关于铁路客车空调装置的论文

第一章空调基本知识
1.1 空调装置的组成
客车空调装置组成：客车空调装置通常由通风系统、空气冷却系统、加热系统、加湿系统及电气控制系统五大部分组成。

铁路客车单元式空调机组是将压缩机、冷凝器、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管（或膨胀阀）、通风机、蒸发器和空气预热器等集中在一个不锈钢箱体内，组成一个完整的单元吊装在车顶上。

该型机组的特点是：体积小，重量轻，结构紧凑，机组互换性好和检修方便。

同时由于机组安装在车上，还可避免车辆排放废水和脏物对冷凝器的腐蚀，延长机组的使用寿命。

空调机组一体化后，制冷设备管路大为缩短，不但节省大量的有色金属，还可减少泄漏。

单元式空调机组安装在车顶端部，与其配套的空调电气控制柜安装在车内配电室。

空调机组与电气控制柜通过电气连接器（插头：P48K20TY-G，P48K26TY-G；插座：P48J20ZY-G，P48J26ZY-G）连接，由发电车集中供电。

空调机组出风口与车内风道之间通过软风道连接，空调机组处理后的空气经车内风道由送风口送入客室内，以达到调节车内空气的目的。

1.2 客车空调基本工作原理
制冷剂循环系统：
蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加），气态制冷剂通过冷
凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。

通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。

空气循环系统：
风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器（降温、除湿），加湿器，加热器（升温）后经送风口送到所需空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。

电器自控系统：
包括电源部分和自动控制部分。

电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、加湿器等供应电源。

自动控制部分又分为温、湿度控制及故障保护部分；
温湿度控制是通过温湿度控制器，将回风的温湿度与设定的温湿度作对比，自动运行压缩机（降温除湿），加湿器，加热器等原件，实现恒温恒湿的自动控制。

1、通风：在通风机的作用下，将经过处理的空气输送分配到客室并形成合理的气流组织，同时排出室内多余的污浊空气，使室内空气参数满足舒适和卫生要求。

通风系统主要由通风机组、空气过滤器、送风道、送风口、回风口、废气排风机等组成。

2、降温：车内的循环空气及由新风道引入的新鲜空气，由机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由机组前端部出风口送入车顶通风道各格栅，向车内吹出冷风。

在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车内空气温度。

3、制暖：由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入在电加热器前混合，通过电加热器加热。

被加热的空气，由通过机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使车内温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内空气温度，保持车内一定的舒适温度。

4、加湿：目前，我国在一般车辆的空调装置中不设加湿系统，仅在某些高级公务车及特殊要求车辆上才设此系统。

因此本设计对该系统不预论述。

5、电气控制：它是客车空调系统的控制中心，它按客车空调要求准确地控制着空调系统的正常工作，完成通风、制冷、制暖的手动或自动运行，使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时具有短路、过电压、欠电压、失电压、风机过载、压缩机、制暖保护功能。

1.3 客车空调主要技术参数
车内温度：夏季24～28℃；冬季18～20℃。

平均相对湿度：夏季40～65%；冬季40～60%，最小30%。

客室内空气中二氧化碳的容积浓度：不大于0.15%。

客室内每立方米空气的灰尘量：不超过1mg。

制冷量：KLD29机组：29.1KW；KLD40机组：40.7KW。

制暖量：KLD29机组：6KW；KLD40机组：9KW。

功率：KLD29机组：14KW；KLD40机组：18KW。

1.4 客车空调正常运行特点
空调机组运行后，应定期检查工作状况是否正常，如有异常现象应停机处理。

单元式空调机组采用全封闭式压缩机，一般不设压力表，无法直接掌握系统的工作压力。

因此机组的工作状态，主要根据客室降温、通风情况、电器控制柜的工作状态、仪表和指示灯显示情况等进行分析、判断。

1.4.1 通风工况
1、各送风口送风均匀，风量适中，送风口及回风口无水滴出。

2、通风机应无异常振动和噪音。

1.4.2 制冷工况
1、通风机、冷凝风机、压缩机应按电气联锁关系顺序起动。

各台压缩机按时间继电器的调定时间延时起动。

启动时，压缩机电机及各风机电机应没有异常振动和摩擦声响，工作后运转应平稳，无特别噪音。

2、当客室回风温度为24～32℃时，空调机组制冷工作电流为：KLD29机组双机工作时，不低于20～22A，单机工作，不低于13～15A；KLD40机组双机工作时，不低于29～31A，单机工作，不低于20～22A。

