毕业设计（论文）-CRH2A动车组空调专项检修与故障分析.doc

摘 要近些年，随着我国高速铁路的飞速发展，我国动车组保有量快速上升，高速动车组已经成为我国21世纪人们出行选择乘坐的主要交通工具之一。同时，随着铁路高速客运网的建成，动车组将成为经济发达地区与人口稠密地区的主要交通运输工具。为了满足广大乘客的需求，动车组把车辆客室内的空气调节作为改善乘车环境的主要手段之一。从技术角度来看，动车组空调技术是动车组引进的十大配套技术之一，是现代轨道交通车辆先进技术的重要体现。为了保障动车组安全稳定的运行，动车组的维护与检修工作显得尤为重要，这让动车组检修技术人才的需求量逐渐加大。同时，各种新技术在高速动车组上的普遍应用，对动车组检修人员提出了更高的要求。空调系统作为动车组上重要的系统之一，对此，针对CRH2A动车组的空调系统，本毕业设计主要介绍了中国和谐号CRH2A动车组空调系统的维护，并着重分析了动车组空调装置的应用与运行过程中可能出现的各种故障。而在故障发生时应当由列车长和随车机械师按照相关规定及时采取相应的处理措施，以保证列车的正常运行。相信随着高铁技术的发展与空调系统的不断完善，高速动车组将会带领人们进入一个美好的出行新纪元。关键词：CRH2A动车组空调；空调系统维护；专项检修与故障分析目 录摘 要I第 1 章 绪 论11.1研究背景11.2研究思路1第2章 动车组空调系统的整体认识22.1动车组空调系统的基本概念22.2动车组空调系统概述22.3动车组空调机组清理与检测32.4动车组空气调节的基本原理5第3章 动车组空调通风系统63.1动车组空调通风系统的基本概念63.2动车组空调通风系统概述63.3动车组空调送风机的维护与检修93.4动车组空调过滤网的维护与检修9第4章 动车组空调制冷系统114.1动车组空调制冷系统的基本概念114.2动车组空调制冷系统概述12第5章 动车组空调系统专项检修15第6章 动车组空调系统故障案例分析与改进17参考文献19致 谢20CRH2A动车组空调专项检修与故障分析第1章 绪论1.1研究背景据互联网消息，截止至2017年2月5日，广铁集团各动车所配属各型动车组达284辆，其中：广州东所配属CRH1A车组22列；广珠所配属CRH1A车组11列；三亚所配属CRH1A-A车组17列；深圳所配属CRH1A车组20列，CRH1A-A车组3列，CRH3C车组34列；广州南所配属CRH380A车组19列，CRH380AL车组13列，CRH380B车组22列，CRH2A车组31列，CRH2E车组1列；长沙所配属CRH3C车组26列，CRH380B车组25列；惠州城际所配属CRH6A车组5列；佛山城际所配属CRH6A车组3列，CRH2A车组5列；佛山客专所配属CRH2A车组22列；长株潭所配属CRH6F车组5组。结合自身所学的高速动车组检修专业，选题以目前我国铁路在轨运营的和谐号CRH2A型电力动车组空调系统的的维护与故障检修方面为着重点，联系动车组自身空调系统的结构特点和目前我国铁路动车组检修所的故障处理能力，讨论分析怎样科学合理地维护与检修我国高速铁路动车组的空调系统，以尽量保障动车组在中国铁路线上能够安全平稳地持续运营，带给乘客舒适美好的出行体验，为我国高速铁路动车组迈向世界奠定坚实的基础。1.2研究思路在对动车组空调系统的维护与故障处理的研究中，始终坚持以安全第一的动车组运用检修的管理工作为基础，并汲取国内外成熟先进的检修技术经验，严格按照铁道部颁布的相关作业规定与基准，结合实际情况，并投入实践检验，在实践中不断修改和完善，使研究的内容和成果与现实情况相符，具有极其重要的意义。第2章 动车组空调系统的整体认识2.1动车组空调系统的基本概念动车组空调系统（也称动车组环境控制系统）的主要作用是在任何气候和行驶条件下，通过强迫通风、人工制冷和供热等方法，调节车厢内的温度、湿度、气流速度等，从而为旅客提供舒适的车内环境。