T南昌局客车空调系统培训教材.doc

客车空调培训唐山机车车辆厂2005年636 / 37目 录第一章 空气调节用基本概念2 第二章 客车空调系统的组成及作用2第一节 空调客车的发展及展望2第二节 客车车内参数对人员舒适性的影响4第三节 客车空调系统主要类型及优缺点4第四节 客车空调的空气处理过程2第五节 客车空调系统的组成及作用5第三章 客车空调机组工作原理2第一节 制冷系统的工作过程2第二节 制冷剂及其特性4第三节 客车空调的降温5第四节 客车空调的升温5第四章 客车空调机组介绍5第一节 空调机组结构5第二节 客车空调制冷量测定条件及允许偏差7第三节 主要技术参数7第四节 客车空调主要部件说明9第五章 客车空调机组的安装使用与调节17第一节 机组安装17第二节 使用与调节18第六章 客车空调的保养、故障诊断及处理21第一节 客车空调运行时的机组保养21第二节 客车空调运行时的故障及处理22第七章 客车空调机组的修理25第一节 制冷系统的吹污25第二节 制冷系统的气密性试验和检漏25第三节 制冷系统的抽真空28第四节 充注制冷剂29第五节 排空气30第六节 常用维修工具一览31第八章 客车空调机组检修规程32第九章 附表35第一章 空气调节用基本概念世界上所有的物质都是由分子组成，这些分子在作不规则运动和振动时产生的热量就称为该物质的热能，热能的大小取决于分子的运动速度，而速度由取决于本身的温度的高低。一、 温度1、温度的概念物体的冷热程度叫物体的温度两物体温度不同就会发生热传递，温度高的物体起热量就必然传到温度低的物体上，直到两个物体的温度相等为止。2、温度的两种表示方法摄氏温标：它是一种百度温标，以t表示，符号，它规定在一个标准大气压下，把纯水的冰点规定为0，沸点为100，中间100等分，每一等分就为1。华氏温标：以t表示，符号F，它规定在一个标准大气压下，把纯水的冰点规定为32F，沸点为212F，中间180等分，每一等分就为1F。3、两种单位的换算方法摄氏温度：59（华氏温度32）华氏温度：F（95摄氏温度）324、温度状态干球温度：用温度计所测得的空气温度，也就是该空气的实际温度。湿球温度：用湿球温度计测得的温度，干湿球温度的差值反映了空气相对湿度的大小。露点温度：指湿空气在某一温度下，冷却到100时所对应的温度，此时湿空气达到了饱和状态二、 压力1、 压力的概念单位面积上所受的垂直作用力，称为压力或压强。单位：Pa mmHg,kgf/cm22、 各单位间的换算关系一标准大气压760 mmHg1.013105 Pa1 kgf/cm29.8104 Pa98kPa1M Pa106 Pa10 kgf/cm23、压力的几种常用表示方法绝对压力：制冷系统的真实压力表压力：用压力表测量时表针所指示的压力。P表P绝B（B为当地的大气压力）真空度：指制冷系统内部的绝对压力小于当地大气压力的数值，压强值越低，表示真空度越高。即P真BP绝三、 湿度1、湿度的概念表示湿空气中水蒸汽的含量2、湿度的两种表示方法绝对湿度：1 m3的湿空气中含有水蒸汽的质量，称为空气的绝对湿度，kg/cm3相对湿度：表示湿空气中所含蒸汽接近饱和状态的程度。相对湿度值越小，表示空气越干燥，吸水力越强。四、 含湿量在一定的湿空气中所含水蒸汽的质量（g）与干空气（kg）的比值为湿空气的含湿量。第二章 客车空调系统的组成及作用第一节 空调客车的发展及展望随着我国社会主义现代化的发展，人民的生活水平不断的提高，国际间的交流日益增多，外贸和旅游事业的日益兴旺，旅客运输等提出了更高的要求，为此，装设能创造适当低温的环境的制冷装置，使铁道车辆发展的方向，尤其是高速旅客列车采用空调技术是势在必行。我国自行设计空调从五十年代开始，1958年四方机车厂低重心列车是我国第一列空调客车，集中供电空调采用分装式、填补了车辆制造的空白。19661968年，四方、中越联运18型空调软卧及硬卧车，本车供电分装式车上及车下机组。