机组工作电流是反映机组工作状况的重要参数。

一般启动时，电流增大很多，投入正常运行后，很快降到正常值。

若机组电流低于上述值，系统可能有制冷剂泄漏；若偏高太多，则可能有机械或电气方面的故障。

3、机组运行后，客室各出风口应有冷风吹出，在外温不大于35℃时，客室温度能自动控制在调定范围内（一般为22～28℃）。

当双机工作时，回风口和送风口的温差应大于10℃
1.4.3 加热工况
1、通风机、电预热器能按联锁关系顺序工作。

2、各室出风口应有暖风吹出，室内温度能控制在规定的范围内（一般为16～19.5℃）。

当两组预热器工作时，回风口与送风口的温差应为7～9℃。

1.4.4 电气控制柜
柜内各电器元件动作顺序正常，应无焦味、无电磁噪音、无异常温升及打火现象。

机组运行后，应检查工作状况是否正常，如有异常现象停机处理。

单元式空调机组采用全封闭式压缩机，一般不设压力表，无法直接掌握系统的工作压力。

机组工作状态主要是根据客室降温、通风情况、电器控制柜的工作状态、仪表和指示灯显示情况等进行分析。

第二章客车空调故障分析及改进建议
2.1 检查故障的一般方法
2.1.1 需要注意的事项
首先在处理故障时，如果遇到机组上设的某种自动保护装置动作，自动切断压缩机或电加热器电源时，应立即请专业人员进行处理，在故障原因未查清，故障未处理之前，切不可重新合闸或按复位按钮。

对于单元式空调机组，因为每台机组上都安装两套独立的制冷系统，因此，当其中的一套制冷系统出现故障时，应在处理故障的同时，手动启动另一套系统工作，以保持车内一定的空气参数。

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2.1.2 空调与制冷装置故障
1、当空调与制冷装置出现故障时，要及时了解空调机组的工作情况。

若发现客室内降温不良，压缩机故障灯亮，电压值或电流值不正常等情况，应认真进行检查。

检查客室内关门、关窗情况，各出风口是否出风均匀及堵塞，回风网是否脏堵。

发现故障应判断出是哪一部分，哪个范围。

发现电源缺相、机组有异常声响，控制柜内发出焦味、冒烟或电器接线温度升高、打火等现象，应立即切断电源进行检查。

2、经过实践行成了一套对制冷装置检查的方法：一看、二听、三摸、四测。

（1）一看就是看电流表及配电柜指示灯的指示情况（有压力表、油压表的要看压力在正常值范围内）；压力继电器、温度控制器、压差继电器的整定器是否合适；机组各部件有无破损，制冷管路有无裂缝，连接部位是
否有松脱，电器接线有无断开；蒸发器和吸气管处的结露或结霜是否正常；润滑油和制冷剂的液位高度是否正常。

（2）二听就是听压缩机和风机的运转声音，有无杂音、电机噪音是否过大；有膨胀阀的要听膨胀阀内制冷剂的流动声是否正常。

（3）三摸就是摸压缩机外壳及轴承和轴封处是否过热；过滤器表面的温度是否正常（应比环境温度稍高些），若出现低于环境温度或结露现象，说明其中的过滤网已局部堵塞，而产生节流降温现象；吸气管的温度是否正常；压缩机的振动是否正常。

（4）四测就是用万用表、兆欧表、钳型电流表等测量电压，绝缘阻值以及运转电流是否符合要求；用压力表测量压缩机的吸排气压力是否在正常范围内；用电子检漏仪检查制冷剂有无泄漏。

