地铁毕业论文地铁车辆空调系统维护保养与故障处理Word文档下载推荐.docx
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空气冷却系统的作用是对车内的空气进行降温、减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度保持在规定范围之内。
冷却系统工作时，蒸发器将要送入车内的空气冷却，由于蒸发器表面的温度低于空气的露点温度，空气中的部分水蒸气就会凝结成水滴，形成我们通常所说的“空调水”。
因此，空气在通过蒸发器冷却的同时
也得到了减湿处理。
为保证冷却系统安全、有效地工作，制冷系统除压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置四大件外，还配有贮液器、干燥过滤器、分液过滤器、气液分离器等辅助设备。
自动控制系统的作业是控制各功能系统按给定的方按协调、有序地工作，以使车内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调与制冷装置起自动保护作用，电气控制系统一般由各设备的控制器、保护元件以及相关仪表和电路等组成
二（地铁车辆空气调节系统
地铁车辆制冷1.
随着我国经济的快速发展，人们生活质量的逐步提高，出门旅行的人数越来越多，人们对乘坐交通工具的舒适性要求也越来越高。
为
了满足广大旅客的需要，无论是长途旅客列车，还是近程的交通车辆，都把车辆客室的空调作为提高旅客舒适度、改善乘车环境的主要手段。
从技术角度来看，车辆的空气调节是车辆的一项及其关键的技术之一，是现代轨道交通车辆先进技术的重要体现。
1.1地铁车辆空调制冷系统主要由冷凝器。
蒸发器、制冷压缩机、膨胀阀、电磁换向阀、过滤器、制冷剂组成。
如图:
图2-1制冷系统原理图
1.压缩机总成;
2.冷凝器;
3.角阀;
4.维修阀;
5.过滤;
干燥器;
6.带湿度指示器的视镜;
7.电磁阀;
8.膨胀阀;
9.分配器;
10.蒸发器;
11.低压开关;
12.高压开关;
13.安视液镜。
18.储液器;
17.冷凝器风扇;
16.通风机;
15.调压开关;
14.全开关．制冷系统工作过程如下:
1（制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体（如客室的空气）的热量，而气化成低
压低温的蒸气后被压缩机吸入。
2（压缩机消耗一定的机械功将制冷蒸气压缩成压力、温度都较高的蒸气并将其输入冷凝器。
3（高温高压的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气（或水）冷却，制冷器蒸气放出热量后被冷凝成液体，此时的冷凝器液体还处于高温、高压状态。
4（高温高压的制冷剂液体经过膨胀阀节流降压、降温后进入蒸发器。
此时的制冷剂液体已变成低温、低压状态。
蒸发器中，低温、低压的制冷剂又吸收被冷却物体的热量蒸发成相对的低温、低压的制冷剂蒸气，在被压缩机吸入。
如此周而复始地循环。
1.2制冷原理
空调制冷原理
空调制冷原理如图2-2所示的逆卡诺循环原理，空调工作时，制冷系统内的低压、低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩为高压、高温的过热蒸汽后排至冷凝器;
同时室外侧风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝结为高压液体。
高压液体经过节流毛细管降压降温流入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围热量;
同时室内侧风扇使室内空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。
如此，室内外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。
逆卡诺循环2.2图
空调就是空气调节，也就是将外界空气（湿空气）经过一定的处理并用一定的方式
送入室内，使室内空气的温度、相对湿度、气流速度和洁净度等控制在一定范围内。
湿空气是空气调节的对象，湿空气的状态通常用压力、温度、相对湿度、含湿量及焓等参数来度量和描述，这些参数称为湿空气的状态参数。
因此，首先要对湿空气的状态参数，如压力、温度、湿度和焓等有所了解。
1.3空调参数要求
城市轨道交通车辆空调系统的设计，除要考虑到城市轨道交通的一般特点（运量大、快捷、安全、舒适、站点密集、上下车乘客交换频繁、有一定的运行时间段、车辆部件具备较高可靠性）之外，还要考虑以下因素:
1（各城市间城轨国国运营环境不同。
我国幅员辽阔。
即使目前规划或在建城轨项目的各大城市之间差别也很大，南到广州北到长春，东至上海、青岛、西至西安，气候条件必须予以具体考虑，具体设计，实施时要侧重。
2（乘员多。
城轨交通线路一般穿越城市中心及商业繁华地带，客流密集。
目前十多个城市旅游人口很多，因此除了上、下班时间乘座高峰期，其他段乘客流量也很大以下对车辆空调系统各部分分别加以分析:
上海地铁一号线、二号线，广州地铁一号线和深圳地铁车辆空调系统的主要技术参数见表2-1，从表中可以看出总送风量逐渐加大，这种变化是通过实践感到风量不足而采取的措施，以提高乘客的舒适
性。
．
从表中可以看出总送风量逐渐加大，这种变化是通过实践感到风量不足而采取的措施，以提高乘客的舒适性。
城轨车辆与干线铁路车辆结构特征相似，但就其空调系统而言，因城轨交通的运行特点而有其特殊性。
从分析乘客在乘坐车辆的具体情况可看到，上面的标准规定的舒适值是基于人体在空调空间中长时间停留的稳定状态得出的，人员在车辆中可适当增减衣物，达到个人的舒适要求。
但在城轨车辆运行中，乘员最长的乘坐时间也不过半小时，绝大部分乘客只有几分钟乘坐时间。
虽然在空调技术中以数值的方式规定了乘客舒适范围，但舒适的感觉是人体及心理条件决定的。
当火热夏天从户外进入有空调或通风
的房间时，健康人员的生理要求散去身体表面热量，蒸发掉汗液;
心理要求是能尽快降温或通风达到生理的要求。
这是一个瞬态人
体条件变化中舒适概念。
但人体的生理活动变化一个复杂过程，受心理活动、环境变化等等因素制约，而且变化平缓，所以人员在环境条件变化时，个人舒适感会有一个过渡期，在经过过渡区后才达到稳定状态。
在乘客坐城轨车辆过程中，乘客基本处于典型的过渡过程中。
夏季，人们从户外进入候车厅，随即进入车内，
生理及心理的舒适要求为能够
快速将身体表面热量带走以便获得舒适感;
但在实
际乘车过程中，往往乘员在没有到达稳定状态或刚刚获得凉爽感觉时就已到站下车了。
冬季里，人们穿着厚的户外冬装，皮肤表面湿度低，即使在乘坐没有采暖的普通车辆情况下，群集度较高时人们也会获得温暖感觉。
当有采暖时，在人们乘车不能脱下外衣情况下，车内温度过高，乘员会产生闷热感甚至会出汗，造成人体不舒适。
故而冬季乘坐城轨车辆的生理及心理舒适度要求不如夏季乘车迫切，只要在车内温度高于外界温度情况下，就会获得舒适感，而且乘员很快会下车走入户外。
所以冬季车内舒适情况也比较特殊。
2.2空调装置的自动化控制
城市轨道交通空调装置以自动控制为主，在自动控制部分发生故障时，可采用手动调节装置。
自动控制的主要控制量是温度，另外，为使空调机组正常工作，机组内设有多种保护措施，如过电压保护，当供电电压超过额定电压的115%时机组即停止工作;
低电压保护，当供电电压低于额定电压的75%时，机组也停止工作以及过流保护、接地保护、湿度保护、延时保护、压力保护、机组联锁控制保护等。
目前城轨车辆空调系统的自动化大致包括:
1（制冷剂供液量的自动调节。
2（压缩机制冷量自动调剂。
3（被冷却对象温度工况的自动控制。
4（自动保护装置。
2.3地铁车辆客室通风系统地铁车辆通风系统及原理
地铁车辆主要运行在地下隧道，乘客密度大，因此通风换气、改善车内空气品质，能满足要求，目前已很少采用。
北京地铁车辆采用机械通风（有的在司机室设有空调）。
上海、广州、南京、深圳地区夏季气温较高，因此所有车辆都设置了空调装置，客室和司机室内夏季采用制冷，其中上海地铁司机室内设有冬季取暖，其余情况下采用强迫通风。
机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不分季节而长期运作的系统，由此他的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济学。
一般城轨车辆采用机械强迫通风方式，依靠通风机所造成的空气压力差，通过车内送风道输送进过处理后的气，从而达到通风换气的目的。
如图2-3，地铁车辆气流图。
图2-4几种送风方式1.通风机组
通风机组是通风系统动力装置，起作用是吸入车外新风和室内回风，并将处理后的空气加压，通过主风道等送入客室。
他通常由一台双向伸轴的双速电机和两台离心式通风机组成。
如图2-4是几种送风方式。
1.送风道、回风道和排风道
车顶的两台空调机组,过与车体相连的两个吸振消音的链接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道内。
送风道内的作用是将经过处理的空气输送到室内。
车辆的风道沿车辆方向分为三个，中间大的为主风道，两侧为副风道，主副风道由隔板
分开，隔板上设有一系列调整风量的气孔。
主风道的空气经隔板气孔进入副风道，
使得两侧风道内得气流稳定地送入客室中。
A车的司机室的送风量是通过在司机室天花板上的司机室增压器从副风道中引入，气流方向可以通过位于内顶板上的送风导向器来调节，空气可以直接吹到司机座位区。
回风道是用来抽取室内快循环空气的。
排风道用以排除车内污浊空气，即排风口与车顶静压排风器间的通道。
2.新风口、送风口、回风口及排气口
（1）新风口。
新风口即车外新鲜空气的吸入口。
（2）送风口。
送风口是用来向客室内分配空气的。
（3）回风口。
回风口是室内再循环空气的吸入口。
（4）排风口。
排放口是用来将客室内废气和多余的空气排出车外。
（5）应急通风系统。
每辆车配有1台紧急逆变器，在交流设备故障情况下应急通风系统应立即自动投入工作，向客室、司机室送入新风，维持45min紧急通风。
应急由蓄电池供给，并经直流、交流逆变器。
当交流辅助电源供电正常时，空调系统自动转入正常工作。
三（地铁车辆空调制冷压缩机