1976年之后，四方厂为“广九”铁路生产了“广九”空调客车，由浦镇厂生产了空调餐车，空调装置采用了半封闭压缩机，发电车集中供电。19801981年，四方厂、长春厂、浦镇厂分别试制了25.5m干线空调车，集中供电，半封闭式压缩机，分装式空调机组。为了探求适应我国条件的客车空调装置，从1980年开始，长客厂开始引进和试制了单元式空调机组，分装在新造22型车的顶部，由发电车集中供电。1989年，我国由日元贷款车生产RW25A,YW25A,YZ25A,CA25A，TZ2由长春厂、唐山厂、浦镇厂联合设计，由于第一批车的总数为168辆，有称为“168”车，该批25型车于1990年9月起运行。1991年140辆25G型，集中供电的客车，目前已批量生产。到目前为止，我国已生产准高速列车200km/h,270km/h等客车，既有线路上提速直达客车160km/h,200 km/h电动车组的引进及300 km/h高速车的生产，中国铁路正进入飞速发展的新时代。第二节 客车车内参数对人员舒适性的影响为了保证旅客在旅途中身体健康、减轻疲劳、根据人们的生活习惯、人体生理卫生要求以及客车车厢的特点，可以知道影响人体卫生和舒适的环境参数是：车内空气的温度和相对湿度；人体周围空气的流动速度；车内空气的洁净度；车体内墙板的壁面温度以及车厢内的噪声。下面逐条分析它们对舒适度的影响。一、 车内空气的温度和相对湿度。在正常条件下，人体新陈代谢热若与人体向周围环境散发的热量保持平衡时，人就会感觉舒服，如环境温度过低或过高，使平衡不能维持时，人就会感觉热或冷，热或冷的感觉超过一定限度时，人就觉得不舒服，甚至生病。人体新陈代谢热与人摄入的食物结构、食物量、性别、年龄以及活动程度有关。以摄入淀粉类食物为主的国人和以动物蛋白、脂肪为主要食物的西方人相比，产生的代谢热是不相同的，另外，男性的代谢热高于女性，成年人的代谢热高于儿童或老年人，活动量越大，人体代谢热也越大。国内在空调客车的设计计算中，一名成年男子在静坐状态下每小时所散发的全部热量（显著潜热）约为419KJ/h。人体的代谢热通过皮肤和呼吸散发到周围空气中去。当人体周围的空气温度低于26.7,人体代谢热主要靠皮肤与空气对流、传导、辐射等方式散发热量，这时空气湿度对人体舒适度的影响不甚显著。当人体周围的空气温度高于28时，单靠皮肤与空气对流、传导、辐射已不能完全散发人体的代谢热，还需要以皮肤表面汗液的蒸发作为散热方式，这时空气的相对湿度值对人体舒适度的影响就比较明显了。二、 人体周围空气的流动速度。气流速度影响人体散热，气流速度增大时，可以加大皮肤表面的对流散热和加剧汗液的蒸发，从而增加散热效果。但气流速度也不是越大越好，尤其是温度较低速度较高的气流，长期作用在人体上时，同样会产生不舒适的感觉，在人体抵抗力较弱时（如老年人或晚上睡眠时）甚至还会引起感冒等病症。所以，气流速度应控制在一个范围内。三、 车内空气的洁净度。影响车内空气的洁净度的因素是：旅客产生的尘埃粒子、人呼吸所排出的CO2以及由于车内装饰物品或旅客携带物品所产生的有害气体或令人不愉快的气体。尘埃、有害气体使车厢内的空气变得污浊。相对于车厢内空气，车厢外的大气是新鲜的，因此不断吸入车外新鲜空气，用它对车内空气进行稀释，并不断地滤去空气中的尘埃粒子，就可以使车内空气保持一定的洁净度。四、 壁面温度。夏季当客车内壁面温度过高时；或者在冬季客车内壁面温度过低时，由于辐射的缘故，会给靠近壁面的旅客生产“热”或“冷”的感觉，这个因素主要是由于车体隔热壁结构和隔热材料厚度不当造成的。五、 车内噪声。低速车辆噪声主要来自轮轨。其次是车辆零部件之间的冲击、振动（如风挡、车钩、基础制动件）和气流与车体外表面的磨擦作用。高速车辆噪声则以气流与车体外表面（包括受电弓）的磨擦噪声为主。空调客车还有空调机组产生的噪声（主要是通风机组的噪声和气流在风道中流动的噪声）噪声值超过一定限度时，会使旅客容易感觉疲劳，注意力不集中，情绪容易烦燥，长时间在高噪声场所的人还会使听觉受到损伤。