浅谈地铁车辆空调系统风阀故障原因及对策

浅谈地铁车辆空调系统风阀故障原因及对策

孙照岚

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

摘要：随着我国城市轨道交通的飞速发展，地铁以污染小、速度快、运量大等优点，已成为现代化大中城市交通发展首选。地铁车辆空调系统作为车辆的重要组成，其承担着客室内调节温度的功能，除此之外还承担着向客室内通入新风、排出废气从而改善客室内空气质量的功能，其运行情况直接影响乘客的乘坐体验。文章介绍空调系统风阀控制原理，针对某地铁项目风阀故障，从结构、原理等方面进行调查分析，确定故障的主要原因，提出相应的解决措施。通过硬件优化，整改后的空调风阀运行状态良好，满足运用要求，为乘客舒适度和车辆正常运营提供保障。

关键词：地铁；车辆；空调系统；风阀；故障原因；对策

某地铁项目车辆在调试过程中，累计发生8起空调系统新风阀、废排风阀故障，故障具体表现为司机控制显示屏上显示空调新风阀、废排风阀故障信息，但车辆空调系统新风阀、废排风阀动作正常，更换风阀执行器后故障消除。针对这一情况，本文对空调系统风阀的故障进行了分析，并提出了解决措施。

1空调系统结构及原理

该项目每节车厢配置独立的空调系统。空调系统具备如下功能：新风供应与废气排放、制冷和采暖、气流的输送和分配、新风过滤与混合风过滤、紧急通风、温度调节和控制等。客室多余气体通过废排单元排放到车外。采暖方式采用电加热装置。空调机组内电加热装置设有一级保护（可自动恢复）和二级保护（不可恢复）两级超温保护。空调系统可实现紧急通风，相关设备由车载蓄电池供电。应急通风量不少于8m³/（h·人），时间不小于45 min。新风口设在无污染气体区，新风或混合过滤网均便于拆卸和清洁。客室内回风口和废排风口的设置保证车内气流和温度分布的均匀性，不受客室门打开或关闭的影响。每节车的空调系统均配有两台顶置单元式空调机组、一套风道系统，一台废排装置，一台空调控制柜，头车加设一台单元式司机室空调。空调系统制冷、制热时，由回风道吸入车厢内空气，与新风混合，通过混合风滤网后，与蒸发器或电加热器进行热量交换，形成冷、热风并由蒸发风机经风道送入客室，以实现在保证合理的气流速度、空气清洁度的前提下，调节客室内的空气温度、湿度，提升客室内舒适度。

2空调系统风阀控制原理

风阀执行器是广泛应用于空调机组内的关键部件，可调节风阀开度以实现风量控制，其以电能驱动电机，通过多级齿轮放大将电能转化为机械能，从而输出较大转矩来调节阀门开度。由于地铁车辆载客量较大，根据GB/T7928《地铁车辆通用技术条件》的要求，必需向车内通入新风，排出废气，不断更换车内空气，保证客室内足够的含氧量。该项目每节车设置两个空调机组和1个废排装置，每个空调机组设置两个新风风阀，用于向车辆客室内输入新鲜空气，每个废排装置设置两个排风风阀，用于排出车内多余气体，新风及排风风阀可以从全开到全关范围内调整风量，来确保制冷和紧急通风功能的需要，并且可以通过关闭风阀来避免当车辆在隧道中行驶时，内外压差的急剧变化给乘客带来的不适。车辆空调控制器向新风及排风风阀执行器输入开启或关闭信号，执行器控制风阀全开、关到位后向空调控制器反馈信号，如果空调控制器未能检测到反馈信号，则判断风阀故障。

3故障及原因分析

3.1现车检查

对空调控制柜内的空调风阀相关线路进行现车检查，接线正确无误。登顶打开空调、废排装置盖板后检查风阀阀体动作畅顺无卡滞，风阀执行器转轴和风阀开度一致，排除风阀本身问题。对风阀执行器的反馈信号进行检查，发现风阀全开或全关后未检测到相应的开、关到位反馈信号，现场更换新的风阀执行器后故障消除，司机显示屏显示空调系统新风阀、废排风阀工作正常，判断为风阀执行器反馈信号输出故障。

3.2风阀执行器检查

风阀执行器内部设置有两个辅助开关，各包含1个反馈旋钮和1个触点开关。当执行器收到空调控制器全开或全关信号后，输出轴开始旋转动作，同时通过反馈传递齿轮、反馈齿轮带动A、B两个反馈旋钮按照相同角度进行旋转，旋转到一定角度时，触发触点开关a或b，输出风阀全开或全关信号，空调控制器对执行器返回信号进行检测，如果未收到正确反馈信号，则判断风阀故障，空调控制器向车辆输出风阀故障信号。反馈旋钮A、B可设置旋转角度，初始设置角度α为10°。即当风阀关到位时，反馈旋钮A旋转角度为10°，触发触点开关a，并向空调控制系统输出风阀关到位信号，反馈旋钮B旋转角度-10°，未触发触点开关b，不输出风阀开到位信号；当风阀开到位时，反馈旋钮A旋转角度-10°，未触发触点开关a，不输出风阀关到位信号，反馈旋钮B旋转角度10°，触发触点开关b，并输出风阀关到位信号。对8个故障执行器进行拆解检查，反馈传递齿轮、各反馈齿轮随执行器转轴旋转动作正常，而反馈旋钮A或B位置异常、存在角度偏移，当执行器转轴角度指向0°或90°时，反馈旋钮A或B未能正常触发触点开关a或b，并输出正确的反馈信号，如图6和表1所示。因此可以判断本次风阀未输出正确反馈信号是由于反馈旋钮角度偏移。

3.3辅助开关反馈旋钮角度偏移分析

风阀执行器辅助开关反馈旋钮使用自攻螺钉固定在反馈旋钮安装底座上，底座和执行器的动作机构通过齿轮联动，从而带动反馈旋钮旋转触碰触点开关，经进一步检查，发现故障的风阀执行器反馈旋钮自攻螺钉均存在不同程度松动，导致反馈旋钮与反馈旋钮安装底座连接面松动，长时间运用后反馈旋钮角度发生偏移。经追溯，该批次风阀执行器出厂例行试验中动作正常、反馈信号正常，因此判断松动问题是在风阀执行器使用过程中出现，并且为此次故障的根本原因。

4整改措施

4.1增加止退垫片及涂抹螺纹锁固胶

采取两项措施保证反馈旋钮安装紧固：一是在自攻螺钉部位安装止退垫片，防止自攻螺钉与反馈旋钮之间发生松动；二是在自攻螺钉与反馈旋钮安装底座接触的螺纹部位涂抹螺纹锁固胶，确保自攻螺钉与底座紧固到位，避免松动。

4.2调节反馈旋钮初始角度

将反馈旋钮A、B初始角度α由10°调整为35°，扩大触点开关的可检测范围，适当提高辅助开关允许误差范围，消除反馈旋钮角度微小偏移带来的影响。采取以上措施对8个风阀执行器进行整改，并跟踪观察车辆运用情况3个月后，车辆未再报出风阀故障，经验证措施有效。

5结语

本文主要对地铁车辆空调机组风阀执行器故障进行分析，故障原因为风阀执行器在使用中出现松动，对此提出两项解决措施，现车整改效果跟踪结果表明，有效解决了风阀执行器反馈旋钮角度偏移导致的风阀故障，保障空调运行状态良好，进而带给乘客更舒适的乘坐体验。

参考文献

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