项目七 城市轨道交通车辆空调系统认知与维护

项目七

城市轨道交通车辆空调系统认知与维护《城市轨道交通车辆构造与检修》任务一车辆空调系统的总体认知车辆空调设备的维护任务二任务三制冷系统的检漏和制冷剂的充注目录CONTENTS车辆空调系统的总体认知1.车辆空调系统概述2.车辆空调系统组成和布置3.空调机组4.风道系统5.废排通风器和空气净化装置6.紧急通风系统7.空调控制系统任务一一车辆空调系统概述任务一

车辆空调系统的总体认知

空调系统具有通风、制冷、采暖、排气等功能，对客室和司机室进行空气调节，以满足乘客及司机的舒适性要求。

因此，在客室约1/4及3/4处安装两台顶置单元式空调机组以满足制冷和采暖需求；在司机室设1台司机室送风单元和1台司机室回风单元以满足司机的舒适性要求；车顶端部设有可根据车内正压变化情况自行调节排气量的自然式排气装置；客室风道沿客室纵向方向通长布置，将经过空调机组处理的空气输送到室内，同时将客室内部分空气收集后送回空调机组，风道的布置要确保无送风死角；客室空调机组内部设置辅助电加热器，客室内座椅下部设电加热器，冬季采暖采用空调机组内辅助电加热和客室内电加热器相结合的方式满足采暖要求。

空调系统由2台车顶单元式空调机组（包含辅助电加热）、1台空调控制柜、1套风道系统、1台紧急通风逆变器、1套电加热器、车顶设废排通风器（头车2个，中间车4个）及头车设1台司机室送风单元和1台司机室回风单元组成。二车辆空调系统组成和布置任务一

车辆空调系统的总体认知空调系统布置如图所示二车辆空调系统组成和布置任务一

车辆空调系统的总体认知

客室安装两台顶置单元式空调机组，分别布置在车顶距约1/4、3/4处。每台机组设置8个安装座，通过减震器固定在车体安装座上。

空调机组采用上送风下回风方式，空调机组送、回风口分别与风道送风口和回风口连接。

每台空调机组由两个独立的制冷循环系统组成，空调机组可根据载客量信息自动调节新风量。三车辆空调机组任务一

车辆空调系统的总体认知

空调机组采用机械连接安装于车顶上，送回风口分别位于距车体端部约1/4、3/4处，温度传感器安装在空调回风口处。

空调机组与车体之间采用减振器连接，空调机组送、回风口通过车体送、回风口处的密封材料与空调机组进行压接密封，机组安装到车上时简便、可靠，无需特殊的工具和复杂的操作程序。三车辆空调机组任务一

车辆空调系统的总体认知

空调机组底部粘贴阻尼材料和防寒材料，可有效的阻止机组噪声传入车内，同时可有效的防止机组底部出现冷凝水。

空调机组在工作时，空调机组底部设置冷凝水排水口，冷凝水可以顺利地从空调机组底部的排水口排出；

冷凝水和雨水从平台上的排水槽引到车端排至车下，不设单独的排水管路。三车辆空调机组任务一

车辆空调系统的总体认知空调机组安装方式三车辆空调机组任务一

车辆空调系统的总体认知风道系统客室风道采用静压式送风道，分为送风道与回风道。

风道布置在客室顶板骨架上，沿车体长度方向纵向布置；

送风口沿车体纵向中心线方向对称布置在顶板上；

送风道布置在车顶两侧，回风道布置在空调回风口下部；

司机室顶部设司机室送风单元，从相邻客室风道中将处理过的空气引入司机室，提供司机室新风供应和空气调节功能。四风道系统任务一

车辆空调系统的总体认知风道由风道断面、静压腔、送风条缝和风道送风口组成。四风道系统任务一

车辆空调系统的总体认知风道布置风道组成风道系统司机室的排风通过安装在司机室和客室间壁上的司机室回风单元来实现。司机室回风单元将司机室的排气送回客室，实现司机室的风量循环。司机室回风单元内设电动风阀和通风机，司机室回风单元通风机与司机室送风单元通风机联动，均由司机室送风单元的控制开关控制，从而实现司机室的风量平衡。司机室回风单元带有一个风阀，当发生火灾时可关闭风阀，从而把司机室与客室隔离开。当送风单元关闭后，回风单元电动风阀关闭。四风道系统任务一

