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摘要：在我国快速发展过程中，我国城市建设在不断加快，空调制冷系统是城轨车辆的一个重要组成部分，列车环境的舒适度主要通过空调制冷系统来保障，如其频繁发生机组制冷量下降或不制冷等故障，将会严重影响车辆的服务质量与安全。现对城轨车辆空调制冷系统的故障诊断进行了研究，论述了城轨车辆空调制冷系统故障诊断的特点，总结了城轨车辆空调制冷系统常见的几种故障现象及原因，并以制冷剂泄漏故障为例，提出了其诊断模拟方案。
关键词：城轨车辆；空调制冷系统；原因分析；故障诊断
引言
根据铁道部车辆局颁发的检修及运用管理规程要求，小修一年一修，中修期二年，大修间隔期为六年。空调制冷系统的正常工作会给乘客带来舒适的环境。由于现在的城轨车辆空调系统越来越复杂，而且城轨车辆的机动性比较大，需要经常停车，所以如果采用实时监测的话，可能在人员调配上出现问题，而且现在的同一时间运行的城轨车辆有很多，监测起来会很麻烦，所以实时监测会不实际，如果采用“出故障，再维修”的方法，当空调系统发生故障后，工作人员需要对故障进行现场排除，如果不能及时解决，就只能停车处理，这样的会对整个运行线路的运行造成影响，而且可能会影响空调制冷系统元件的使用寿命，降低空调制冷系统元件的可靠性。这样看来如果能够在故障发生之前及时对故障进行预测就可以尽量避免空调制冷系统进一步故障的发生，尤其在炎热的夏天，空调制冷系统承担着“室内”降温的责任，如果空调制冷系统不发生作用，那么势必会造成严重的后果，因此本文在这个大前提下，提出对空调制冷系统进行故障的预测和诊断是非常必要的。
1概述
1.1城轨车辆空调制冷系统故障特点
城轨车辆空调制冷系统是由多个子系统构成的复杂整体，由蒸发器、压缩机、冷凝器等主要元件和一些附属装置共同组成，基于这样的原因，一旦空调制冷系统发生故障会直接影响到城轨车辆的安全运行，所以需要通过综合分析城轨车辆空调制冷系统的故障特点，了解当前城轨车辆空调制冷系统的故障特征。1）城轨车辆空调制冷系统故障具有一定的复杂性。这主要是因为导致城轨车辆空调制冷系统发生故障的原因复杂多样，难以做出快速的诊断。轨车辆空调制冷系统发生故障，既可以是由制冷循环导致的，可以是由制冷剂泄漏、充注过多等等原因导致的，发生故障的类型多样。2）城轨车辆空调制冷系统发生故障具有一定的交叉性。上述提到城轨车辆空调制冷系统是一个整体。因此，一旦某一个部件发生故障会引起多个故障现象发生，故障产生的原因和现象会出现一定的交叉性。3）空调制冷系统发生故障还会存在相互影响。在诊断空调制冷系统故障的过程中，不能够通过单一特征来进行诊断，需要通过分析多种参数对比了解空调制冷系统的故障，并且一旦一种参数发生改变，也会直接影响到其他参数的改变，这些相互影响直接构成了空调制冷系统故障的最典型特征。
1.2城轨车辆空调制冷系统概述
城轨车辆的空调制冷机组包括压缩机、轴流式冷凝风机、干燥器、蒸发器、冷凝器、膨胀阀和高压保护装置等构件，形成一个封闭的制冷循环系统，共同作用，发挥制冷效果，是确保城轨车辆内部环境舒适的重要系统。另外，制冷系统中的蒸发器元件还能对环境中的空气起到降低湿度的作用。一般情况下，城轨车辆为了避免发生因为一节车厢中的空调发生故障进而影响整个车厢环境发生过大变化的情况，通常在每一辆列车的前部和后部各加装一台空调机组。城轨车辆的空调机组采用蒸发压缩式制冷，属于液体汽化制冷。
2空调系统不制冷故障的诊断
