第六章 动车组空调系统的运行控制

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第六章
动车组空调系统的运行控制
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一、自动控制原理
(一)自动控制系统的基本组成
自动控制组成及工作系统示意图
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一、自动控制原理
(一)自动控制系统的基本组成
自动控制系统一般分为传感器、变送器、控制器、执行 器、控制对象五个部分。 1、传感器 传感器又称测量元件或敏感元件。它的作用是将温度、 湿度、压力、风速等物理量转化为电信号,诸如温度传感器、 湿度传感器、压力传感器等。 2、变送器 变送器的作用是接收传感器来的电信号,并转化为输出 的机械信号或电动信号,输送给控制器,例如传压毛细管等。
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二、客车空调系统的基本电气控制原则
(二)常见保护功能
(3)电加热器过热保护 为防止通风机停转或转速达不到规定值,风道有堵塞 现象,机组内电加热器上部的温度过高而引起火灾事故, 电加热器控制电路中设有温度继电器及熔丝式温度保护熔 断器。当风道温度超过 70℃时,温度继电器动作,切断电 加热器接触器的控制电源。若温度继电器失灵,电加热器 上的温度超过139℃,串在电加热器主电路中的温度熔断器 将会熔断,直接切断电热器主电路,起到保护作用。 (4)故障显示 为便于了解机组的工作状态,控制系统一般设置了各 种故障显示。 11
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一、自动控制原理
3、控制器 控制器或称为调节器,它的作用是将变送器出来的讯 号与设定值比较后得到偏差,进行综合放大并按一定的规 律发出控制信号,如电动、液压动、气压动及机械动的信 号,去操作执行器。 4、执行器 执行器接收控制器的信号后,自动控制如阀门的开或关 以及开启度大小等。如电磁阀、电动阀、蒸汽阀等。 5、控制对象 包括被控制的设备和被控制的参数,如风量、阀门、 电热器及温度、湿度、压力等。
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2、JC3.5型油压差控制器

压差控制器又称油压继电器,用于有油泵润滑装置的压
缩机的润滑油系统的保护。 • 该润滑系统以油泵排油压力和曲轴箱压力之差为动力, 迫使润滑油流至各运动部件的摩擦面,达到润滑目的。 • 若油泵压力小于曲轴箱压力,则压差控制器切断主电机 电源,压缩机停车。 • JC3.5型压差控制器如图所示: • 上部的低压气箱 7产生的力加上弹簧 3的力与下部的高压 气箱1产生的力构成平衡; • 当平衡被破坏时,传动杆 5就上下移动,使得直角杠杆 2 发生转动,推动压差开关 K ,使其触头闭合或分离,达到控 制电机的目的。
(四)压力保护器件
• 制冷机压力保护包括:高压保护、低压保护和油压保护等。 • 高压保护是保护高压系统压力不要超限,如当毛细管堵死、 冷凝风机不转等情况出现时,高压系统压力会超高。
• 高压过高的后果是:压缩机负荷变大,排气温度过高甚至
高压系统爆破,很危险。所以高压保护器是用来当高压压 力超高时使压缩机停止工作。
• 为了防止电机频繁起动,设置差动力弹簧。
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触头
感温包 杠杆
主弹簧
差动弹簧
波纹管
返回
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2、RT型温度控制器
• RT 型温度控制器为丹麦 产品 • 它由波纹管通过顶杆与调 节弹簧平衡,实现触头的 通、断控制
调节弹簧
触头
顶杆
波纹管 差动螺母
• 用差动调节螺母 ,调节
温度的动差数值
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三、制冷自动控制元件
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四、CRH2动车组空调控制系统
空调显示设定器起到了在车上监视装置与变频装置之间 传输数据的作用。 在进行与空调相关的各种设定(空调模式设定、温度设定) 时,遵循后设定优先的原则,即优先执行来自车上监视装置 信息以及空调显示设定器本身设定的指令中后设定的指令。 空调显示设定器在操作上有“通常模式”与“维护模式” 两种模式。「通常模式」与「维护模式」的切换通过面板上 的“维护模式”开关进行。 “通常模式”是由乘务员操作的模式,在该模式下可进行 空调模式的设定与温度设定。 “维护模式”是由维修人员操作的模式,在该模式下可通 过CH与DATA显示读取各种信息。
压力低于 一定限度 时 (如要 求油压比 曲轴箱压 力高 75 ~
150KPa),意味着润滑系统不能正常供油。 • 油压保护是当压缩机润滑油路出现故障时切断压缩机电源。
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1、KD型压力控制器