2.2动车组空调系统概述车底安装的空调装置为每1节车厢2台，换气装置为每1节车厢1台，与设置在车体内部的风道相连接，在车厢、通路部设置出风口和返回口。车内的排气则通过在车厢、通过台和驾驶室的排气口导入到车底排气风道内。3、6号车厢内设置有空气净化机。驾驶室设置有单独的空调装置和车内压释放阀。动车设置有牵引电机冷却用电动送风机和风道。卫生间内设置有直排车外的废排通道。供热采用装入空调系统的电加热装置。车底盖板内的外部空气作为新鲜空气被吸入。为降低新鲜空气温度，新鲜空气吸入口横侧的侧面板上设置有整流板。对于地板中间的新鲜空气风道，为防止车厢地板下方的风道内流体激振引起的振动传递，应尽量扩大风道面积，降低风道内的流速。空调装置和换气装置在车底的布置如图1，图2所示。图1 空调与换气装置车底布置图图2 空调与换气装置立体布置图为改善夏季室内空调环境，降低新鲜空气吸入温度，采用从连续换气装置的前位一侧吸入新鲜空气的方式。为避免奇数号车卫生间臭气混入新鲜空气，废除了新鲜空气进气口的下面，在新鲜空气进气口上部侧面开口并设金属网。奇数号车和偶数号车的开口面积大致相同。另外，针对带卫生间的车厢，结构上把卫生间排气风道和新鲜空气风道一体化，通过风道内的隔板将新鲜空气和卫生间空气分开，通过分别扩大各风道的面积、降低管道阻力损失，使安装作业更为简化。车厢排气是从坐席置脚台部分的排气口导向地板中间的返回风道。通过台的排气是通过设置在配电盘横侧等的排气口导入地板下的返回风道。地板下返回风道回风的一部分被导向车底的连续换气装置排出到车外。为确保返回风量，尽可能扩大配电盘横侧等的排气口的面积。2.3动车组空调机组清理与检测1.作业准备维修周期：4月10月，30000km/30天；11月次年3月，30天。修程：二级修。车号：1、2、3、4、5、6、7、0。作业人员：机械师两名。作业时间：30min/辆。供电条件：无电，外接电源。作业工具：基本工具、棘轮扳手、扭矩扳手、毛刷、高压清洗装置。2.注意事项禁止触摸发热部件。3.作业程序拆卸下空调装置对应部位的裙板和底板，并对裙板和底板进行清理；确认进、出风口格栅无松动，损坏。确认空调装置箱体外观及安装状态良好，悬挂件状态良好，固定螺栓防松标记清晰、无松动，各柜门安装状态是否良好。拆卸下空调装置冷凝器和蒸发过滤网，并进行清理，如有破损或变形则进行更换。打开蒸发器托水板排水堵排水，再打开托水板，并清理下底板。检查空调装置冷凝器和蒸发器有无脏堵，有积污则进行清理；确认管路无泄漏。静态检查空调装置冷凝器风机状态，是否转动平稳、无杂音；表面如有积尘则进行清理；确认各固定螺栓防松标记清晰、无松动。打开接触器盒，检查各部件连接线外观状态是否良好，接触器箱内各配件安装是否牢固，接线端子有无变色。安装各部滤网、空调托水板、接触器盒柜门，并确认状态良好，螺栓扭力符合要求。安装对应位置出裙板和底板，并确认其安装状态。做好外接电源供电准备，连接外接电源线。在本车服务配电盘合上空调装置空气开关。在车体两侧对空调装置进行状态试验，确认设备工作正常，转动部件无异常振动，送风量符合要求。检查车上空调出风口出的温度传感器，打开外罩清理灰尘，确认探头安装牢固。工作10min后，通过空调控制器检查压缩机工作电流是否与工况图吻合。2.4动车组空气调节的基本原理在热工学中，把含有水蒸气的空气称为湿空气。在大气中永远包含一定量的水蒸气，所以绝对干的空气在自然界中是不存在的。而在一般的空调研究中，把干空气作为一个整体，对它的组成成分不作详细讨论。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车厢内，使车厢内空气的温度、相对湿度、气流速度和洁净度等保持在一定范围内。