CRH3型动车组空调机组研究

CRH3型动车组空调机组研究

韩国旗

中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京102600

摘要：随着中国高铁事业的快速发展，对产品质量要求及标准也越来越高，空调机组是动车组重要的车顶部件，空调出现问题影响列车安全运行。空调机组安装中出现空调不平且密封不良等问题，影响空调安装及调试耐压试验合格率。为保证动车组安全运行，通过对空调机组研究，总结出动车组空调机组故障原因，其中部分经过现场实践总结，可为动车组安全运行提供有力保障。

关键词：CRH3型动车组；空调机组；故障

1空调机组拆卸及安装要求

拆除空调机组上的两侧盖板螺栓连接件，将两侧的工艺橡胶堵盖进行拆卸，将四个M12的工艺吊环安装到工艺孔上。吊环要与空调测量水平面的方向成90°，并用胶带对空调侧面进行防护，保护空调被划伤。检查安装区域有无软管、线缆等障碍物，如有要对其位置进行调整以保证空调安装过程中不会对其造成损坏。在空调机组安装前使用异丙醇对空调机组四周及车体的安装面进行清洁，保证无灰尘、油脂、污物，清洁后待其干燥。

2沉孔固定码安装

选择合适的沉孔固定码并进行清洁，用内六角埋头螺钉M6X35将一个沉孔固定码安装到车体预留的安装孔处，在安装时螺钉要涂抹乐泰243胶，安装后要保证沉孔固定块中间的安装孔与车体上相应的安装孔相对正，在安装中要将1mm工艺垫片夹在中间，进行紧固到垫片与车体相碰时将1mm工艺垫片抽出，保证沉孔固定码与车体间隙为1mm-1.5mm，螺钉的上平面不得超出车体上的安装面。

3空调机组故障原因分析

3.1空调制冷剂泄漏

空调制冷剂泄漏主要表现为空调机组压力低于正常运行范围，检查发现，空调机组制冷系统存在泄漏点。泄漏点绝大多数分布在压缩机高低压管截止阀及螺纹连接处、空调高低压力开关针阀及螺纹连接处、高压管制冷剂充注截止阀处，小部分漏点分布在管路焊接处。国内大铁路及地铁车辆空调机组部件都采用焊接连接，发生制冷剂泄漏的情况较少。而欧洲空调机组的设计理念主要是考虑便于拆卸维修，所以压缩机、高低压力开关与系统管路间都采用螺纹连接，由于车辆运行及空调压缩机运转会产生振动，造成螺纹连接松动，加之阀件密封圈破损失效，都会造成制冷剂泄漏。另外，高压管制冷剂充注截止阀加液口水平放置方式也是导致充注截止阀容易泄漏的原因。为了解决这一问题，在ＣＲＨ３８０ＢＬ型动车组空调机组设计时取消了压缩机高低压管截止阀，采用焊接连接方式，同时高压管制冷剂充注截止阀加液口采用了垂直放置方式。相比于ＣＲＨ３型动车组空调机组，ＣＲＨ３８０ＢＬ型动车组空调机组制冷剂泄漏故障降低了９０％。另外，由于国内动车组使用频次过高，回库维护检修时间太短，无法及时发现制冷剂泄漏。同时，现场缺乏维修设施，发现空调制冷剂压力不足时，为了保证车辆运营，经常采用临时补充制冷剂的处理方式，未彻底解决漏点，导致重复故障，这也是造成制冷剂泄漏率高的一个重要原因。

3.2加热管故障

空调机组加热管故障主要表现为加热管根部接线柱熔断。由于动车组冬季采暖用的电加热器主要集中在空调机组中，加热管的总功率太大，加热腔的温度过高，接线柱处于高温环境下，造成电线软化，长时间后容易产生熔断。为了解决这一问题，将旧加热管更换为改进的加热管，同时接线端改成螺栓连接，加热管故障率明显降低。另外，空调机组内部电加热器功率太大，造成电加热器表面及加热腔的温度偏高，也存在很大的安全隐患。空调机组内部的电加热器一般由２～３组独立的加热管组成，根据采暖负荷大小和车内空气温度决定启停加热管的数量，在启停加热管的同时进行不同加热管间工作切换，以保证每根加热管的总工作时间相当。在采暖负荷不大时，虽然采用不同加热管间相互切换的模式，但加热管连续通电的时间一般都在５ｍｉｎ以上，加热管表面温度基本都达到最高值。为了解决这一问题，通过加大加热管切换频率，降低加热管连续通电时间，达到了降低加热管表面温度的效果，同时电加热器工作功率低于总功率的７０％，减小了安全隐患。

