CRH2A动车组空调专项检修.docx
《CRH2A动车组空调专项检修.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CRH2A动车组空调专项检修.docx（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
CRH2A动车组空调专项检修
摘要
随着时代的发展，人们对出行的品质要求越来越高，过冷或者过热的环境都会影响到人们的出行品质，所以动车组上的空调维护就显得尤为重要，如果空调出现故障，应该结合动车组的实际状况，提出相应的解决措施。
CRH2A型动车组空调检修，目的是将车辆的安全性能恢复到新造车辆的水平，保证车辆运行的平稳性、可靠性,提高动车组的使用效率，压缩修车时间，提高检修单位的作业效率，实现修车方式的制造化。
CRH2A型动车组空调系统是一种全新的空调系统，与国内其他客车空调系统有很大的区别，其采用的是EU651型空调装置。
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开路开合的接触器及继电器共同完成。
空调机组设置在车辆的地板下，采用单元式结构客车空调在运用中出现故障时，常常表现为制冷、制热效果不佳，空调振动、噪声大，过流继电器动作等。
关键词：
动车组检修；空调；故障改进
第1章绪论
1.1研究背景
2004年铁道部落实“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”基本方针，博采众长，分别与加拿大庞巴迪（CRH1）、日本川崎重工（CRH2）、德国西门子（CRH3）、法国阿尔斯通（CRH5）协议生产动车组，大体涵盖了世界主要的动车组技术。
CRH2A是2004年为用于中国铁路第六次大提速、时速200公里级别的新建快速铁路和既有提速干线，编组方式是4动车配4拖车（4M4T）。
CRH2A可两组重联运行，基本上与日本的原型车E2系相同，并使用与E2系相同的牵引电动机，但也按照中国国情及铁路标准而作出适当的改动，包括安装采用德国斯特曼公司（Stemmann-Technik）技术的DSA250型受电弓（日本的E2-1000使用PS207型），以适应高速变化的沿线接触网。
在驾驶拖车顶部均装有多种信号天线，这也是日本本土的同型车所有的。
2006年3月8日首组CRH2A型动车组（CRH2A-2001）运抵中国青岛。
2006年7月31日，由南车四方机车车辆股份有限公司生产的首组国产化CRH2A完工交验，并开始批量生产。
1.2研究思路
在对动车组检修运用的优化研究中，始终坚持以当前工作所从事的动车组运用检修的管理工作为基础，并融合国外先进成熟的检修运用经验，依据铁道部颁发的各类作业标准、规章，紧密结合现场实际情况，研究优化当前检修模型，并投入实践检验，从实践中不断的修改完善研究的系统模型，真正使研究的内容和成果与现场实际的相一致，有相当高的价值。
第2章CRH2A型动车组空调系统构造
2.1空调系统概述
随着列车运行速度的提高，旅客对车辆内的温度、湿度、空气品质、空气压力的波动、噪声、照明等车内环境参数的要求越来越高。
CRH2A型动车组通过设置车辆空调系统、司机室空调系统、车内压力保护装置（换气装置）、车内噪声防治系统、应急系统、照明等多种车内环境控制设备来保证动车组能够向旅客提供安全、卫生、舒适的车内环境。
2.2CRH2A空调系统简介
CRH2A型动车组空调系统是一种全新的空调系统，与国内其他客车空调系统有很大的区别，其采用的是EU651型空调装置。
CRH2A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开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，通过这两个温度传感器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。