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，这些参数被叫做湿空气的状态参数。第3章 动车组空调通风系统3.1动车组空调通风系统的基本概念按照工作动力来区分，通风系统可分为自然通风系统和强迫通风系统。系统工作时，在通风机的作用下，外部新鲜空气经新风口吸入车内，经滤尘器过滤并与回风混合后送入空气处理室，经过蒸发器冷却或者由电预热器预热，送入主风道，再由各送风口均匀地送入车厢内。车厢内空气的一部分，经过回风口、回风道被通风机吸入，作为再循环空气重复使用；另一部分则经过排风口和排风扇排出车外。铁路客车空气调节装置中最常用的强迫通风系统如图3所示。图3 强迫通风系统示意图动车组通风系统是由通机组、风道、风口、进排风装置、空气净化设备与空气压力波动控制装置等组成的。3.2动车组空调通风系统概述客室空调机组安装在车下，通过特殊螺栓与底架横梁连接。空调装置的送风口设在客室地板中部的主送风道通过车下风道连通，并通过窗间风道与顶板位置处的客室送风道连通。回风口与吸入车内空气的回风道连接，回风道又通过车下风道与机组回风口连通。制冷送风时，从回风道吸入的客室内空气与换气装置通过新风道送入的新鲜空气相混合，经过设置在客室空调机组回风口处的回风过滤网，进入空调蒸发器，在蒸发器内进行热交换，冷却为冷空气。该冷空气经过车下风道、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。输送暖气时，从回风道吸入空气，同样与新鲜空气混合，通过设置在空气装置回风口的过滤网，进入空调机组，在机组内由电热组件加热，通过相同路径，向乘客提供暖风。客室的回风口设置在座椅搁脚台下，客室中央部分，每两排座椅配置一个，客室两端每个座位配置一个。但是在与地板下空调装置、换气装置连接部分相近的座椅处，为防止噪音影响，不设排气口。排气风道设置在地板下方。另外，通风系统中的换气装置也通过特殊螺栓安装在底架横梁上。换气装置即国内空调新风装置与废排装置的结合体。换气装置采用双向风机原理，排出车厢内的废气（废气包括两部分，一部分为从回风道中排出的气体，另一部分为从车下厕所独立废排风道排出的气体），并向空调机组提供新风。正常运行时，它可以保证从车厢内排出多少风量就可以补充多少新风量，从而保证车厢内空气压力恒定。为防止客室外压力变化影响客室内，CRH2A动车组每节车厢地板下安装了一台客室通风用供排气一体的连续换气装置，客室内通风采用给排气用电动鼓风箱连续进行，并且采用在通过隧道时能控制客室外压力急剧变化的结构。此外，为了降低噪音，换气装置工作时，根据车辆的行驶速度能够进行工作频率的切换。在停车时，为减低噪音，使用低速工作频率53Hz（3180r/min）。与相向的车辆相会时和在隧道里行驶时，为防止车内压力变化引起的耳感不适，使用高速工作频率60Hz（3600r/min）。高、低速切换速度设置为160km/h。为换气装置提供电源的逆变器，根据设备布局需要，紧靠换气装置安装或在距离较远的地方安装。车下风道多为消音风道，在变截面风道及风道入口的风道都为消音风道，吸音材料与吸音风道多采用与风道铆接。风道连接处设置大量的导流装置，既可以减小风道阻力也可以实现风量分配的作用。风道在端部级风口连接处大都采用圆滑弧线过度，以尽量减小阻力，且保证气流的通畅。换气装置主要参数如表1所示。表1 换气装置主要参数表型号FK204A用途客室通风构造地板下安装供排气一体横轴型多叶片风扇叶片形式多片式叶片数25片转速低速（运行速度160km/h以下，53Hz运行）：3180r/mm高速（运行速度160km/h以上，60Hz运行）：3600r/mm额定值风量供气：约21m/min（53Hz运行，约16m人）排气：约24m/min（60Hz运行，约18m人）鼓风机静压（大气吸进，20换算，供气、排气相同）约3kPa（53Hz运行时）约4kPa（60Hz运行时）最大鼓风机静压（大气吸进，20换算，供气、排气相同）约3.7kPa（53Hz运行时）约5.5kPa（60Hz运行时）质量约110kg（包括电机）地板内主送风道纵向通过枕梁位置时采用变截面风道。