对于高速、准高速客车来说，由于采取了许多隔振降噪措施，车厢有较好的密闭性能，使空调机组的噪声影响相对显得明显起来，因而控制空调机组噪声应引起重视。综合上述分析，结合中国的国情，空调客车车内空气参数参考值如下：车内空气温度范围，夏季2228 冬季1820车内空气相对湿度范围，夏季不大于65 冬季不小于30二氧化碳容积浓度不超过0.15%车内空气流动速度范围，夏季0.250.35m/s 冬季0.050.20m/s新鲜空气量：1525m3/人.时（冬季要略低）车内空气含尘量：1mg/m3车内噪声：不超过68dB(A) 软卧车包房内不超过65dB(A)第三节 客车空调系统主要类型及优缺点我国客车空调系统主要有二种类型：集中式和车顶单元式。集中式空调系统如图31所示。集中式空调装置是指一辆客车安装一套通风、加热、加湿和制冷系统的装置，通常是将制冷机组安装于车下，而将通风系统及空气冷却器、空气预热器及加热器等安装于车顶的一端。集中式空调系统由于制冷压缩机组安置在车下，故重心较低，但制冷设备的管路较长，容易产生漏泄，一旦压缩机出现故障，全车即失去制冷能力。车顶单元式空调系统是将压缩机，冷凝器、毛细管节流装置、蒸发器、通风机、空气予热器等组合在一起，成为一个单元。安装在车顶上，故称为“车顶单元式”。车顶单元式空调机组由于将各制冷空调元件安装在一个刚度很大的不锈钢箱体内，制冷系统管路很短，因而不易发生制冷剂泄漏，而且每一节客车有24台制冷压缩机组，即使某一台压缩机发生故障。其它机组仍可以维持一定的车内空气参数，这就提高了制冷系统的可靠度。车顶单元式空调机组还具有结构简单，安装方便。检修工作量小、节约能源等特点。因此在铁路客车空调机组中受到广泛的欢迎，得到较快的发展。目前客车空调基本上都采用这种型式，而且针对不同车种的要求，对车顶单元式空调机组进行了定型。第四节 客车空调的空气处理过程空调机组对空气的处理分为二种情况。即夏季对空气进行减湿冷却的处理，冬季对空气进行加热处理。春秋季节只运行通风机组进行通风即可。空调机组的夏季空气处理过程。图21示出了夏季空气处理过程。图21 夏季空气处理过程图中B点是保证舒适度要求的夏季车内空气状态点。A点是夏季室外新鲜空气的状态点。通风机组将一定比例的新鲜空气与室内的再循环空气吸入并混合后，成为C点状态，送到蒸发器，在经过蒸发器时由于蒸发器表面温度较低，因此，空气与蒸发器表面进行了热质交换，即蒸发器冷表面吸收空气的热量。使空气温度下降，与此同时空气中含有的水蒸汽也在蒸发器表面凝结成水析出。使空气得到冷却和减湿的处理。离开蒸发器时，空气变得低温干燥的D点状态，该状态的空气被送入车内，吸收旅客散发的水蒸气量和各种进入车体的热量，维持车内空气在B点状态，因此我们说夏季空气的处理过程是一个减湿冷却过程。在图中即为CD。第五节 客车空调系统的组成及作用为了获得旅客舒适要求的空气参数，就应该采取必要的技术措施，客车空调系统就是主要的措施。空气调节就是把经过一定处理之后的空气，以一定方式送入车内，使车内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度控制在适当范围内的技术，为此客车空调装置应由通风系统、空气冷却系统、空气加热系统、空气加湿系统和自动控制系统等五个基本部分组成。见图22所示一、通风系统。1、通风系统的作用将经过处理的空气输送和分配到客室并获得合理的气流组织，同时还将室内污浊的空气排出室外，使室内参数满足设计的要求，它的质量的好坏直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。2、通风系统的工作过程通风系统工作时，在通风机的作用下，车外的新鲜空气经新风口进入车内，首先经过过滤器过滤，并与车内再循环空气混合，经过滤尘装置滤去空气中的尘埃和其它杂质后，经过蒸发器冷却或者电预热器预热，送入送风道内，在由个送风口均匀的送入室内，室内空气的一部分经回风口、回风道再被通风机吸入作为再循环空气重复使用，另一部分由排风机将客车内多余的污浊空气排出车外，通风系统是客车空调装置中唯一不分季节而常年运转的系统，因此它的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。