CRH2A型动车组每辆车下均设两台空调机组。
空调机组的控制由内置的变频装置完成，变频装置通过比较空调显示设定器设定的的温度值和客室内检测温度值，对空调机组的压缩机、室外送风机、室内送风机进行变频控制，对电加热器进行通断控制，实现对客室空气的制冷及加热。
动车组在会车和通过隧道时，车外空气压力将会产生急剧变化。
为减少客室外压力变化对客室内空气压力的影响，保证客室的正常换气，CRH2型动车组在每辆车的地板下安装了新风供给和废气排放一体的换气装置。
空调机组和换气装置在车下与通风系统相连。
每台空调机组向客室内提供新风量12m3/min，回风量48m3/min，总通风量为60m3/min。
换气装置提供新风并排出客室内多余的废气（24m3/min）。
通风系统包括新风（FA）、送风（CA）、回风（RA）、排风（EA）四种用途的风道。
卫生间废气通过废排风道全部由换气装置排出。
在吸烟车厢（3,5,6号车厢），为了保证客室内空气的品质，客室内端墙上设置了空气清洁机。
空调系统能够保证动车组具有如下性能：
夏季，外部气温33°C、相对湿度80％及150％定员时，客室温度可保持在26°C以；外部气温40°C、相对湿度55％及100％定员时，客室温度可保持在28°C以下；冬季，外部气温﹣15°C时，客室温度可保持在20°C以上。
2.3空调系统的组成
1、空调装置：
由空调机组及车上配电柜内的空调显示设定器组成。
2、换气装置：
提供新风并排出客室内多余的废气。
3、通风系统：
包括新风（FA）、送风（CA）、回风（RA）、排风（EA）四种用途的风道。
2.3.1基本结构特点
1、为了降低车体的重心，适应动车组高速运行，空调机组和通风系统的主要风道分别设置在地板下及地板中间；
2、空调机组设置在车辆的地板下，采用单元式结构；
3、为减少客室外压力变化对客室内空气压力的影响，保证客室的正常换气，CRH2型动车组在每辆车的地板下安装了新风供给和废气排放一体的换气装置；
4、为便于检修，空调机组下部设检查口，检查口和排水托盘为一体，便于室内热交换器、室内回风过滤网、排水托盘、排水泵的清洗；
5、为防止室外热交换器的污损，安装了室外过滤器。
室内回风过滤网、室外过滤器均采用无纺布材料；
6、客室制冷由空调机组制冷系统完成，客室制热由内置于空调机组的电加热器实现。
2.3.2空调机组各部分结构及控制原理
1.制冷系统
制冷系统：
制冷系统由压缩机、室外热交换器、干燥器、毛细管、室内热交换器、气液分离器、进气过滤器及配管构成，各设备及配管为焊接（钎焊）连接的完全密封型，内充R22制冷剂。
制冷系统各部分设备的连接参见图1。
图1制冷系统各部分设备的连接
制冷系统各部分设备的作用：
（1）压缩机：
吸入低温的气态制冷剂，将其压缩为高温高压的气态制冷剂后送出。
（2）室外热交换器：
用室外送风机送入的室外空气对高温高压的制冷气体进行冷却，使其形成常温（约50°C）液态高压制冷剂。
（3）干燥器：
吸收制冷剂中的水分。
（4）毛细管：
利用通道面积小的阻力管，使高压液态制冷剂转化为低压的气液混合状态。
制冷剂在减压的同时温度也将下降。
（5）室内热交换器：
低温、低压的气液混合制冷剂与通过室内热交换器腔的空气进行热交换时变成气体。
此时，腔内空气的热量被制冷剂吸收，使温度下降后送入客室。
（6）气液分离器：
分离气态制冷剂和液态制冷剂。
（7）进气过滤器：
用于过滤制冷剂中的杂质，避免制冷系统出现脏堵。
2.制冷运行控制
（1）制冷运行过程