车辆空调系统的总体认知废排通风器

废排通风器为自然式排气装置，设置在车顶端部，TC车和MP车设两个，M车设四个，根据车内正压变化情况自行调节排气口开度，从而调节排气量，满足车辆排风要求。五废排通风器和空气净化装置任务一

车辆空调系统的总体认知司机室气流组织图五废排通风器和空气净化装置任务一

车辆空调系统的总体认知空气净化装置为提高车辆客室内空气质量，有效去除车厢内的细菌及有机挥发物等有害物质，每台空调机组内部均配备一台空气净化装置。空气净化装置利用深频紫外光与空气中水分子和氧分子反应，释放大量的光等离子团。这些光等离子体可杀灭空气中及物体表面的细菌病毒等微生物，同时降解空气中的有害化合物，从而达到杀菌、消毒、防霉、分解化学气体、去除异味、沉降颗粒、清新空气的作用。空气净化装置安装在空调机组内新风与回风混合处，在回风阀上部，并固定在安装架上。五废排通风器和空气净化装置任务一

车辆空调系统的总体认知空气净化装置五废排通风器和空气净化装置任务一

车辆空调系统的总体认知紧急通风系统在列车无受电或列车的两台辅助电源均出现故障时，紧急通风系统能提供客室和司机室通风45分钟。当交流电源恢复时，自动转入正常运行模式。紧急通风时仅利用空调机组的风机及废排装置，不再另外设置机械通风装置。六紧急通风系统任务一

车辆空调系统的总体认知紧急通风系统1.应急供电紧急通风时，在三相380V、50Hz交流电源失效的情况下，由DC110V蓄电池组经紧急通风逆变器为空调机组及司机室送风单元通风机供电。2.通风空调机组仅通风机工作，此时新风/回风调节装置自动将新风口完全打开、回风口关闭，仅向客室及司机室输送新鲜空气。每台机组紧急通风量不少于2000m3/h。3.排气客室排气由设置在车顶的废排装置实现。排气量与新风量相匹配，所有车门、车窗均关闭时，保证客室内维持一定的微正压。六紧急通风系统任务一

车辆空调系统的总体认知空调控制系统每车设一台空调控制柜，布置在车辆端部的电气柜内，控制系统以控制器为核心，控制两台空调机组。分为集控和本控，可整列车集中控制，也可单车控制。

本控指通过设模式选择开关，可实现对本车空调的控制。

集控指通过司机室TCMS显示器进行对整列车空调控制。七空调控制系统任务一

车辆空调系统的总体认知车辆空调设备的维护1.车辆空调机组的结构及工作原理2.空调机组主要部件的认知任务二一车辆空调机组的结构及工作原理任务二

车辆空调设备的维护

车辆空调机组的结构顶置单元式空调机组各零部件组装在箱体内，加盖板后形成一个整体。空调机组分为室内侧和室外侧，室内侧为蒸发腔，室外侧分为压缩机腔和冷凝腔。空调机组的通风机、蒸发器、电动回风调节阀等安装在蒸发腔；压缩机、高压/低压继电器、干燥过滤器等安装在压缩机腔；冷凝风机和冷凝器等安装在冷凝腔。组成制冷系统的部件及配管全部用银钎焊连接，构成全封闭的制冷循环系统，常用制冷剂R407C封闭在制冷系统内。空调机组新风口处装有新风过滤网，对机组新风进行过滤。

回风过滤网安装在幅流风机格栅上，对客室回风空气进行过滤。一车辆空调机组的结构及工作原理任务二

车辆空调设备的维护车辆空调机组的工作原理

如图，由压缩机压缩成高温高压的R407C蒸气，进入冷凝器，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，进入毛细管节流降压，变成低温低压的液体，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气热量，蒸发成低温低压的蒸气，被压缩机吸入，完成一个制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护

1.压缩机

压缩机是制冷系统中的核心设备，是制冷系统的动力来源。它将电能转换为机械能，把低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气体，推动着制冷剂在制冷系统中不断循环流动，起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。常见的制冷压缩机有活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、涡旋式制冷压缩机、离心式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机。在车辆空调系统中使用较多的是螺杆式和涡旋式制冷压缩机。二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护

2.热交换器（包括蒸发器和冷凝器）

蒸发器和冷凝器是空调机组进行热交换的设备。

通过蒸发器和冷凝器将客室内的热量及压缩机做功产生的热量散发到外部环境。二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（1）蒸发器