3、通风系统的组成离心式通风机、滤尘装置、送风道、自然通风或排风装置、回风道等组成。通风机采用离心式风机，双绕组高、低速运行（详见第四章第四节）送风道送风道的作用将经过冷却器或预热器处理后的空气输送到客室内，空调客车的送风道及送风口是空调装置中较重要的部件，客室内空气温湿度的品质主要取决于各送风口的送风量是否相等，原来我国空调客车较普遍的采用风口风量调节装置，由于操作不方便等因素，不能起到应有的作用，故存在着空气温度沿高度及车长方向的温差较大的现象。后来，经四方所的研制试验，研究制成条缝式均匀送风道，取得了较满意的效果。现在生产的客车已基本采用此种静压形式的送风道。静压风道主要由主风道和静压箱组成，送风口沿车厂方向为连续或断开的均匀条缝。送风原理空调机组的送风机将风直接进入主风道，在沿主风道前进的过程中，经过主风道出风口进入静压箱，由于静压箱的压力均衡作用，使得在主风道中不同断面上具有不同静压的空气在静压箱中得到均衡，并形成一定的静压值，具有该静压值的空气在条缝送风口装换成动压，形成一定的速度射出，从而达到均匀送风的目的，静压风道的结构见图23。图23 静压风道结构此种条缝式均匀送风道结构简单，制造维修方便，成本低，送风性能良好，对风机的风量要求不严格，在客车出厂和运用中不需要调节。自然通风装置卫生间及储藏间等为改善空气的品质，采用自然通风装置。通风装置如图24所示。图24 自然通风装置当车辆运行时，在通风器的上下产生部分真空，车内空气经过调节器的缺口排出车外。优点：停车时，只要外面有风，就能起到通风作用 如车内温度高于车外温度，无风及停车时均有通风作用 雨水、灰沙不易进入车内缺点：停车时，车外温度高于车内温度时，通风量很小回风口过滤装置车内的空气经回风口和回风过滤装置后进入空调机组内。硬座车、餐车的回风过滤装置如图25所示。 图25 回风过滤装置 废排装置为平衡系统内的压力，将室内污浊的空气排出室外，设立废排装置。二、 气冷却系统客车一般采用蒸气压缩制冷机的蒸发器作为空气冷却器。在夏季制冷设备工作，蒸发器表面温度很低，由通风机吸入的车内空气流经蒸发器时发生热质交换，使空气得到冷却。冷却后的空气被送入车内，以保证车内温度达到指定范围。由于蒸发器表面温度通常低于空气的露点温度，因此空气在通过蒸发器被冷却的同时，空气中的水蒸气也会在蒸发器表面凝结成水，因而空气在被冷却的同时也得到了减湿处理，从而保证了夏季车内空气相对湿度也在要求范围之内。有关空气冷却系统中的蒸气压缩制冷原理将在第三章详述。三、 气加热系统1、空气加热系统的组成包括设置在风道内的空气予热器和设置在客室内的补偿热源两部分。冬季，外气温度比较低，为保证送入客室的空气温度与室温基本相同外界新鲜空气在送入车之前必须进行预热，这就是空气预热器的作用。在北方地区由于车内外温差很大，经车体隔热壁的热损失较多，车内旅客散发出的不足以抵偿车体热损失，如欲保持车内温度，仅采用对送入车内空气加热的方法，则空气和加热温度必需进一步提高，这将加大空气予热器的负担，而且在大多数采用上风道送风的空调客车来说，会赞成垂直方向温度相差很大，使车温度很不均匀。空气加热后的送风温度一般不超过18-25，送风温度与车内温度之差一般不大于3。因而在北方地区的空调客车除了空气预热器之外，还在客室地板的二侧设有补偿热源，以弥补车体的热损失。2、空气加热系统的分类空气加热系统的热媒有两类，对采用独立暖房温水取暖装置的客车可用热水，对集中供电的客车可使用电加热器，尤其是只在南方地区运行的客车，可采用全电热方式。四、 空气加湿系统空气加湿系统主要是保证冬季车内空气湿度。