当制冷运行指令从空调显示设定器发出后，变频装置比较空调显示设定器的温度设定值和室内温度传感器得到的温度值，根据设计的制冷运行模式（参见表1），按照客室内温度与制冷运行模式的关系图（图2），通过由接触器盘2内的电磁接触器CPK1，CPK2对压缩机的通断控制（含控制台数），实现对压缩机运行频率（40～70HZ）的控制，来进行制冷工况的控制。
表1制冷运行模式
运行方式
压缩机
室内风机
室外风机
制冷能力
运行模式
CP1
CP2
EF
CF
自动制冷
强制制冷
断开
6
70Hz
70Hz
65Hz
65Hz
100%
自动
--
强制
--
--
5
60Hz
60Hz
60Hz
60Hz
86%
--
--
--
4
40Hz
40Hz
60Hz
60Hz
57%
--
--
--
3
60Hz/-
--/60Hz
60Hz
60Hz
43%
减半
减半
--
2
40Hz/-
--/40Hz
60Hz
60Hz
29%
--
--
1
停止
停止
60Hz
停止
0%
--
断开
图2制冷运行模式的关系图
（2）制冷控制原则
①制冷运行
变频装置比较空调显示设定器的温度设定值和温度传感器检测的客室内平均温度值，根据设计的制冷运行方式运行，高于制冷设定温度状态下保持其同一方式3min以上时，提高运行方式一格。
其运行继续到客室内温度下降到制冷设定温度为止。
另外，在本运行方式中，客室内温度仍然上升，有提高运行方式要求时，比现有方式再提高一个方式。
②补充模式
a.自动减半制冷
自动制冷运行中，若遇减半运行指令时，在方式1～3之间进行自动运行。
（若在方式4、5、6运行中接到减半指令时，压缩机减速至方式3的运行频率后，进行CP1单机运行）。
b.强制减半制冷
强制制冷运行中，接到减半运行指令时，则采用方式3的固定运行。
（当正在以方式4、5、6运行时，先减速到模式3的运行频率，在减速后只运行一台压缩机（CP1或CP2）。
对于方式3以下的设定，则继续按照设定的运行方式运行。
）
c.传输故障
持续2分钟以上接收不到从空调显示设定器发送的信息时，判断为传输异常。
异常以前的状态为自动运行时，将按照方式1～3自动运行；异常以前的状态为强制运行时，如果运行方式为4、5、6，则进行方式3的固定运行。
如果运行方式低于方式3，则继续保持异常前的运行状态。
③方式切换
运行方式为2及3，A压缩机（CP1或CP2）在运行中停止时，如果下一次起动时的运行方式为2或3，则由B压缩机（CP2或CP1）进行运行。
④运行方式转换约制
a.出现运行方式上升要求时，转换到相应的运行方式。
b.出现运行方式下降要求时，转换到相应的运行方式。
c.在运行方式2～6的运行中，至少将保持同一方式运行30s。
d.频率上升/下降的速度为5Hz/sec。
⑤室外风扇起动时的约制
室外风扇起动时，CVCF运行频率减速到30Hz，减速开始2秒钟后（起动后出现压缩机起动要求时，为室内风扇起动4秒钟后），起动室外风扇1。
在室外风扇1起动2秒钟后，起动室外风扇2。
⑥压缩机运行约制
控制电源复位后压缩机的最初起动及压缩机停止5分钟以上后进行再起动时，须以运行方式4运行3分钟。
此外，该运行过程中出现瞬间停止或因其他条件而使压缩机停止时，下一次起动也将以运行方式4运行3分钟，以完成上次运行。
但在减半运行时，则以运行方式2进行上述运行。
压缩机至少持续运行3分钟，在该运行过程中如果接到运行停止指令或发生运行模式切换，将持续运行3分钟后停止运行或切换运行模式。
故障时将立即停止运行。
除上述第1项以外，启动时转换到相应的运行方式。
a.压缩机一旦停机后，6s内禁止再启动。
b.控制电源复位后6s内不启动压缩机。
c.室内风扇以及室外风扇正在停止或已经停止时，不能运行压缩机。
d.室外风扇无论在何种运行模式下均正常运行。
e.两台室外风扇与压缩机同步运行，但自动制冷运行过程中，如果浮子开关1及2均持续1分钟以上为ON时，无论运行方式如何，均使室外风扇（排水泵）运行。
