系统的正 常运行 干燥过滤器中的干燥剂用来吸收制冷循环系统中的水分，过滤器用来清除系统中的 一些机械杂质，如金属屑和氧化皮等，避免系统中出现的“冰堵”和“脏堵” 9.流量/湿度指示器 用来显示系统运行时制冷剂量和流动情况，而示镜中心部位的圆芯则用来指示制冷 剂的含水量当圆芯纸遇到不同含水量的制冷剂时，其水化合物能显示不同的颜色，从 而根据纸芯的颜色来判断含水的程度纸芯的颜色变化可显示出制冷剂的含水量情况： 正常、警示、超标，当纸芯的颜色为紫色时表明正常，当纸芯颜色开始偏红时说明系统 中制冷剂的含水量已到了需加强跟踪的警示位置，一旦纸芯颜色为粉红色时必须尽快更 换干燥过滤器 检修中，在制冷系统运行情况下，若流量指示器中有气泡出现，则必须确认管路是 否有堵塞的问题，否则说明制冷剂量不足，需及时补加制冷剂，否则容易导致系统因低 压问题出现的故障。

10.压力开关 一号线空调机组共设有四个压力开关，分别为高压压力开关两个，控制压力开关一 个，低压压力开关一个当制冷系统的压力异常高时，高压压力开关动作，使压缩机停Ⅰ–129止运行，避免意外事故的发生和设备的损坏，根据压力动作值的不同设置，高压开关的 设有自动复位和手动复位两种，各压力开关的动作值如表 7-1 表 7-1 压力开关的设定动作值手动复位的高压开关关 22.5+0/-1.6 bar(g) 自动复位的高压开关关 20.00/-1.6 bar(g) 关 0.50.3 bar(g) 低压压力开关开 2.00.3 bar(g) 关8.00.8 bar(g) 控制压力开关开11.00.8 bar(g)11.温度传感器 空调系统分别在客室、新风入口、送风管道处设有温度传感器，用于监测客室温度、 环境温度和已处理空气的温度，通过对温度采样值的判断来控制空调机组的运行模式 广州地铁一号线空调机组的温度传感器采用的是 NTC 型，这种传感器的温度与电阻呈 负曲线关系，既温度值愈高电阻值愈低表 7-2 温度传感器电阻值与温度的对应关系二二. 单元式空调机组的工作原理单元式空调机组的工作原理 1.制冷循环的基本原理 制冷循环：制冷剂在制冷回路中循环流动，并且不断地与外界发生能量交换，即不 断地从被冷却对象中吸取热量，向环境介质排放热量。

为了实现制冷循环，必须消耗一 定的能量 在制冷方法中，液体汽化制冷应用最为广泛，车辆空调机组采用的是蒸汽压缩式制冷， 它属于液体汽化制冷 空调用蒸汽压缩式制冷系统的原理：它主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等 部件组成，并用管道将其各部件连成一个封闭的系统液态制冷剂通过制冷系统回路的 不断循环产生，并在蒸发器内蒸发，制冷剂在蒸发器内与被冷却空气发生热量交换，吸Ⅰ–130收被冷却空气的热量并汽化成蒸汽，压缩机不断地将产生的蒸汽从蒸发器中抽走，并压 缩制冷剂，使其在高压下被排出；经压缩后的高温、高压蒸汽在冷凝器内被周围的空气 冷却，凝结成高压液体；利用热力膨胀阀使高压液体节流，节流后的低压、低温湿蒸汽 进入蒸发器，再次汽化，吸收被冷却空气的热量，如此周而复始 广州地铁一号线空调机组采用的是 R134a 制冷剂，它是一种环保型的制冷剂，属于 中温制冷剂，它的标准沸点为-26.2℃，凝固温度为-101℃，其热力性能与 R12 接近 2.空调机组的制冷过程 如图 7-4 所示，制冷剂 R134a 蒸气在压缩机内被压缩，成为高温、高压的气体，被 分成两路经两侧风冷冷凝器的冷凝、冷却，通过冷凝风机吸入外界空气来强化对流，增 强换热效率，且由控制压力开关来控制冷凝风机的运行台数，使经过冷凝器后的制冷剂 成为常温、高压的液体，液体制冷剂进入贮液筒、干燥过滤器、流量显示器后，再次被 分成两路，每一路都先通过液体管路电磁阀到达热力膨胀阀，制冷剂在膨胀阀中被节流 降压，变成低温、低压的气液混合状态，液体制冷剂在蒸发器管内吸收需冷却的空气热 量，并由液态蒸发变成气态，气态的制冷剂被再次吸入到压缩机，重新被压缩，压缩机 的不断工作和系统的往复循环，达到连续制冷的效果。

在制冷状况下，通过蒸发器的空气在蒸发器外被冷却，空气中的水分冷凝成水珠， 通过机组上设的排水孔排到车顶上，最终通过设在车顶两侧的排水道排到车下图 7-4 空调机组制冷过程 图中：1 — 压缩机；2A、2B — 冷凝风机电机；3A、3B — 冷凝风扇；4A、4B — 冷凝器； 5 — 角阀；6 — 干燥过滤器；7 — 流量/湿度显示；8A、8B — 液体管路电磁阀； 9A、9B — 热力膨胀阀；10A、10B — 分配器；11A、11B — 蒸发器；12A、12B — 通风机风扇；13A、13B — 通风机电机；14 — 高压压力开关；15 — 手动复位高压压Ⅰ–131力开关；16 — 低压压力开关；19 — 压缩机内止回阀；21 — 压缩机排气端截止阀；22 — 压缩机针阀；23 — 压缩机吸气端截止阀；24 — 充注阀；26 — 控制压力开关；27 — 制冷剂贮液筒；28 — 压缩机内平衡阀；30 — 减振管3.空气处理过程空气状态变化 空调系统采用的是上送侧回式送风方式，车外的新风通过新风口的挡水百页窗和金 属过滤网被吸入，并与部分来自客室的回风混合后被过滤，空气被过滤后进入蒸发器， 空气经过蒸发器后被降温、去湿，被送风机送到。