3.3压缩机故障

压缩机故障主要表现为空调压缩机运行时有异常振动，部分压缩机电机烧损。经拆解发现，底轴承套有偏磨现象，轴松动，偏心旋转导致电机扫膛损坏。

4压力波保护系统故障原因分析

压力波保护系统主要是为了避免动车组通过隧道时车外空气压力的剧烈变化传递到车内，引起乘客不舒适。压力波保护系统安装在空调新风口位置和废排装置内，主要由汽缸、ＫＶ阀、气路、阀门等组成。如果压力波保护系统的故障表现为新风阀门或废排阀门无法关闭，则旅客的耳膜会有明显的不适感；如果压力波保护系统的故障表现为新风阀门或废排阀门无法开启，则会造成空调新风不足，导致旅客处于缺氧状态。车内外压差太大会导致车门无法正常开闭。压力波保护系统故障的主要原因为：（１）在多隧道的线路上运行时，压力波保护系统动作频繁，冲击力也很大，容易造成汽缸和ＫＶ阀故障。（２）气源不干燥、不清洁，造成汽缸和ＫＶ阀内部脏堵，形成卡滞。（３）由于振动造成气路连接管脱落或老化破损，导致管路气压不足，汽缸无法动作。压力波保护系统故障主要发生在废排装置内，而汽缸故障和ＫＶ阀故障是造成压力波保护系统故障的主要原因。汽缸故障主要是因为汽缸频繁动作，造成汽缸损坏。因此，应优化控制逻辑，尽量减少压力波保护系统的误动作，减少汽缸的动作频次。ＫＶ阀故障主要是由于ＫＶ阀安装在阀门门板上，随阀门一起振动，且ＫＶ电磁阀的弹簧线圈安装在阀体的下方，在承受气动压力的同时还需要克服自身的重力，安装方向使其内部零件受力不合理，最终导致ＫＶ阀故障率高。为解决这一问题，将废排ＫＶ阀从阀门移开，将其向上放在振动较小的箱体壁面上，ＫＶ阀的故障率明显下降。

5废排装置故障原因分析

废排装置故障主要是废排风机故障，故障主要发生在头尾车，故障现象表现为废排电机运行时有异常振动，部分电机出现烧毁。在多隧道的线路上运行时，压力波保护系统动作频繁，头尾车受到的冲击波最大，造成风机负荷较大，导致电机叶轮产生一定的形变，电机轴的承受力增加，长期受力运行将导致轴承损坏，电机烧毁。

6结论

综述所述，ＣＲＨ３型动车组空调系统故障的主要原因可以归结为以下几个方面：（１）ＣＲＨ３型动车组主要在武广高速铁路上运营，武广高速铁路是一条多隧道高铁线路，ＣＲＨ３型动车组采用被动式压力波保护系统，动作频繁，容易造成压力波保护系统、废排风机、送风机等故障。（２）ＣＲＨ３型动车组空调机组沿用欧洲可拆卸维护理念，易损坏制冷元件采用螺纹连接，而不是采用我国铁道车辆空调制冷系统通用的焊接连接方式，而且我国动车组的使用频次远高于欧洲，维护保养时间远低于欧洲，造成制冷剂泄漏率偏高。（３）ＣＲＨ３型动车组空调系统是国内第１代高速铁路车辆用空调系统，处于探索阶段，结构和工艺设计尚有不完善之处，导致故障率偏高。

参考文献：

[1]孙晓春.CRH3型高速列车空调系统的温湿度控制[D].大连交通大学，2017.

[2]崔磊.基于列车控制网络的高速动车空调控制系统的研究[D].河北工业大学，2017.

[3]杨超，肖淑梅，何石磊.CRH3型动车组空调控制系统的研究与改进[J].中国新技术新产品，2017（04）：30-31.

[4]付翔.高速动车组辅助供电系统的研究[D].西南交通大学，2017.