• KD型压力控制器分低压、高压和接线三个部分。 • 下图为电路图:正常状态,接点 1 与 3 接通;当高压过高 或低压过低时,微动开关动作,断开接点1与3。
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一、自动控制原理
(二)自动控制的基本类型
双位控制即在控制机构
中有两个固定位置 —— 开启或关闭的控制。
双位控制原理
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一、自动控制原理
双位调节的特点:室温 在给定值上下波动呈等 幅振荡过程。一般情况 下,若波幅不超空调室 内允许波动值,其调节 是合理的。
温度双位调节过程
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二、客车空调系统的基本电气控制原则
同样也应配有不同型式的电气控制系统。
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二、客车空调系统的基本电气控制原则
(二)常见保护功能
1、主电路过、欠压保护 为防止供电干线电压波动对机组造成损坏,设置过、 欠压保护电路。 2、压缩机低温、低吸气压、高排气压、过流保护 压缩机控制电路中串有压缩机低温运行保护继电器, 以防止压缩机在蒸发器前进风温度低于 20℃时运转,产生 液击现象;采用低压继电器以防止制冷系统泄漏、吸气压 力低于190KPa时压缩机运转产生过热现象;采用高压继电 器以防止排气压力高于 2.65MPa 时压缩机运行,产生阀片 损坏、高压部分管路破裂等现象;采用过流继电器以防止 压缩机工作电流超过额定电流时烧坏压缩机的现象。
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热力膨胀阀结构及原理图 (a)结构图;(b)工作图;(c)受力图。 1-毛细管;2-阀体;3-阀座;4-阀芯; 5-弹簧;6-调整杆;7-感温包;8-膜片;9-推杆。
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三、制冷自动控制元件
在这三个力作用下,当P1’=P0’+P2时,针阀保持不动, 阀口有一定的开度,即有一定的流量。 当制冷机负荷减小,则全部液态制冷剂气化完毕时,B
三、制冷自动控制元件
(一)热力膨胀阀及毛细管 1.热力膨胀阀
热力膨胀阀是一种能自动调节供液量的节流降压机构。
它是利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂 流量的。 • 由结构可知:针阀的开度取决于感温膜片的力平衡,感温 膜片上作用有三个力:
• 由感温包温度控制的工质压力P1’ ; • 由节流阀孔节流后的蒸发压力 P0’( 经传动杆周围间隙进入 感应膜片下方); • 由顶杆传递上来调整弹簧的预紧力P2。
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变频单元
电容单元
接触器盘 交流电抗器(ACL) 直流电抗器(DCL)
四、CRH2动车组空调控制系统
基本功能
1.交流电抗器(ACL) 抑制变频装置输入电流及事故发生时的电流、浪涌电流。 2.直流电抗器(DCL) 抑制斩波器输出电流及事故发生时的电流。 3.电容器
把一定形式的直流电压变换成负载所需
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低压气箱 压差开关 传动杆
弹簧
直角杠杆 高压气箱
返回
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四、CRH2动车组空调控制系统
(一)运行控制系统组成
CRH2动车组空调系统的控制由温度传感器、变频装置、 空调显示设定器和多个控制电路开合的接触器及继电器共同 完成。 在客室车厢内布置有两个温度传感器,通过它们检测的 温度平均后得到的车厢内温度,并传送给变频装置,变频装 置经过与显示设定器设定的运行模式下的标准温度进行比较, 决定相关装置、设备及元器件的的开/关控制和运行频率。 此外,空调显示设定器显示从车上监视装置(车辆信息控 制装置)传输的内容,并向变频装置发出空气调节指令。同时, 空调显示设定器还显示从变频装置传来的状态信息,并将信 息传送到车上监视装置。
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直接开启式电磁阀 1-连接螺母;2-接头;3-阀体;4-垫片;5-铁心;6-线圈组;7-复位弹簧。
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(三)温度控制器
•温度控制器主要是温度继电器,有用电接点水银温度计、
感温包、热电阻等做感温元件,通过继电器控制压缩机的
起动和停止。 1、WT-1226型温度控制器 • 如图:感温包与波纹管构成顶力,与主弹簧力平衡。当温 度上升时,波纹管顶力增大,使杠杆转动,触头 b 、 c 相连, 使压缩机运转; • 反之,当温度下降时,主弹簧力大于波纹管顶力,使杠杆 反转,触头a、c相连,使压缩机停止运转;
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• 低压保护是保护压缩机吸气压力不要过低。吸气压力过低