保温功能方面，车下风道及地板内风道，外表面粘贴5mm厚的保温材料；窗间风道为复合风道，内部为硬质胶片，内外表面粘贴4mm厚的保温材料；车上客室送风道外表面也粘贴5mm厚的保温材料，用来防止夏天高湿度状态下冷凝水的产生。CRH2A动车组通风系统的主要特点概括：（1）厕所和通过台纳入空调范围。（2）动车组卫生间内设置直排车外的废排通通道。（3）供暖方式采用内置于空调机组的电加热装置。（4）目前在轨运营的动车组设置有烟雾报警装置，全列禁烟。（5）动车组每节车厢均设置应急通风系统（国产化阶段第18列开始）。3.3动车组空调送风机的维护与检修对送风机的检查必须要在拆卸后进行，在拆卸前要将电源断开。作业时要注意不要弄伤送风机。保养基准与检查方法如表2所示。表2 送风机的保养基准与检查方法表部件名保养基准检查方法车厢内送风机检查轴承有无异常声音，1次/年运转时若有异常声音或振动，要在修理厂更换轴承清扫车厢内送风机，1次/3年叶片的内侧有尘埃附着，这会引起风量减少和送风机振动噪音，并且破坏叶轮平衡，从而使振动加大，造成轴承的寿命缩短。在叶片内侧R部上有尘埃附着的情况下，用软毛刷擦拭。注意不要使叶片变形，也不要弄伤涂装表面。轴承的更换，1次/3年轴承为每3年更换新件室外送风机检查轴承有无异常声音，1次/年运转时若有异常声音或振动，要在修理厂更换轴承清扫室外送风机，1次/3年对室外送风机进行清扫轴承的更换，1次/3年轴承为每3年更换新件注意事项：室外送风机保养时，在电动机支架（铝合金制）的接缝处、叶轮与旋转密封材料相接触的面及旋转密封材料的沟部必须涂抹密封材剂（ShielderNo.193），然后才可以组装。如果不涂抹密封剂，则电动机不能够防水。3.4动车组空调过滤网的维护与检修1.作业准备维修周期：4月10月，15000km/15天；11月次年3月，30天。修程：二级修。车号：1、2、3、4、5、6、7、0。作业人员：机械师两名。作业时间：20 min/辆。供电条件：无电。作业工具：基本工具、吸尘器、压缩空气、套筒扳手、扭矩扳手、运输车。2.注意事项（1）作业中不得损坏空调热交换器。（2）作业中防止过滤网磕碰、损伤。（3）采用换件维修方式。3.作业程序打开空调过滤网相应位置的底板，松开安装盖罩的螺栓（M10），卸下排水盘、过滤网，检查盖罩。检查进风口侧的换热器，有积污时用吸尘器对其进行清洁，或用水（中性洗涤剂）进行清洗。清除过滤网周边底板上的灰尘、杂物。如有框架变形则更换新件。更换过滤材料或更换过滤网，换下后使用中性洗涤剂清洗。过滤网保养基准与检查方法如表3所示。表3 过滤网保养基准与检查方法表部件名保养基准检查方法过滤网夏季每一个月更换，冬季不更换（根据过滤网的污损程度来决定更换周期）准备好装新件过滤材料的循环过滤网框，进行循环保养。将污损的过滤网框进行分解，更换新件过滤材料第4章 动车组空调制冷系统4.1动车组空调制冷系统的基本概念动车组制冷系统的作用是在夏季对进入车厢内的空气进行降温、减湿处理，使车厢内空气的温度与相对湿度维持在规定（人体适宜）的范围内。夏季，通风机将吸入的车厢内外混合空气经过蒸发器冷却后送入车厢内，以达到降温的目的。由于蒸发器表面的温度通常低于空气的露点温度，使得空气中的部分水蒸气凝结成水滴，因此，空气在通过蒸发器冷却的同时也得到了减湿处理。动车组空调机组采用蒸气压缩制冷，其制冷系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、轴流式冷凝风机、离心式蒸发风机、膨胀阀以及气液分离器、干燥过滤器、分油器、压力保护装置等辅助设备组成，它们通过管路连接组成一个封闭的系统。