2.1.3 控制系统故障
当控制系统出现故障时，应首先看懂电路图，根据现象初步判定哪个回路出现了问题，先检查主回路，再检查控制回路，检查时要从电源的源头查起，可采取逐点测量的方法逐个部件排除。

2.1.4 制冷剂泄漏
用电流表测量压缩机工作电流，判断制冷剂是否有泄漏。

空调机组产品说明书中所标明的压缩机额定电流，是制造厂在实验室中做典型试验时，在测量名义制冷量时，所测得的额定电流。

它是在规定的空调工况下（室内侧tg=29℃，ts=23℃，室外侧进风温度tg=35℃）测量的。

若空调机组是在接近规定的空调工况下运行，其工作电流接近额定电流，则可说明空调机组制冷量能达到它的名义制冷量。

若工作电流低于产品的额定电流，则其输入功率低，说明其实际制冷量小于名义制冷量。

若测出电流高于额
定电流，不能说明实际制冷量高于名义制冷量，只能说明空调机组有故障，应查找原因。

因此，我们可根据压缩机工作电流偏离额定电流的情况来粗略判别压缩机工作是否正常。

在空调客车上，我们可以首先用钳型电流表测量压缩机三相工作电流，并记下室内、室外温度，之后与泄漏判定曲线进行比较，凡压缩机工作电流在判定线以下的，即可以定为制冷剂不足。

2.1.5 发生火灾事故
在遇到车辆发生火灾、脱轨颠覆等突发事故时，应立即切断空调机组电源，以防事故扩大。

2.2 空调装置故障的分类
通过对空调客车结构、原理进行分析，结合具体实践，空调装置的故障主要有以下四大类：
1、通风系统故障
2、制冷系统故障
3、制暖系统故障
4、电器控制系统故障
5、测温系统存在误差
6、特殊故障
2.3 空调系统常见故障的判断分析与处理
2.3.1 通风系统故障
1、不出风：出风口无风可以肯定通风机没有运转，首先检查通风机的
主电源回路是否有电，再检查通风机控制电路各元件工作是否正常。

检查通风机配线有无故障，查看连接器处是否有断线及接线是否松动；判断电动机是否烧损或断线，测量线圈电阻各线间阻值约为4.4Ω。

控制线路及电器故障，检查电路及电器元件。

2、风量小：可能是由于通风机电源相序不对，造成风机反转；或者是风叶固定螺丝松动，使转速下降；或者是蒸发器滤网堵塞，蒸发器表面结霜、结冰堵塞，软风道等处有泄漏都将造成出风口风量减少。

3、客室内各出风口调整是否均匀，是否有个别未开或调整不当现象。

4、检查是否有门、窗关闭不严等问题，造成循环气流无法形成。

5、出风口或回风口漏水。

主要有两种情况：一是机组排水口堵塞，应清除排水口处的污物；二是机组安装不良，车顶或机组底部的密封胶条处渗水，或所涂的密封胶处渗水，或者从新风道中带进了水，应针对具体情况进行处理。

2.3.2 制冷系统故障
1、压缩机不启动：
开机后，通风机、冷凝风机运转正常，而压缩机不运转，且电机发出“嗡嗡”的电磁声，这是压缩机启动困难的特征，如不及时切断电源，过载保护就会动作，将自动切断压缩机电源。