在第二章第二节中已介绍过空气相对湿度对人体舒适度的影响，对舒适性空调来说，相对湿度的控制范围是较宽的，即夏季相对湿度不超过65，冬季相对湿度不低于30，即使在北方地区，冬季外气温度较低，含湿量也偏低，经加热后送入车内有可能造成车内空气相对湿度过低，这时可以通过适当减少新风量的办法（如新可减少到每人每小时1015立方米）来使车内相对湿度条件得到改善，因而对普通的空调客车，一般是不设置加湿装置的。只有一些定员较少的高级空调客车，为了保证有一定换气次数，新风量选得较大，这时可以采用加湿的方法以适当提高车内空气的相对湿度。空气加湿的方法，以将蒸气直接与空气混合最为简便。在客车空调系统中，可将产生水蒸气的加湿器（如电极式加湿器或超声波加湿器等）直接装设在风道中。五、 自动控制系统空调客车的自动控制系统的任务是：主要工作参数的自动测试、自动调节和危急情况时处动保护。客车空调装置是按额定工况设计制造的，但是在客车运行过程中，空调系统的实际工况却是经常不断变化着的，例如外气温度有春夏秋冬和白天晚上的变化，外气相对湿度也随之而变，车内旅客也随时有增减，因此空调系统在全年运行中几乎都是在变动的工况下工作的。要使车内空气参数在变动的工况下工作的。要使车内空气参数在变工况下仍能保持在规定范围内，还能实现经济运行和节能的要求，就需要采取人工的或自动的调节环节。客车空调系统的自动调节装置一般采用双位调节，主要是根据车内温度控制制冷压缩机的开、停。对于全年运行的空调装置，还可以通过调节新回风比，以获得在不同季节时的最佳经济运行参数。客车空调系统的自动保护装置主要有压力保护（高压不超高和吸气压力不过低）、过流保护、过热保护等内容。第三章 客车空调机组工作原理第一节 制冷系统的工作过程蒸气压缩式制冷机是客车空调上应用最广泛的一种制冷机，它利用了单级压缩制冷循环的原理。单级压缩蒸气制冷机是指将制冷剂经过一级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压力的制冷机。单极压缩蒸气制冷机的基本组成如图3-1：冷凝器蒸发器压缩机节流装置图3-1 制冷系统蒸气压缩机式制冷机的工作原理：主要是利用制冷剂液体气化、气体液化的相变过程来吸收室内空气的热量，并将此部分热量输送到室外大气中的过程。在一定压力下，液体温度到达到沸点（即饱和温度）就会沸腾。在制冷技术中，常把这一饱和温度称为蒸发温度。与吸热气化的过程相反，在冷凝温度下蒸气放热会凝结成液体。如果用环境介质（水或空气）来冷凝制冷剂蒸气，蒸气的冷凝温度要比环境介质的温度高一些。而压力较高的蒸气其冷凝温度也较高，因此制冷剂蒸气只要用压缩机压缩到所需的冷凝温度相对应的饱和压力，就能利用环境介质来冷却，使其在蒸发器中吸热而气化的制冷剂蒸气重新冷凝成液体，再让制冷剂液体在低温下又吸热气化，这样制冷剂在一个封闭的系统中，只消耗压缩机的功就能反复的实现制冷剂由液体变蒸气，再由蒸气变液体的相态变化，并通过这种相变将低温处的热量转移到高温处去。这就是蒸气压缩式制冷机的工作原理。蒸气压缩制冷机主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四个部件组成，并用管道连接形成一个封闭的循环系统。其工作过程如下：制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化成低压低温的蒸气后被压缩机吸入。压缩机消耗一定的功率将制冷剂蒸气压缩成压力、温度较高的蒸气并排入冷凝器。高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气（或水）冷却，制冷工质放出热量而被冷凝成液体。由于制冷剂液体的温度还高于环境介质温度，必须将其温度降到低于欲冷却空间空气的温度送入蒸发器才能产生制冷效果。为此，先让高压、高温的液体制冷剂经过节流装置（毛细管或膨胀阀）节流降压，同时温度也降低，然后再进入蒸发器。