KLD29系列空调制冷系统是我国铁路空调客车上常用的一种空调制冷系统。在其封闭的系统中，低温、低压的制冷剂蒸气由压缩机吸收压缩成高温、高压的制冷剂蒸气，然后进入风冷冷凝器，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温、高压的液体制冷剂，之后进入毛细管（或平衡式膨胀阀）节流降压，变成低温、低压的气液混合制冷剂，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气热量，蒸发成低温、低压的制冷剂蒸气，再经过气液分离器，分离出制冷剂蒸汽，然后又被压缩机吸入，完成一个封闭的制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。车厢内空气通过蒸发器时，空气中的水分冷凝成水滴，汇集至机组内接水盘，由排水管将水排至车外，这样就起到了除湿的作用。车厢内的制冷是从回风口将车内的循环空气及由新风口进入的新鲜空气，由空调机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由空调机组出口送入车顶通风口各格栅，向车厢内吹出冷风，在制冷系统的连续工作下使车厢内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车厢内空气温度。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汽化制冷和在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出气体，为制冷剂在制冷系统中不断循环提供了动力，使制冷循环得以周而复始地进行，因此它有整个装置的“心脏”之称，常被称为蒸气压缩式制冷装置的主机。为保证压缩机这样一个重要部件的安全工作，制冷压缩机往往设置多重保护装置。例如，空调机组内设置过流保护、高低压保护、缺相保护和延时启动（冷凝风机先开10s，以利于压缩机启动，停机时同时停止）。其中任何一种保护机制产生作用时，压缩机就立即停止工作，防止被损坏。4.2动车组空调制冷系统概述动车组空调制冷系统组成：CRH2A动车组空调制冷系统位于车底的空调装置中，其形式为框架中放置有机器及部件用盖罩罩住的单元形式。空调装置分为车厢内部装置、车厢外部装置及控制装置。在车厢外部安装有压缩机、高压开关、室外热交换器、室外送风机、交流电抗器。车厢内部为气密构造，内部安装有室内热交换器、室内送风机、电热器、直流电抗器、排水泵、空气过滤器等。控制装置为气密构造，内部安装有逆变器、冷凝器、接触器盘1、接触器盘2。制冷单元设置在车辆地板下。制冷循环系统：CRH2A动车组空调制冷循环系统如图4所示。图4 CRH2A动车组空调制冷循环系统示意图CRH2A动车组制冷循环系统，由压缩机、室外热交换器、干燥器、毛细管、车厢内热交换器、冷凝器及配管构成。各个机器与配管焊接形成完全封闭状态，里面封入了制冷剂R22。制冷循环系统中各主要组成部分的作用如下：1、压缩机：吸入低温的制冷剂气体，压缩成高温、高压的制冷剂气体送出。2、室外热交换器：把高温、高压的制冷剂气体用室外送风机送来的室外空气进行冷却，使之成为常温（约50）高压的制冷剂液体。3、制冷剂干燥剂：吸收制冷剂液体中的水分。4、毛细管：在通过面积很小的阻力管路时，高压的制冷液体变成低压的气体液体混合的状态，制冷剂在减压的同时，温度也随之下降。5、车厢内热交换器：低温低压的气液态混合的制冷剂，与通过车内热交换器的空气进行热交换，被汽化。此时，车厢内空气的热量被制冷剂吸收，温度下降。