动车组空调系统的运行控制.ppt

1 第六章动车组空调系统的运行控制 2 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 3 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 4 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 5 一 自动控制原理 二 自动控制的基本类型 双位控制原理 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 6 一 自动控制原理 双位调节的特点是 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 7 二 客车空调系统的基本电气控制原则 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的要求 同时对各系统进行自动保护和故障显示 8 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 在每台压缩机的控制电路中均设有时间继电器 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 9 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 在控制电路中设有转换断电器 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 同样也应配有不同型式的电气控制系统 10 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出现 11 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 这些串在电加热器主电路中的温度熔断器将会熔断 直接切断电热器的主电路 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 12 一 热力膨胀阀及毛细管1 热力膨胀阀 见后图 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 三 制冷自动控制元件 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 13 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 14 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 三 制冷自动控制元件 15 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 三 制冷自动控制元件 16 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 三 制冷自动控制元件 17 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 18 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 为了防止电机频繁起动 设置差动力弹簧 19 感温包 波纹管 主弹簧 差动弹簧 触头 杠杆 返回 20 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 断控制用差动调节螺母 调节温度的动差数值 感温包 波纹管 触头 调节弹簧 顶杆 差动螺母 21 四 压力保护器件 制冷机的压力保护包括 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 其后果是 压缩机负荷变大 排气温度过高甚至高压系统爆破 这是很危险的 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 三 制冷自动控制元件 22 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 所以油压保护是当压缩机润滑油路出现故障时也切断压缩机电源 23 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 24 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的排油压力和曲轴箱压力之差作为动力 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 25 返回 低压气箱 弹簧 高压气箱 传动杆 直角杠杆 压差开关 26 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 27 四 CRH2动车组空调控制系统 控制系统关系图 车辆信息控制装置 28 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 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 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 29 表1 4 1变频装置主要部件 30 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 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 四 CRH2动车组空调控制系统 把一定形式的直流电压变换成负载所需的直流电压的变流装置 31 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 四 CRH2动车组空调控制系统 32 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 即优先采用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 四 CRH2动车组空调控制系统 33 显示设定器的操控 四 CRH2动车组空调控制系统 34 显示设定部 四 CRH2动车组空调控制系统 35 温度设定方法 在制冷或制热运行中 每按动上 下按键 设定值会增 减1 温度设定范围为20 29 车辆信息控制装置中可按0 5 的幅度进行设定温度的设定 但空调显示设定器不显示小数点以下数值 在送风模式中 上 下按键的操作无效 四 CRH2动车组空调控制系统 维护模式的设定与显示 在维护模式下 显示设定部的所有开关均有效 维护模式仅在按下 维护模式 并点亮时才有效 在维护模式下 设定温度显示 变为 CH显示 车内温度显示 变为 DATA显示 上 按键和 下 按键为CH变更与DATA变更时使用的开关 36 维护模式的设定与显示 CH显示在未进行选择操作时 CH的显示如下 电源接通后 如果CH操作之前没有故障数据 FLT 则根据空调模式进行如下显示 送风 模式时 CH显示 2 制冷 模式时 CH显示 0 制热 模式时 CH显示 1 发生故障数据时 将自动显示CH FF 在CH更新时 与CH相应的DATA显示也随之更新 四 CRH2动车组空调控制系统 37 制冷运行模式 四 CRH2动车组空调控制系统 通过两个温度传感器检测的温度平均后得到的车厢内温度和制冷标准温度进行比较 按照下表所示的运行模式 决定压缩机开 关控制和压缩机运行频率 并向VVVF部下达频率指令 38 制冷运行方式的选择 四 CRH2动车组空调控制系统 在高于制冷基准温度状态下 保持其同一模式3分钟以上时 运行模式将向上提升一级 在上一级运行模式下持续工作 直到车厢内温度下降到制冷标准温度为止 如果在本控制过程中车厢内温度继续上升 则变更为上一级模式 39 制冷控制运行说明 1 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 2 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 接到减半指令 压缩机先减速到方式3的运行频率后进行CP1运行 对于方式3以下的设定 则继续按照设定的运行方式运行 四 CRH2动车组空调控制系统 40 制冷控制运行说明 3 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 4 压缩机交替运行运行方式为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 四 CRH2动车组空调控制系统 41 制冷运行中的约制 1 运行方式转换约制 出现运行方式上升要求时 转换到相应的运行方式 出现运行方式下降要求时 转换到相应的运行方式 在运行方式2 6的运行中 至少将保持同一方式运行30s 频率上升 下降的速度为5Hz sec 四 CRH2动车组空调控制系统 42 制冷运行中的约制 2 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 四 CRH2动车组空调控制系统 43 制冷运行中的约制 3 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 四 CRH2动车组空调控制系统 44 制冷运行中的约制 3 压缩机运行约制 除上述第1项以外 启动时转换到相应的运行方式 压缩机一旦停机后 6s内禁止再启动 控制电源复位后6s内不启动压缩机 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 室内风扇无论在何种运行模式下均正常运行 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 四 CRH2动车组空调控制系统 45 制热运行模式 A 10分ON 5分OFFB 5分ON 10分OFF 四 CRH2动车组空调控制系统 将2个温度传感器检测的温度平均后得到的车内温度与制热标准温度进行比较 按照下表所示的运行模式对加热器进行控制 46 制热运行方式的选择 四 CRH2动车组空调控制系统 47 制热控制运行说明 1 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 2 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