（3）制冷运行控制回路
电力供给：
来自主变压器辅助（3向）绕组的电力先供给设在各个车辆上的辅助电路配电盘，经由用于配线的断路器（UN1、UN2）分别连接到No.1空调变频装置、No.2空调变频装置的接触器1。
盘内的电磁接触器IVK（用于逆变器）。
当制冷运行指令从空调显示设定器发出后，逆变器电磁接触器IVK关闭，通过交流电抗器（ACL）、充电电阻（CHR）、开始对逆变器单元内的二极管整流器输出端的电容器进行充电。
通过电容器的充电确认，充电电阻的短路用接触器（CHK）被关闭，来自主变压器辅助（3向）绕组的单向交流电将直接加压在逆变器装置，斩波器起动。
斩波器完成起动后，CVCF输出30Hz的频率。
另外，以CVCF的正常动作为条件，EF起动4秒钟后接通CFK1接触器，再过2秒钟后接通CFK2（对室外风机进行ON/OFF控制）、接通CPK1、2接触器（对压缩机进行ON/OFF控制），将CVCF加速至60Hz或65Hz，VVVF逆变器对压缩机运行频率（40～70Hz）进行控制（对来自显示设定器的设定温度值与温度传感器的值进行比较后决定运行频率。
）通过以上过程即实现了对制冷运行的电气控制。
3.制热运行控制
（1）制热运行过程
根据从空调显示设定器发来的制热运行指令和温度控制指令，按照被选择的各种方式，空调机组内的电加热器H1～H3和室内送风机开始工作。
用于电加热器的电源，不像制冷设备的电源那样有复杂的要求，可以直接使用从主变压器辅助（3次）绕组来的电源。
将2个温度传感器检测的温度平均后得到的客室内温度和空调显示设定器的温度设定值进行比较，根据设计的6种方式制热运行方式（参见表2），按照客室内温度与6种方式制热运行的关系图（图3），进行制热运行控制。
表2制热运行方式
运行方式
电加热器
室内送风机
制热能力
运行模式
电加热器1
电加热器2
电加热器3
EF
自动制热
强制制热
关机
6
ON
ON
ON
60Hz
100%
自动
--
强制
--
5
将任意2台电加热器ON
60Hz
66%
--
--
4
将任意1台电加热器ON
60Hz
33%
减半
减半
3
对任意1台电加热器进行A运行
60Hz
22%
--
2
对任意1台电加热器进行B运行
60Hz
16%
--
1
停止
停止
停止
60Hz
0%
--
关机
图3制热运行方式的关系图
（2）制热运行原则
①暖气运行
比较空调显示设定器的温度设定值和温度传感器检测的客室内平均温度，根据设计的暖气运行方式进行运行，低于暖气标准温度状态下保持其同一方式3min以上时，提高运行方式一格。
其运行继续到客室内温度上升到暖气基准温度为止。
另外，在本控制方式中，客室内温度仍然下降，有提高运行方式要求时，比现有方式再提高一个方式。
②补充模式
a.自动减半制热
在自动制热运行中接到减半运行指令时，进行运行方式1～4的自动运行。
（正在以运行方式5、6运行时，接收到减半指令后转换到运行方式4）。
b.强制减半制热
在强制制热运行中接到减半运行指令时，进行运行方式4的固定运行。
（正在按照运行方式5、6的设定进行运行时，在接收到减半指令后，转换到运行方式4，在按照运行方式4以下的设定进行运行时，则继续按照设定的运行方式运行。
）
c.传输异常
持续2分钟以上接收不到从空调显示设定器发送的信息时，判断为传输不良，不良以前的状态为自动运行时，将按照运行方式1～4自动运行；异常以前的状态为强制运行时，如果运行方式为5、6，则进行运行方式4的固定运行。
如果运行方式为4以下，则继续保持异常前的运行状态。
d.加热器交替运行
运行方式为4及5时，连续10分钟ON后交替运行。
运行方式为2及3时，每次OFF后立即进行交替运行。
（3）.制热运行中的约制
a.车内平均温度超过15°C时，禁止方式6的运行。
（自动制热时）