产生的冷风，吸收了车内的热负荷（换气、日照、车内外的温度差等）和人体所发出的热量又变为暖空气，再次引向车厢内热交换器。动车组空调制冷装置操作要点：1、运行前检查在运行空调制冷装置之前，需进行下列检查，确认没有错误后方能开始运行：检查配线用连接器是否正常连接。检查电气电路有无异常。检查绝缘电阻在主电路、控制电路上有无异常。检查送风机的叶轮是否接触到风洞上。2、运行时的注意事项车厢内送风机的运转：车厢内送风机运转时，检查车内有无排风，确认有无异常振动或异常噪音。车厢内送风机单独运转时，确认装置输入功率为1.9kW，电流为7A以上。数值在此之下，可能是送风机反转或车厢内热交换器回风过滤网的网眼发生阻塞，引起循环风量减少。此时，需对送风机周围进行检查，清扫回风过滤网、车厢内热交换器。3、室外送风机的运转确认室外送风机没有异常振动、噪音等。4、制冷运行在制冷运行中，以70Hz运行时，车体回风口和送风口的温度差若在6以下，则制冷剂气体有泄漏的可能。此时，需测量压缩机电流，通过泄漏判定表确认。205、20以下的低温运行车厢内、外热交换器吸入空气温度在20以下，压缩机运转时，在车厢内热交换器上会产生凝霜现象，压缩机有受损伤的危险，此时不应运行。必须试运行时，应在空气温度为10以上时进行，但要控制在3min以上5min以内。其他注意事项：在短时间内对送风机或压缩机反复启动、停止，容易加快压缩机、车厢内外送风机的电动机的绝缘劣化，加快电磁接触器等接点的消耗。启动、停止的间隔必须在1min以上。第5章 动车组空调系统专项检修我国动车组有4个技术序列，分别引进不同国家的技术，其技术特点与检修规程有所不同。通过国外动车组的检修体系进行研究，结合我国国情，将动车组的修程分为一级维修至五级维修共5个等级。我国CRH2A动车组检修周期如下表4所示。表4 我国CRH2A动车组检修周期表检修等级检修周期一级维修例行检查每次运行结束或48小时二级维修重点检查30000km或30天三级维修重点分解检修450000km或1年四级维修系统分解检修900000km或3年五级维修整车分解检修1800000km或6年CRH2A型动车组一、二级维修项目、维修方法及维修性质如下表5所示。表5 CRH2A型动车组一、二级维修项目、维修方法及维修性质表序号维修项目维修性质维修周期备注系统子系统部件（性能）维修方式里程（104km）时间（天）1空调系统空调机组检测、清洁预防性31301410月实施2空调系统空调机组空调冷凝器过滤网清洁预防性0.4141/3021410月实施2113月实施3空调系统空调机组空调蒸发器过滤网清洁预防性1.51151/3021410月实施2113月实施4空调系统空调机组空调冷凝风机扇叶清洁预防性31301410月实施5空调系统空调机组空调排水管路清洁预防性313011410月实施各级修程下动车组的检修范围一级维修例行检查：更换、调整和补充消耗部件，检查各部件的状态和性能，特别是车下悬吊件的安装情况。二级维修重点检查：按照规定要求进行动车组性能试验和安全性检测，重点检查轮对踏面和车轴。三级维修重要部件分解检修：对转向架及其主要零部件进行分解检修。四级维修系统全面分解检修：对各主系统进行分解检修，必要时进行车体的涂漆。五级维修整车全面分解检修：对全车进行分解检修，较大范围地更新零部件，并进行车体的涂漆。第6章 动车组空调系统故障案例分析与改进1.案例概况CRH2A型重联动车组，运行时前动车组02车和03车客室温度偏高，点温显示02车28，03车27，外温36左右，该两节车厢超员约百分之二十。应急处理后，02车和03车空调运转率时有时无。后续换乘热备车组运行。2.原因分析回库测试空调性能正常，无泄漏、制冷效果良好，冷凝器过滤网较脏。日立公司对空调进行试验，当环境温度设为4045；客室温度设为2832；冷凝器过滤网封堵三分之一左右。空调机组压缩