在蒸发器中，低压、低温的制冷剂又吸收被冷却物体的热量，蒸发成低压、低温的制冷剂蒸气，再被压缩机吸入，如此周而复始地循环。这样，制冷剂在封闭的制冷系统中要经历压缩、冷凝、节流和蒸发等四个热力过程才完成一次制冷循环。在循环中，压缩机要消耗一定的功，才能将低温物体放出的热量转移到高温的环境介质中去，以达到制冷的目的。显然，压缩机和节流装置把整个循环分成高和低压两部分：高压为冷凝压力，低压为蒸发压力。现有的客车空调机组，制冷系统主要是由压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器四方主要部件组成，用铜管焊接成一个全封闭的制冷系统，由压缩机压缩机的高温高压的制冷剂蒸汽，进入风冷式冷凝器，通过室外冷凝风机连续的工作，将制冷剂携带的热量传给室外空气，同时制冷剂本身被冷凝成常温高压的液体，进入毛细管节流降压，变成低温低压的气液混合体，然后进入蒸发器，通过机组内通风机的连续运转，吸收流过蒸发器的室内空气的热量，蒸发成低温低压的蒸汽，再被压缩机吸入，完成一个制冷循环。压缩机不断的工作，达到连续制冷的效果。蒸气压缩制冷的理论循环过程用图3-2所示的压焓图表达更为形象。假定由蒸发器流出的制冷剂是饱和蒸气（点1状态），压缩机吸入的还是饱和蒸气。所以压缩机过程是等熵过程，用线段1-2表示。线段2-3-4表示工质在冷凝器中的等压冷却（线段2-3）和冷凝（线段3-4）过程。在冷却阶段，制冷剂蒸气放出的过热热量，其温度同T2降到冷凝温度TK，然后在TK不变的条件下再放出冷凝热而相变成饱和液体（点4状态）。在冷凝器中制冷剂压力等于冷凝温度TK相对应的饱和蒸气压力PK。线段4-5表示制冷剂通过毛细管（膨胀阀）的节流过程。由于制冷剂通过毛细管（膨胀阀）时对外不做功，而且制冷剂流速较高，可认为与外界没有热交换。所以节流前后焓相等：h4=h5。节流时制冷剂的压力突然降低，部分制冷剂液体吸收制冷剂自身的热量而迅速气化成饱和蒸气，因此制冷剂的温度同时得到降低，并进入两相区，这一过程也称为闪发降温。线段5-1表示制冷工质在蒸发器的蒸发吸热过程。在这个过程中，制冷工质在蒸发温度TO和蒸发压力P0保持不变的条件下，吸取被冷却物体的热量而变成饱和蒸气。显然，压缩机和毛细管（膨胀阀）把整个循环分成高压和低压两部分：高压为冷凝压力，低压为蒸发压力。制冷剂除通过毛细管（膨胀阀）产生压降外，在流过所有管路和部件时都认为是没有任何阻力损失的。当然以上循环是一个理想的制冷循环，没有考虑其它的能量因素影响。图3-2 压焓图第二节 制冷剂及其特性在制冷系统中，将被冷却物体的热量连续不断地转移到环境介质（空气或水）中去的工作物质称为制冷剂。众所周知液体气化要吸收周围物体的热量，气体液化要向周围物体散热，在空调系统中达到这一目的的介质既是制冷剂。因其在机组内不断进行气液两相的转换，从而转递能量，起着媒介的作用，固也称作冷媒。客车空调机组较为广泛所用的制冷剂R22。 原则上讲凡是能在蒸发器中吸收被冷却介质的热量而气化，在冷凝器中放出热量而液化的物质都可以作制冷剂。但在制冷技术中实际应用的制冷剂并不很多，这是因为所采用的制冷剂的性能会直接影响制冷装置能否安全、有效和经济地工作。以下是对本型机组使用的氟里昂22（R22）制冷剂的介绍：R22是一种使用安全的制冷剂。其化学名称为二氟一氯甲烷（CHF2CL），它不燃、不爆，是一种较安全的制冷剂。在一大气压时的蒸发温度为-40.8，在空调制冷系统中蒸发压力约为0.6MPa（5），冷凝压力约为1.92.1MPa（4955），其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨，适合于对结构紧凑性要求较高的空调器等场合，在单元式客车空调中已广泛采用。第三节 客车空调的降温客车内的循环空气及由新风道引入的新鲜空气，由机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由机组前端部出风口送入车顶通风道各格栅，向车内吹出冷风。