这类故障大多出现在压缩机内部。

（1）压缩机内部机械部分损坏，造成过载，使压缩机电机启动困难。

如：轴承损坏；气阀损坏使阀板破碎零件落进气缸，使活塞不能回转；连杆断裂，曲轴被卡住；气阀严重漏泄，气缸内充满高压气体。

（2）压缩机电机绕组匝间短路或绝缘老化，造成电机启动困难。

（3）压缩机电机缺相运行。

因通风机、冷凝风机运行正常，此时除压
缩机电机内部原因外，还应考虑压缩机的交流接触器的三相主触头是否接触良好，有无缺损造成缺相。

空调机组在运行中突然停机，随之是压缩机故障灯亮，表明压缩机控制回路的保护元件动作。

此时，不可将机组停机，再重新启动，以免在短时间内连续起、停操作，损坏压缩机。

此时应先确认是哪个保护元件动作，查明原因，排除故障，然后再重新启动。

可用万用表测量各保护继电器常闭触点间的电阻，若电阻无穷大，即可断定该电器动作。

在实际中通常是压力继电器动作，在确认是压力继电器动后，再进一步判断是高压保护动作还是低压保护动作。

如不能到车顶打开机组上盖检查，可让冷凝风机单独运转一段时间，关机重新启动压缩机，若故障灯亮的时间比原来推迟或不亮灯了，证明是高压保护动作，即压缩机吸气压力高引起。

否则就是低压动作，即压缩机吸气压力过低所致。

制冷系统排气压力过高的主要原因是：A 制冷剂过多或系统内混入空气；B冷凝风扇风量不足或散热器表面灰尘太厚，使散热效率降低。

C环境空气温度过高；D制冷系统高压段制冷剂不畅。

制冷系统压力过低的主要原因有：A 系统制冷剂泄漏，造成系统中循环的制冷剂不足；B干燥过滤器或毛细管堵塞，使制冷剂流量下降；C蒸发器热交换不良，如蒸发器散热片或滤网脏堵；D机组进风温度低。

2、空调机组制冷量下降
制冷量下降这类故障大多是由于制冷系统的故障所致。

（1）制冷剂数量不足，此时吸气压力过低，吸气管不结露，泵壳较热，机组工作电流偏低。

（2）过滤器堵塞不畅，此时，过滤器外壳发凉或结露。

（3）制冷剂充注量过多，此时吸气压力高，结露结至泵壳，运转电流偏大。

（4）系统中有不凝性气体（如空气），此时排气压力高，压缩机运转电流超过正常值。

（5）空气滤网脏污堵塞，造成通风不良。

（6）冷凝器外表灰尘太多，此时散热效果差，排气压力和排汽温度高。

（7）温度控制器整定温度偏高或有故障。

（8）压缩机内部故障。

如由于活塞与气缸严重磨损，气阀泄漏严重，密封不严，以及泵壳内排气很容易破损开裂，造成泵壳内气体短路循环。

这时必须剖壳修理。

（9）过滤器完全堵塞不通，或者系统内制冷剂全部泄漏时，空调机组可能仍在运转，但吸气管内己成真空状况，且排气管不热，此时出风口无冷气吹出。

3、空调机组运行中发出异常噪音和振动
空调机组在运行时，伴有有规律、有节奏的运转噪音，这是不可避免的。

如果机组发出异常刺耳的噪声或金属敲击声，这说明机组有故障，若不及时停机处理，就会造成机件严重损坏。

（1）压缩机故障。

如制冷剂液体进入气缸，活塞进行液体压缩，即产生液击。

此时会出现液体对气阀门的冲击声，压缩机产生抖动。

而电机也会因过载而会发出较响的电磁噪声。

当电机轴承磨损严重时，会使电机转子与定子相磨擦，运转电流增大。

（2）机组故障。

如机组安装不良，减振装置或紧固件松动，以及通风机叶片碰壳都将使机组振动加剧，噪声增大。

4、空调机组有异常气味
（1）制冷剂有较大的漏泄。

这时会有较大的冷冻机油气味，并伴有氟利昂的气味。

（2）电气系统故障。

如电磁线圈绝缘下降，有局部短路，会出现焦糊
味；导线接触不良，使电流过大发热，会有烧塑料的气味；插头、插座接触不良等都会有异常气味出现。

2.3.3 制暖系统故障
1、主电路部分：
（1）检查KM8、KM9主触点是否烧损。

通电后，用万用表测量两接触器三相主触点两端电压，若某相电压为220V，则判定该相触点烧损。

（2）检查空气开关是否断路。

通电状态下，测量空气开关两端电压，若电压为220V时，则应更换空气开关。

2、控制电路部分：
（1）选择万用表交流电压档，按下列顺序测量1N与SA1的1R、SA1的6、KT1的62、KA5的63、线排上的64间电压，电压值应为220V。