在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是四个主要部件之一。
它把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下汽化制冷和冷凝器中常温液化的条件。
此外，由于压缩机不断地吸入和排除气体，为制冷剂在制冷系统中不断循环提供了动力，才使制冷循环得以周而复始地进行，因此，压缩机是制冷系统的心脏，无论是空调、冷库、化工制冷工艺等等工况都要有压缩机这个重要的环节来做保障～
制冷压缩机种类和形式很多，根据原理可分容积型和速度型两类，其中容积式是最为普遍的。
容积型压缩机又分为往复式活塞式和回转式两种。
1（往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积;
活塞式压缩机
历史悠久，生产技术成熟，应用广泛。
2（回转式压缩机包括刮片（滑片）旋转式压缩机、螺杆式压缩机，近年来螺杆式制冷压缩机发展也较快，由于用螺杆的回转运动代替了活塞的往复运动，因此其具有结构简单、效率高、体积小、重量轻和振动小的优点，目前国内生产的空调器多数采用旋转式压缩机。
螺杆式压缩机主要用于大型制冷设备,现在一些大型商场办公楼内也有很多采用螺杆式压缩机。
广州地铁、上海地铁二号线的车辆空调均采用了螺杆式压缩机。
各型空调机组的主要技术参数见3-1表。
表3-1空气压缩机主要技术参数
3.1活塞式制冷压缩机
3.2.1活塞式制冷压缩机基本结构
活塞式制冷压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。
1.机体:
包括汽缸体和曲轴箱两部分，一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。
它是支承汽缸套、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体。
2.曲轴:
曲轴是活塞式制冷压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。
其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。
3.连杆:
连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复
运动，并把动力传递给活塞对汽体做功。
连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。
4.活塞组:
活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。
活塞组在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸等共同组成一个可变的工作容积，以实现吸气、压缩、排等过程。
5.活塞:
活塞可分为筒形和盘形两大类。
我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构，它由顶部、环部和裙部三部分组成。
活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。
活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽，环槽的深度略大于活塞环的径向厚度，使活塞环有一定的活动余地。
活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。
6.活塞销:
活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件。
7.活塞环:
活塞环包括汽环和油环。
汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封，防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间
的间隙中泄漏。
为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏，多道汽环安装时锁口应相互错开。
油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。
汽环可装一至三道，油环通常只装一道且装在汽环的下面，常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种，斜面式油环安装时斜面应向上。
8.汽阀与轴封:
汽阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。
它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输汽量、功率损耗和运转的可靠性。
汽阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等四个工作过程。
由于阀门启闭工作频繁且对压缩机的性能影响很大，因此汽阀需满足如下要求:
气体流过阀门时的流动阻力要小，要有足够的通道截面，通道表面应光滑，启闭及时、关闭严密，坚韧、耐磨，工作可靠。
9.轴封:
轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。
因此，轴封应具有良好的密封性和安全可靠性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。
轴封装置主要有机械式和填料式两种。
目前常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。
其中，国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦环式轴封，这种轴封由活动环（摩擦环）、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“,”形耐油橡胶圈所组成，活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上，在弹簧力和压圈的作用下，活动环与橡胶圈一同
被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。
工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动，固定环及其上的橡胶圈则固定不动。
故工作时活动环和固定环作相对运动，紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用，轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙，固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。
10.能量调节装置:
在制冷系统中，随着冷间热负荷的变化，其耗冷量亦有变化，因此压缩机的制冷量亦应作必要的调整。
压缩机制冷量的调节是由能量调节装置来实现的，所谓压缩机的能量调节装置实际上就是排气量调节装置。
它的作用有二，一是实现压缩机的空载启动或在较小负荷状态下启动，二是调节压缩机的制冷量。
压缩机排气量的调节方法有:
1.顶开部分汽缸的吸气阀片;
2.改变压缩机的转速;
3.用旁通阀使部分缸的排气旁通回吸气腔，这种方法用于顺流式压缩
机;
4.改变附加余隙容积的大小。
顶开汽缸吸气阀片的调节方法是一种广泛应用的调节方法，国产系列活塞式制冷压缩机，均采用顶开部分汽缸吸气阀片的输气
量调节装置。
活塞式制冷压缩机的工作原理3.2.2．
活塞式压缩机的工作是靠气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。
3.2.3活塞式制冷压缩机的工作过程
到最低位置（称活塞的下止点）时，汽缸吸满蒸气。
而活塞转而向上，这时吸、排汽门都关闭，汽缸容积缩小，蒸气被压缩，一直压缩到排汽压力为止。
图中（b）为排汽过程:
当压力达到一定值（大于排汽管内压力）时，排汽阀开启，活塞继续上移，蒸气排出，一直到活塞上移到最高位置（这位置称活塞的上止点）时，排汽结束。
图中（c）是余隙膨胀过程:
为了防止活塞与吸排汽阀碰撞，活塞上移到上止点时，活塞与汽缸顶部之间留有一定间隙，称余隙。
当活塞转而向下运动时，排汽结束时留在余隙内的高压蒸气阻止
湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书吸汽阀开启，吸汽不能开始。
这时余隙内的蒸气随着活塞下移而进行膨胀，一直膨胀到吸汽压力以下时才结束。
图中之（d）是吸汽过程:
吸汽阀开启，随着活塞往下运动而吸汽，一直进行到活塞下移到活塞下止点为止。
主要由吸气口、排气口、静涡旋盘、动涡旋盘、机座、防自转机构十字滑环及曲轴等组成
3.2涡旋式制冷压缩机
车辆空调用涡旋压缩机自1981年开始生产销售以来，以其高效、运转平稳、取得了信誉。
后来有开发新的系列，有所改进。
（13D00rpm）高速
3.2.1涡旋式压缩机的组成、特点
旋式压缩机主要由涡旋定子、涡旋转子、曲轴、机座、防自转机构及外壳等零部组成;
在涡旋定子的圆周上设有吸气口，在涡旋式压缩机的支撑端盖中心设有排气口，气态制冷剂在涡旋定子、涡旋转子以及支撑端盖组成的空间内压缩;
十字连接环可防止涡旋转子自转，该环上部与下部的突出键互成90?
，涡旋式压缩机的十字连接环呈十字形，分别嵌入涡旋转子和壳体的键槽内;
当涡旋式压缩机的曲轴转动时，十字连接环将曲轴的旋转运动转变为转子的平移运动。
涡旋压缩机的特点可归纳如下;
1（压缩室的密封良好，容积效率高而且单位产冷量所需功率低。
2（曲轴偏心半径小，运动件的回转半径小以及动涡旋件的摆动量小，因此可高速运转。
3（压缩过程平缓，压力脉动量小而且容易实现动平衡，所以振动轻、噪声低。
起动时冲动轻。
4（上述第
（1）、
（2）的特点使该机具有单位重量及单位体积的产冷量大，小型化及轻量化等特点。
5（零件少再加上
（1）.（3）项的特点，使该机具有耐久性及可靠性高等优点。
涡旋式制冷压缩机的工作原理3.2.2．
涡旋式制冷压缩机的基本结构主要由两个涡旋盘相错180?