城轨车辆空调系统制冷装置作为不停运行的设备，难免会出现故障。而制冷系统正常运转过程中出现不制冷现象是其主要的故障问题，如何及时有效地对空调系统不制冷故障进行分析、处理并修复，是保障城轨车辆空调系统制冷装置正常工作的重要措施。引起空调系统不制冷故障主要有压缩机电机不转、压缩机反转、排气压力过高、排气压力过高、冷凝器结污垢、制冷剂泄漏、电磁阀误动作或损坏等原因。①压缩机电机不转主要原因：电机断线、烧损；高压压力开关动作；低压压力开关动作；配线端子安装螺丝松弛；空调控制箱器件不良；过、欠压继电器动作；接触器、中间继电器线圈烧损或触头故障；压缩机故障；轴流风机电机的热继电器动作。其中针对电机断线、烧损的原因，需要测定线圈电阻值，各线间电阻值约1.54Ω；针对配线端子安装螺丝松弛及空调控制箱器件不良的原因，需要查看电气件接通情况；针对压缩机故障及轴流风机电机的热继电器动作原因，需要检查压缩机及电机电流接通情况。②压缩机反转原因：压缩机电流小于额定值或者压缩机转动时噪声较高，可以判断压缩机出现反转问题。③吸气压力过低、排气压力过高原因：低压原因一般是系统内部某一部分阻塞不畅或者制冷量不足；排气压力过高主要是冷凝器排风扇反转、不转、环境温度过高（高于40℃），这些都会引起排气压力显著上升。④冷凝器结污垢：如果冷凝器散热片表面积灰尘太厚，会影响传热进而影响散热效率。可以用手电筒查看冷凝器散热片间结灰情况，如果很多片间空隙不能让光线通过，说明灰尘较多。⑤制冷剂泄漏和电磁阀损坏：在压缩机正常运转的时，如果出现制冷剂泄漏或电磁阀损坏时，也会出现不制冷现象，针对该类问题，需要检查室内吸入和排出空气温度是否相同，检测蒸发器回气管温度是否过高，压缩机电流是否过小，同时针对电磁阀损坏原因，也需要检查电磁阀线圈。
3城轨车辆空调制冷系统故障诊断模拟方案
城轨车辆空调制冷系统的各个部件联系紧密，共同作用并相互影响，在诊断模拟过程中，为了确保故障特征的单一性及针对性，如要寻找其中一个故障特征，就要保持其他部件正常运行。制冷剂泄漏故障模拟方法如下：使用FLOWMASTER对故障进行模拟，主要通过改变仿真的制冷剂充注量，在空调制冷系统发生故障时，选择程度变化最为明显的参数即对故障敏感度最高的参数，找出制冷系统故障与特征参数之间的变化规则，分析制冷系统的特征参数，最终确定空调制冷系统的故障原因。在制冷剂泄漏故障中，保持冷凝风速5m/s、蒸发器风量500m3/h和压缩机转速1700r/min不变，为了模拟制冷剂泄漏，将原先的制冷剂15kg逐步减少，每种单一故障包括6种不同的故障程度，泄漏程度分别为10%、20%、30%、40%、50%和60%，随着制冷剂充注量逐渐减少，相应制冷剂的泄漏程度也逐渐严重，压缩机的吸气压力和排气压力参数均减小，而且变化明显，该方案表明吸气压力和排气压力均对制冷剂泄漏较为敏感；与压缩机的压力参数相反，在制冷剂泄漏的影响下，压缩机的吸气温度和排气温度均呈上升趋势，可见温度参数同样对制冷机泄漏敏感。制冷剂的泄漏导致蒸发器供液不足，制冷量下降，同时系统的制热能效比COP下降也较为明显，说明制冷剂泄漏时制冷能力减弱。
结语
城市轨道交通车辆空调系统不制冷故障是一种常见的故障问题，具有一定的规律性。本文在分析空调系统制冷原理的基础上，详细讨论了空调系统不制冷的故障原因及判断方法，总结归纳出了常用的故障检查方法及故障处理办法。期望通过本文的阐述，对轨道车辆空调制冷系统的检修提供一定的理论参考。
参考文献：
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