否则应查找断点，配件损坏须更换，配线或触点烧损可短接。

（2）选择万用表交流电压档，按下列顺序测量1N与SA1的1R、SA1的6、KT2的41、KA6的43、线排的44间电压，电压值应为220V。

否则应查找断点，配件损坏须更换，配线或触点烧损可短接。

（3）选择万用表电阻档，分别测量KM8、KM9线圈阻值，若阻值为无穷大，判定线圈烧损，须更换KM8、KM7。

3、其它
（1）若通风机组工作正常时室内不暖，应首先检查到电加热器去的配线，特别是联结螺栓是否松动或被氧化，造成接触不良；
（2）检查温度控制器的设定温度是否过低；温度保护器是否动作。

（3）操作不当。

室内外温差太大，电预热器虽工作，但车内电加热器未开。

2.3.4 电源系统常见故障
1、车体配线绝缘不良
原因：
(1)由于车体结构原因，通过台有水或车内地板夹层进水流进分线盒或连接器座内，造成配线潮连。

(2)电力连接器橡胶密封圈等密封件失效或密封不严成连接器座内进水。

(3)电源选择开关未置断开位。

(4)车体钢结构磨破电缆橡胶套，使导线与车体钢结构短连。

处理：
首先确认电源开关是否置断开位，如没有，将其置断开位重新测量；如连接器内进水，擦干或用电热风烘干后更换不良密封件是分线盒或连接器内进水可临时采取电热风烘干或打开线盒等处自然干燥的措施，使绝缘值达到标准。

但应进一步查清进水部位和原因，采取可靠有效措施，避免问题重复发生。

查找出配线磨破处所，进行包扎和防磨处理。

2、电源选择开关未置I路或Ⅱ路后，交流接触器KMl或KM2不吸合
原因：
(1)控制回路保险PUl或FU2熔断
(2)控制回路中接线有松动，接触不良或脱落
(3)KMl或KM2线圈断，触头不吸合；
(4)电源选择开关SAl损坏。

处理：
在确认电源有电并不缺相后，首先检查PUl或FU2是否熔断及电源转换箱内配线接触是否良好。

如FUl、FU2良好，接线无脱落、松动现象，可用试电笔或万用表进行逐点测量，在哪一点测量无电，即用此电笔或万用
表(以I路为例)从V1、V3、11 0、SAl、2点、111、112等点进行逐点测量，在哪一点测量无电，即为此点与前点间线路或元件有故障，进一步确认检查即可。

此种顺线路、逐点测量排除的方法是处理电器故障的基本方法，应熟练掌握，但其前提必须是熟知或能看懂电路图。

3、交流接触器KMl、KM2吸合后，便输出端U或某个负载无电
原因：
(1)接触器主触头有灰尘，或卡位接触不良W无电；
(2)接线端子松动或接触不良；
(3)某负载空气开关作用不良。

处理：
采用线路逐点测量的排除方法，确认故障部位后再进行处理。

4、交流接触器KMl、KM2工作正常，但指示灯HLl、HL2不亮
原因：
(1) KMl、KM2常开触点接触不良
(2)指示灯损坏；
(3)接线接触不良；
(4)N线断。

处理：
用试电笔或万用笔测量112点是否有电压，如无电则为11 2号线接触不良，测11 3点无电为KMl常开触点不良，如11 3点有电则为指示灯HLl 损坏或N线断。