制冷剂流经蒸发器时与铜管和翅片表面接触的空气（来自客室的回风）进行热量交换，使蒸发器周围空气温度降低，再由通风机（又称蒸发风机）将冷却的空气送入客室。蒸发器

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（2）冷凝器

由压缩机压缩后形成的高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器，在冷凝器内将热量释放给周围空气，并由冷凝风机加速空气流通，提高换热效率。冷凝器

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护3.通风机（又称蒸发风机）

车内循环空气被通风机从回风口吸入与新风混合后通过蒸发器冷却，并由出风口吹出，向车内送出冷风。

城市轨道交通车辆空调通风系统通常采用整体式并联双进风离心风机，其安装方便、稳定性高，噪声少。整体式并联双进风离心风机

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护4.冷凝风机

由冷凝风机吸入的空气，在冷凝器周围与冷凝器管内制冷剂蒸汽进行热量交换后，从顶向排出。

冷凝风机的作用就是提高冷凝器的换热效率。

城市轨道交通车辆空调通风系统通常采用大风量低噪声整体式冷凝风机。冷凝风机

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护5.制冷配件（1）压力开关

当压缩机的吸气温度到达下限值时，低压压力开关便切断电路对压缩机进行保护，当恢复正常时，开关自动复位。

当压缩机的排气温度到达上限值时，

高压压力力开关便切断电路对压缩机进行保护，当恢复正常时，开关自动复位。低压压力开关

高压压力开关

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（2）干燥过滤器

干燥过滤器安装在高压液体管路上，用于干燥过滤制冷剂。干燥过滤器

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（3）电磁阀

电磁阀安装在冷凝器出口部位，当压缩机停止时关闭。防止压缩机开启时，大量制冷气体进入压缩机，从而损坏压缩机。

电磁阀属于常闭型。电磁阀

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（4）单向阀

单向阀安装在压缩机排气管路上，防止压缩机停止工作时，高压气体返回压缩腔，从而损坏压缩机。单向阀

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护（5）视液镜

视液镜安装于干燥过滤器出口的后方，通过视液镜可以观察制冷剂的情况。视液镜

二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护6.新、回风调节阀

新、回风调节阀根据运行工况自动调节风量，用电动执行器驱动。

新风调节阀

回风调节阀二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护7.新风及回风过滤网

新风过滤网

回风过滤网

新风过滤网用以去除新风中的灰尘和杂物，安装在新风调节阀上，可从回风口更换。

回风过滤网用以去除回风中的灰尘和杂物，安装在蒸发器前，可从回风口更换。二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护8.变频器

变频器用于控制压缩机运行频率，达到节能效果。

变频器二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护9.逆变器

逆变器用于在主回路交流电源失电的情况下给空调系统风机进行供电，以维持车厢良好通风状况。

逆变器二空调机组主要部件的认知任务二

车辆空调设备的维护10.空气净化器

空气净化器用于对车厢内的循环风进行杀毒、灭菌作用，达到清新车内空气效果。

空气净化器制冷系统的检漏和制冷剂的充注1.制冷剂2.制冷系统的检漏任务三一制冷剂任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注制冷剂制冷剂也称冷工质，它是制冷机中的工作介质，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷的目的。制冷剂按化学组成主要分三类：

无机物（如NH3、CO2、H2O等）、氟利昂【二氟二氯甲烷（R12）、二氟一氯甲烷（R22）一氟三氯甲烷（R11）等】、碳氢化合物【甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）等】；按沸腾温度高低分：

高温制冷剂、中温制冷剂和低温制冷剂。制冷剂采用“R（表示制冷剂）+数字/字母”的方法表示，如R717、R22、R407C等。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注制冷系统的检漏将制冷设备通过管路连接后形成一个封闭的制冷系统，对该系统进行的气密性试验称为系统检漏(简称检漏)。制冷系统的气密性是检测和衡量制冷装置质量及安装的一个重要指标，因为系统的泄漏不仅会造成制冷剂渗出或外界空气进入，影响制冷装置正常运行，而且还会造成经济损失，污染环境。因此，制冷设备在交付生产运行前要求调试人员对系统认真检漏，排查各泄漏点。