会导致半封闭或全封闭压缩机不能得到良好的冷却(吸气压 力过低,吸气比容过大,实际吸入压缩机的气体质量就减少) 造成压缩机温度过高而烧坏。 • 故低压保护是当吸气压力低于限度时,切断压缩机电源。 • 油压保护是当压缩机润滑油路系统出现故障(油泵损坏、 油路堵死、严重缺油等),会使油泵输出压力降低,当输出
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四、CRH2动车组空调控制系统
传输:双芯屏蔽线(0.75mm2)×2
DC100V (电源) 3A 1.25㎜2以上 变频装置 No.1空调装置 1.25mm2以上 空调显示设定器 GS 变频装置 传输:双芯屏蔽线(0.75mm2)×2 无接点信号:双芯屏蔽线(0.75 mm2) No.2空调装置
说明:将驱动压缩机的变频器电路简称为VVVF,将驱动
室内/室外风扇的变频器电路简称为CVCF。 VVVF(Variable Voltage and Variable Frequency )意为 改变电压和改变频率,即变压变频。 CVCF(Constant Voltage and Constant Frequency )意为 恒电压、恒频率,即恒压恒频。
降,管径越小、管子越长则流动阻力就越大,产生的压
降也越大。 采用毛细管 ——小内径(0.6-2.0mm)并有一定长度 的紫铜管,代替膨胀阀作为节流降压元件,这就是毛细 管节流装置。
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三、制冷自动控制元件
(二)电磁阀 电磁阀是一种开关式的常闭自控阀门。阀门 的打开是依靠线圈在通电以后所产生的电磁力, 而阀门的关闭是依靠复位弹簧及阀芯的重量。 电磁阀串联在制冷系统的管路中,用以控制 系统管路中流体的通或断。
(1)抑制外来浪涌电流。
的直流电压的变流装置
(2)限制冲击电流。
(3)使整流后的直流电压及斩波器输出电压平稳。
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四、CRH2动车组空调控制系统
基本功能
4.变频器
(1)进行AC/DC转换及DC/AC转换。
(2)由斩波器电路对不稳定电源进行恒压控制,获得稳
定电压。
(3)通过空调显示设定器的温度设定值和温度传感器的 检测值,进行变频器的输出电压控制和输出频率控制。 (4)向空调显示设定器输出运行状态、故障信号。
点将前移,使 t01 减小,因而 P1’ 减小, P1’-P0 减小,在弹簧
作用下,针阀将上移,关小阀门开度,减小制冷剂流量。 反之,如果制冷剂负荷增大,则B点将右移,出口处过 热度将加大,t01将变大,P1’-P0变大,使针阀开度增大,流 量也随之增大。
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三、制冷自动控制元件
2.毛细管 当流体沿管内流动时,由于管道摩擦阻力而产生压
传输:双芯屏蔽线(0.75mm2)×2
车上监视装置 (终端站) 车上监视装置 (主控台)
(车辆信息控制装置)
控制系统关系图
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四、CRH2动车组空调控制系统
(二)主要控制装置
1、变频装置 变频装置构成 由变频器、电容器、交流电抗器、直流电抗器、限流 电阻器( CHR1 、 2 )和接触器( IVK 、 CHK )构成。变频 器包括空调装置用的1个斩波器电路和2个变频器电路。
电气控制系统的作用是控制各系统的电器设 备,按给定的方案协调地工作,使车内空气参 数满足设计要求,同时对各系统进行自动保护 和故障显示。
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二、客车空调系统的基本电气控制原则
(一)运行控制原则
1. 通风与制冷及制暖正联锁;
2. 冷凝风机与压缩机正联锁; 3. 制冷与制暖反联锁; 4. 控制通风机低速与高速运行的电路反联锁; 5.为防止压缩机频繁起动及多台压缩机同时起动,在每台压
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表1-4-1 变频装置主要部件
设备名称 变频单元 部件名称 IPM 二极管模块 控制板 动力板(含门控电路) AVR(控制电源) 电源板 铝制电解电容器 浪涌吸收器 浪涌吸收器用熔断器 电磁接触器(IVK,CHK) 限流电阻器 继电器 交流电抗器 直流电抗器 数量 5 2 1 4 1 1 6 2 1 2 2 2 1 1
缩机的控制电路中均设时间继电器,控制每台压缩机在冷
凝风机起动后延时起动,并使多台压缩机间隔顺序起动。
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二、客车空调系统的基本电气控制原则
(一)运行控制原则
6. 为使同一机组中的两台压缩机运行时间尽量一致,在控 制电路中设转换断电器,使两台压缩机在单机工作时轮流 工作。
7. 不同的车型应安装不同数量、不同制冷量的空调机组,
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