5、供电正常，但电压表无显示
原因：
(1)保险FU3熔断；
(2)电压表损坏或接触不良；
(3)电压选择开关损坏。

处理：
逐件查找、测量，更换不良配件
6、供电后，空气开关自动跳闸
原因：
供电回路中有短路点。

处理：
1Q、2Q跳闸说明1Q、2Q至各负载空气开关、照明控制柜、空调控制柜间配线有短路，哪个负载空气开关跳闸说明哪个负载回路有短路。

此种情况存在是严重的火险隐患，必须认真彻底处理。

确定大致部位后，可采取分断测量、供电试验的方法进行查找。

2.3.5 电气控制系统故障
1、控制回路无电压，电源指示灯不亮
查看1Q是否合上或损坏，U相与1R及1N线是否断线；选择开关SA1内部17—18触点接触不良或开路，使过、欠压继电器线圈得不到电；起机时，SA1未首先放在停位；KT3有故障；控制电路电压过高或过低，使过、欠电压继电器起保护作用，控制电路断电，待查明原因且电压恢复正常后，欠、过压继电器自动复位。

2、通风机不工作
（1）工况选择开关SA1或SA2的（1—2）、（3—4）触点开路，修复或更换SA1或SA2。

（2）主回路空气开关1Q未合上。

（3）热继电器FR1动作或损坏，复位或更换。

（4）通风机电机1M损坏，更换。

3、通风机只有弱风而无强风
工况选择开关SA1（1—2）或强、弱风选择开关SA2（3—4）接触不良，检查确认后，更换SA1或SA2。

接触器KM2线圈损坏，或接触器KM1常闭触点（40—25）开路，检查确认后，更换接触器KM1或KM2。

4、通风机只有强风而无弱风
查找主电路：
（1）检查FR2是否动作，如动作用手动复位。

复位后观察FR2是否仍然动作，如动作应检查FR2的整定值是否正确、FR2是否良好，以及1M风机是否缺相或烧损。

（2）检查FR2触点是否烧损。

用万用表测试U16-1与2U、V16-1与2V、W16-1与2W间阻值，若某一项阻值无穷大，则断定此相触点烧断，可将该相触点短接。

（3）检查KM2主触点是否烧损。

通电后用万用表测U16-1与U1、V16-1与V1、W16-1与W1间电压，若某一项测得220V则断定此相烧断，可将该相主触点短接。

查找控制电路：
（1）用万用表交流500V电压档，分别测试1N与SA1的1、SA2的3、KM1的40，FR2的25、KM2的26点间电压，电压值应为220V。

否则应查找断点，配件损坏应更换，配线或触点烧断或短接。

（2）仍用万用表交流500V档，分别测试1N与KT3的32、FOV的33与此1N间电压，若电压220V，判定两点间断路，可更换故障配件，如属配线或触点烧断可短接。

（3）用电阻档测KM2的26与32间阻值，若阻值无穷大则断定线圈断路，可更换KM2。

5、通风机工作，冷凝风机不工作：
查找主电路部分：
（1）检查FR4或FR5是否动作，如动作用手动复位。

复位后观察FR4或FR5是否仍然动作，如动作应检查FR4或FR5的整定值是否正确、FR4或FR5是否良好，以及4M或5M风机是否缺相或烧损。

（2）检查FR4触点是否烧损。

用万用表电阻档检测U17与4U、V17与4V、W17与4W间阻值，若某一相阻值无穷大，则判断此相烧断，可将该相触点短接。

（3）检查FR5触点是否烧损。

用万用表电阻档检测U17与5U、V17与5V、W17与5W间阻值，若某一相阻值无穷大，则判断此相烧断，可将该相触点短接。

（4）检查KM4主触点是否烧损。

通电后用万用表测U17-1与U1、V17-1与V1、W17-1与W1间电压，若某一项测得220V电压，则断定此相烧断，可将该相主触点短接。

查找控制电路部分：
（1）选择万用表交流500V档，按如下顺序分别检测1N与SA1的12、SA3的91（自动冷位）、KA3的92、FR4的161、FR5的162间电压，电压值应为220V。

否则应查找断点，更换故障配件或短接烧断的配线、触点。

（2）选择万用表交流500V档，按如下顺序电压值应为0V。

否则，应查找断点并短接。

分别检测1N与SA1的19、SA1的20、KM2的94间电压，电压值应为220V。

（3）用万用表测量KM4线圈阻值，若阻值为无穷大，断定线圈烧损，须更换KM4。

6、通风机、冷凝风机工作正常，压缩机不工作
查找主电路部分：。