b.最短ON时间/OFF时间为30秒钟。
c.室内风扇正在停止或已经停止时，使电加热器关闭。
d.加热器OFF后，室内风扇继续运行3分钟。
e.进行制热运行→制冷运行切换时，须在送风运行3min后实施。
f.根据电加热器温度异常的发生情况设定运行方式的上限。
本动作在故障复位或控制电源复位时被清除。
g.在控制电源复位后最初起动后的10min内，不输出电加热器用的温度继电器（HTH）的检测信号。
h.在上述10min内检测到电加热器用的温度继电器（HTH）动作时，在温度继电器复位前，电加热器保持OFF（送风）状态。
复位后，可以重新接通。
（4）制热运行控制回路
用于控制加热器的电磁接触器HK1~HK3以及逆变器电磁接触器IVK根据从空调显示设定器发来的暖气运行指令和温度控制指令，控制空调装置内的加热器H1~H3（通过HK1、2、3的通断控制）和室内风扇（通过CVCF控制）按照被选择的各种模式进行工作。
加热器的电源，不像电动机的电源那样有复杂的要求，直接使用从主变压器辅助（3次）绕组来的电源。
进入加热器停止模式（送风运行）时，释放HK1、2、3接触器。
电力供给：
来自主变压器辅助（3次）绕组的电力先供给设在各个车辆上的辅助电路配电盘，经由用于配线的断路器（UN1、UN2）分别连接到No.1空调装置、No.2空调装置的接触器1。
盘内的接触器HK1～HK3用于加热器供电电路开关控制。
4.变频装置
CRH2型动车组空调机组的变频装置是内置在空调机内的，通过比较显示设定器的设定温度值与温度传感器的检测值，对压缩机及室内外风机进行运行控制。
来自牵引变压器辅助绕组的电力先供给设在车辆上的辅助电路配电盘，经由断路器（UN1、UN2）分别连接到空调机组1和空调机组2的接触器盘1内的电磁接触器IVK（用于逆变器）及HK1～HK3（用于供暖气）。
1.构成：
由变频器、电容器单元、交流电抗器、直流电抗器、限流电阻器（CRH1、CRH2）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。
说明：
将驱动压缩机的倒相电路简称为VVVF，将驱动室内、室外风机的倒相电路简称为CVCF。
VVVF（VariableVoltageandVariableFrequency）意为改变电压和改变频率，即变压变频。
CVCF（ConstantVoltageandConstantFrequency）意为恒电压、恒频率，即恒压恒频。
电气配线从4芯配线用连接器（CN1）供给主电路单相AC400V，从27芯配线用连接器（CN2）供给控制电路电源。
压缩机（CP1，CP2）接受单相AC400V经变频器变成3相AC120V/40HZ～AC200V/70HZ电源供电后运行。
室内送风机（EF），室外风机（CF1，CF2）如上所述，采用经变频器变成电源3相AC200V/60HZAC215V/65HZ进行运行。
电加热器（H1，H2，H3）采用单相AC400V直接进行加热。
变频装置主要部件及基本功能详见表3和表4。
表3变频装置的主要部件
单元名称
部件名称
数量
变频器单元
IPM模块
5
二极管模块
3
控制板
1
电源板（含门电路）
2
控制电源（AVR）
1
电容器单元
铝电解电容器
6
防雷击吸收器
2
熔断器
1
接触器盘
电磁接触器
9
限流阻抗器
2
继电器
10
交流电抗器（ACL）
交流电抗器
1
直流电抗器（DCL）
直流电抗器
1
2.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波。
表4变频装置主要部件的基本功能
序号
名称
基本功能
1
变频器单元
1.进行AC/DC及DC/AC转换。
2.由斩波器电路对不稳定的电源进行恒压控制，获得稳定电压。