对置而成，其中一个是固定涡旋盘，而另一个是旋转涡旋盘，他们在一条直线上接触并行成一系列月牙型容积。
旋转涡旋盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动，绕固定涡旋盘平动，两者间的接触线在运转中沿涡旋曲面移动。
它们之间的相对位置，借安装在旋转涡旋盘与固定部件间的十字滑环来保证。
吸气口设在固定涡旋盘的外侧面，由于曲柄的转动（顺时针），气体由边缘吸入，并被封闭在月牙型容积内，随着接触线沿涡旋面向中心推进，月牙型容积逐渐缩小而压缩气体。
而高压气体则通过固定涡旋盘上的轴向中心孔排出。
3.2.3涡旋式制冷压缩机的工作过程
互错开180度的涡旋叶片圈组合一对啮合，动圈2以回旋半径的圆作不旋转的回运动。
如3-3所示，在吸气完了时，一对涡旋圈共形成两对月牙形容积。
最大的月牙容积l1即将开始压缩。
动圈涡旋中心绕定圈涡旋中心连续公转，原最大的月牙容积实现a—b—c11压缩的同时，在动圈和定圈的外周义形成吸气容积4、8，连续回转运动过程中，也实现了相同的压缩，如此周而复始完成吸气、压缩、排气过程。
如图3-3涡旋式压缩机工作原理图
在曲柄轴的每一转中，都行成一个新的吸气容积，所以上述过程不断重复，依次完成。
3.3螺杆式制冷压缩机
近年来，螺杆式制冷压缩机发展很快，其制冷系数、噪声级等指标已接近或达到活塞式压缩机的水平，在中等制冷量范围内的应用取得了信誉。
而且机组拙见更新，品种日益增加，制冷量向更低与更高的范围内延伸，不断扩大了使用范围，并向不同的领域扩张，已发展成为制冷机的主要形式之一。
为了保证螺杆式制冷压缩机的正常运转，必须配置相应的辅助机构，如润滑油的分离和冷却，能量的调节控制装置，安全保护装置和监控仪表等。
通常生产厂家多将压缩机、驱动电机及上述辅助机构组装成机组，称为螺杆式制冷压缩机组。
螺杆式制冷机由于喷油使制冷
机的性能大大改善，故螺杆式制冷压缩机绝大部分为喷油式。
喷油的优点如下:
1（降低排气温度。
2（减少工质泄露，提高密封效果。
3（增强对零部件的润滑，提高零部件寿命。
4（对声能和声波有吸收和阻尼作用，可以降低噪声。
5（冲洗掉机械杂质，减少磨损。
但由于喷油量较大，所以螺杆装置中必须增设油的处理设备，如油分离器、油冷却器、油过滤器、油压调节阀和油泵等，这将增大机组的体积和复杂性。
螺杆式制冷压缩机虽具有单级压力比高的优点，但随着压力比的增大，泄露损失急速地增加，因此，低温工况下运行时效率显著降低。
为了扩大其使用范围，改善低温工况的性能，提高效率，可利用螺杆制冷压缩机吸气、压缩、排气单向进行的特点，在机壳或端盖的适当位置开设补气口，使转子基元容积在压缩过程的某一转角范围内与补气口相通，使系统中增设的中间容器内的闪发性气体通过补气口进
入基元容积中。
这样，单级螺杆压缩机按双级制冷循环工作，达到节能的效果。
次增设的中间容器称为经济器。
螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转压缩机。
它是由一对互相齿合德螺杆转子的旋来实现对制冷剂蒸气的压缩和输送的。
螺杆式压缩机又分为单螺杆压缩机和双螺杆压缩机，通常为简化起见，也称双螺杆压缩机为螺杆式压缩机。
单螺杆压缩机，又称蜗杆压缩机，它由一根螺杆和两个星轮组成。
它在很多方面与双螺杆压缩机类似，而且具有更加理想的力平衡性，故在国内外得到了较快的发展，不过目前在制冷方面使用还不广泛。
目前应用于制冷系统上的多为喷油式螺杆
压缩机，且大多采用单级开启式结构形式。
有些小
型氟利昂螺杆压缩机采用封闭式或全封闭式的结构。
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