在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车内空气温度。可在2228范围内调节车内空温度。冷凝器的冷凝借助于轴流风机，从机组上方吸进外界环境空气，经过冷凝器后，向客车两侧排出。第四节 客车空调的升温由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入在电加热器前混合，通过空调机组的电加热器加热。被加热的空气，由通风机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内空气温度，保持车内的一定舒适温度。机组的加热工况，主要是用于在寒冷季节对送入车内的新鲜空气进行预热。第四章 空调机组介绍客车空调机组是供铁路客车使用的舒适性空气调节设备，担负着铁路客车旅客空间的温度、湿度，风速、压力等各空气参数调节的主要任务。第一节 空调机组结构由于客车空调所处的工作环境相对恶劣，在运行过程中不断伴随着振动、冲击，日常还须适应高温、酷暑、风沙、雨淋等露天不断变化的天气情况，再加上客车上狭小的安装空间，因此对其的结构提出了很高的要求。目前主要采用的结构型式为车顶单元式，安装在车顶端部，与空调机组配套的电气控制柜安装在车内配电室。空调控制柜是客车空调系统的控制中心,它按列车空调要求准确地控制着空调系统的正常工作,完成通风、制暖、制冷的手动或自动运行。空调机组与电气控制柜通过电气连接器（插头、插座）连接，由发电车集中供电（亦可由本车悬挂式发电机供电）。空调机组出风口与车内主风道之间通过软风道连接，空调机组处理后的空气经车内主风道由送风口送入客室内，达到调节车内空气参数的目的。客车空调机组各零部件组装在一个不锈钢板制成的箱体内，加盖板后形成一个整体。KLD45TD型空调机组主要部件包括：全封闭制冷压缩机2台、冷凝器2台、毛细管2组、蒸发器1台、气液分离器2台、干燥过滤器2个、电加热器1台、蒸发风机1台、冷凝风机2台、新风过滤器2个、电动新风调节门1个，新风温度传感器1个等（详见图4-1）。空调箱体分为室内侧和室外侧两部份，其中压缩机、蒸发风机、电加热器、蒸发器等安装在室内侧；冷凝风机、冷凝器和新风过滤器等安装在室外侧。空调机组的箱体和上盖全部采用SUS304不锈钢板制成。组成制冷系统的部件及配管全部用银钎焊连接，构成全封闭的制冷循环系统，制冷剂则封闭在制冷系统内。空调机组的冷风出口在机组的前端部，回风口在机组的底部中间处，新风口在机组后端部和底部后侧。空调机组回风口处装有电动新风调节门和新风过滤网，可在车内回风口拆装新风过滤网，根据外温的变化自动调节新风门的开度。空调机组蒸发器前设有滤尘网，可在车内回风口处拆装。图4-1 KLD45TD型空调机组的外形和结构组成图第二节 客车空调制冷量测定条件及允许偏差空调机组的名义制冷量是在如下工况条件下测定的:室内侧空气状态：干球温度29，湿球温度23室外侧空气状态：干球温度35大气压为标准大气压即101325Pa实测制冷与名义制冷量允许偏差为5%。第三节 主要技术参数1. 1空调机组的技术参数型号KLD29TDKLD35TDKLD45TD适用车型硬座软卧及高包餐车及硬卧型式车顶单元式电源主回路三相交流380V10% 50Hz5%（逆变器供电,有断电区）控制回路DC110V（波动范围：DC77V137.5V）制冷量（kW）293545总风量高速（m3/h）450045006000低速（m3/h）300030004000新风量（m3/h）夏季3590060010003513509001500冬季-59006001000-5且-20600400670-20400260400机外静压（Pa）178152501521015制冷剂R22功率（kW）约14.5约15.5约20重量（kg）约750约850外型尺寸(mm)2100228065028002280650电热功率(kW)9(4.5+4.5) 