3.通过空调显示设定器的温度设定值与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空调机组运行状态、故障信号。
2
电容器单元
1.抑制外来浪涌电流
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
3
交流电抗器（ACL）
抑制变频装置输入电流及发生事故时的电流、浪涌电流
4
直流电抗器（DCL）
抑制斩波器输出电流及事故发生时的冲击电流
（2）.电容器
①抑制外来浪涌电流。
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。
（3）.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。
（4）.115线断路时的动作
变频装置停止工作。
（停止变频装置的所有功能。
）
2.4换气装置
为了克服列车在高速运行下，特别是在会车和进入隧道时造成的客室内外空气的压力差传到客室内，CRH2型动车组在车底下部安装供排气一体的换气装置（图4）。
换气装置采用变频器控制送风机的运行转速，运行速度高于160km/h时，风机高速运行；低于160km/h时，风机低速运行、通过提高送风机的风压，能够更好地抑制客室内的压力变动，同时确保客室内换气量的要求。
为了与辅助电源系统的电源一致，换气装置的电源为单相AC400V/50HZ，该装置设置了单独的变频器。
图4换气装置的外形图
2.4.1换气装置的结构和原理
换气装置具有提供新风及排除废气的功能，主要由送风机、电动机、连接风道、换气装置本体及变频器箱等部分组成，通过特殊螺栓吊装在底架横梁上。
新风通过专门的新风风道与空调机组相连，向空调机组提供新风；通过与回风道及卫生间废气风道相连，排出客室内的废气（废气包括两部分，一部分从回风道中排出，另外一部分从厕所废排风道排出）。
送风机与连接风道相连，连接风道壁敷设有消音用降噪材料。
在换气装置外设有车体安装用的安装支架，其下面设有安装车体底盖板的安装孔。
在新风吸入侧的连接风道内设置有固定式风量调整板，在排气侧的连接风道上设置有滑动式风量调整板，用于调节风量及调整车内气压。
换气装置采用双向风机原理，由一台变频控制的双出轴电机带动两台高压的高速离心风机进行动车组客室的进、排气。
图5为换气装置横向剖视图。
车外新风经过装有风量调节板的给风侧，被高压送风风机吸入，分别送到两台空调机组中，客室内回风被高压排风风机吸入，进入装有电动机的换气装置的内部通道，在冷却风机电动机后从装有调节板的出风口排出车外。
正常运行时，它可以保证从室内排出的风量与补充的新风风量相等，从而保证客室内空气压力恒定。
图5换气装置横向剖视图
2.5通风系统
1.客室通风系统
图6CRH2A风道功能示意图
动车组通风系统主要由风道、风口、温度控制器等部分组成。
图6为CRH2A风道功能示意图。
空调机组安装在车下，空调机组的送风口与车下送风道相连，车下送风风道又与布置在地板中的送风风道连通，送风口设在客室两侧顶送风道上，顶送风道通过窗间风道与设在客室地板中部的送风风道连通；回风口设置在回风道上，回风道通过车下风道与空调机组的回风口连通。
通风系统完成动车组空调系统在夏季制冷送风、冬季采暖通风和过渡季节通风的任务。
制冷送风时，从回风风道吸入的客室内空气与换气装置内通过新风风道送入的新鲜空气混合，经设置在空调机组回风口处的回风过滤网，进入车内换热器，在车内换热器内进行热交换，冷却为冷空气。
该冷空气经车下风道、地板中送风道、窗间风道、客室送风道从客室行李架下送风口及窗上送风口吹入客室，向乘客提供冷风。
通风系统送风流程参见图7。
图7通风系统送风流程（制冷工况）
制热风输送时，从回风风道吸入空气，同样与新鲜空气混合，通过设置在空调机组回风口的过滤网，进入空调机组
升级会员 