系统检漏是整个调试工作中的主要项目，必须认真负责、细致耐心地进行。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注制冷系统的泄漏部位，主要发生在蒸发管路、冷凝管路的焊接处及管路弯头处。由于管路焊接不良、安装不当等原因均可引起系统泄漏。此外，因紫铜管材质问题，如砂眼、过脆或连接部位多次振动后出现裂纹，也会产生漏洞或裂口。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注常用的检漏方法有下列几种：1.压力检漏压力检漏是将一定压力的空气或氮气充入制冷系统，使设备和管道受内压，以检查安装，修理后的接头、焊缝、设备、管材等是否有泄漏点，能否满足使用要求。充气压力与制冷系统所用制冷剂相关。2.声响检漏声响检漏是在系统静止状态下，有无微弱的“咝咝”声音，以此来判断是否泄漏和泄漏部位。该方法主要用于检测系统较严重的泄漏点，一般在打压试漏的同时进行。当压力达到0.3MPa左右时，听声响进行判断。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注3.目测检漏目测检漏是通过目测检查系统连接接头等容易泄漏的部位有无油迹、油滴等存在，以发现泄漏点。该方法主要用于系统运行后的维修检漏。因制冷剂泄漏时总会夹带一些润滑油出来，所以在泄漏处会有油迹。4.表压检漏用低压压力表或复合式压力表的低压部分检查制冷系统的低压压力，表压压力在某一要求压力以下，即表明制冷剂不足。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注5.肥皂水检漏肥皂水检漏是在安装、维修中普遍采用且简便易行的检漏方法，特别是中、大型制冷系统，基本上都使用这种方法寻找泄漏点。在打压试验而保压24h后，发现压力有明显下降，说明有泄漏。将压力提高到打压压力，用毛刷将肥皂液直接涂抹在接头缝隙、焊缝等易漏处，仔细观察该处是否形成气泡。查出泄漏点应做好标记，若在接头处发现泄漏，应设法旋紧后再次检漏，待全部检漏完毕后，再进行补漏。对于不易直接观察的部位，可利用镜面反射和手电筒检查。检漏结束后，应将所涂的肥皂水擦干，以防腐蚀。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注6.浸水检漏浸水检漏的灵敏度高于肥皂水检漏，这种方法通常用于小型氟利昂制冷机组。当采用浸水检漏时，应拆除系统中不允许接触水的设备(如各种继电器、电器控制设备等)。浸水最好用清洁的温水，因为温水的表面张力小于冷水，容易形成气泡。若再配以较强光源照射，则泄漏部位极易发现。浸水检漏后，应立即用压缩空气将表面吹干，以防止腐蚀金属。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注7.卤素检漏灯和电子检漏仪检漏卤素检漏灯是以乙醇或甲醇作燃料的喷灯，如图所示。氟利昂制冷剂中含有氟(F)氯(Cl)溴(Br)等卤素成分，当它们与灯内灼热的铜皮相接触，便会产生不同颜色的火焰，根据泄漏量的不同，颜色相应地由微绿变为浅绿、深绿直至紫绿色。卤素检漏灯结构

二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注

7.卤素检漏灯和电子检漏仪检漏

电子检漏仪又称为卤素检漏仪，是根据氟利昂在电场的作用下极易电离形成离子流，并通过微安表可检出的原理来检测泄漏部位和泄漏量的。电加热丝将阳极加热到800℃左右，在阴极与阳极之间加上直流电压，形成一个电场。从探嘴吸入白金筒内的氟利昂遇到热的阳极，即发生电离而使阳极电流增大，引起微安表的指针偏转。如果将信号经放大器放大后，还能推动蜂鸣器报警或从电流表显示读数。目前国产的电子检漏仪都采用电子放大器将信号放大，其检漏精度为年泄漏量5g。卤素检漏仪灵敏度较高，主要用于系统充入制冷剂后的精检，寻找难以发现的漏点。在有卤素物质或其他烟雾污染的环境下不能使用，以免误检。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注电子检漏仪原理图

二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注8.真空检漏制冷系统经压力检漏合格后，还须进行真空检漏。其目的是:①检查制冷系统在低压状态下的气密性，防止设备和管路有单向泄漏，防止外界空气的不断渗入。若在抽真空过程中系统一直达不到要求的真空度，表明系统有泄漏。②去除系统中的水分。③排除系统内的不凝结气体(空气、氮气等)。二制冷系统的检漏任务三

制冷系统的检漏和制冷剂的充注8.真空检漏

（1）利用真空泵抽真空单元式客车空调机组，是由全封闭压缩机组成的制冷系统。抽真空是借助真空泵来完成的，即:1）用连接管将带压力真空表的修理阀与真空泵、压缩机连接起来。2）打开修理阀，开启真空泵，注意观察压力真空表读数的变化，是否向零刻度以下方向移动，如没有，说明系统仍有泄漏。3）当真空压力表指针达到或接近10Pa时，先关闭修理阀，然后停止真空泵运转，抽真空过程结