6(3+3)9(4.5+4.5)构架材质SUS3042.2 主要部件的技术参数(1) 制冷压缩机：2台KLD29TDKLD35TDKLD45TD生产厂家美国COPELAND型 号ZR68KC-TFDZR81KC-TFDZR94KC-TFD额定输出功率4.29kW5.2kW6kW输入功率4.97kW5.8kW6.81kW转 速2900r.p.m冷冻机油SUNISO3GS(2) 室外侧通风机 KLD29TDKLD35TDKLD45TD数量112功率kW1.51.51.5转速r.p.m940940940风量m3/h100001300010000(3) 室内侧通风机：1台 KLD29TDKLD35TDKLD45TD功率（高速/低速）1.8/1.3kW1.8/1.3kW1.8/1.3kW转速（高速/低速）1450/950r.p.m1450/950 r.p.m1440/940 r.p.m风量（高速/低速）4500/3000m3/h4500/3000m3/h6000/4000m3/h(4) 电加热器： 1台（电热管）KLD29TDKLD35TDKLD45TD容量9（4.5+4.5）kW6（3+3）kW9（4.5+4.5）kW保护装置温度继电器 ：705电路断开 50电路接通温度熔断器：1395电路断开(5) 电动新风风阀：型号：KFDH1-660*226 DF数量：1个额定电压：单相220V额定功率：3W(6)高压压力开关： 2个 型号： ACB-QB11 动作： 电路断开 2.90.1MPa 电路接通 2.40.15MPa (6)低压压力开关： 2个 型号： LCB-QA02 动作： 电路断开 0.190.05MPa电路接通 0.320.05Mpa(7)温度传感器： 1个 型号：E52-PT6F (8)配线连接器插头：型 号规 格TY57J20TYA20芯JL34J16TYM-G16芯P48K26TY-G26芯连接器插头的接线图见附图7和附图8。 (9)空调机组附件 (A) 配线用连接器插座： 各1个型 号规 格TY57K20ZYA20芯JL34K16ZYM-G16芯P48J26ZY-G26芯(B) 机组减振器： KLD29TD、KLD35TD 6个 KLD45TD 8个 参见附图9(C) 新风过滤网： 2个(其中一个为备品)(D) 蒸发器滤尘网： 2套(其中一套为备品)(E) 防水密封垫： 1个(参见附图10)(F) 防风密封垫： 1个(参见附图11)图4-2 KLD45TD型空调机组接线图第四节 客车空调主要部件说明一.制冷压缩机制冷压缩机是空调机组的心脏，它的作用是将来自蒸发器的低温低压的 R22气体压缩成高温高压的气体，并送往冷凝器。压缩机通过橡胶减震器安装在空调机组箱体内（见图4-3）。图4-3 压缩机制冷压缩机目前主要使用两种，一是全封闭活塞式制冷压缩机，另外一种是蜗旋式制冷压缩机。全封闭活塞式制冷压缩机，是将电动机、往复式压缩机及供油系统组装在同一个密封的机壳内。涡旋式压缩机最早由法国人克勒克斯发明，并于1905年在美国取得专利。它具有体积小、零部件少、热效率高、噪音低等优点，在客车空调上得到了广泛的应用。其中以考普兰公司生产的数量最多。KLD45GF型空调机组采用的是涡旋式压缩机。涡旋式压缩机的工作原理:涡旋式压缩机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，而另一个是运动涡旋盘，它们在几点上接触并形成一系统月牙形容积。运动涡旋盘一方面为了与固定涡旋啮合而保持给定的旋转半径，另一方面作不自转的旋转运动，这是靠安装在动、静涡旋盘之间的十字滑环来保证。吸气口在涡旋盘的外表面，随着曲面的须时针转动，气体由边缘吸入，进入月牙形容积，并在顺时针向中心运动的同时，使月牙形容积逐渐缩小而压缩气体。图4-4表示涡旋式压缩机吸气、压缩、排气过程的原理示意图。图4-5表示涡旋式压缩机的基本结构。图4-4a表示正好吸气终了的位置，旋转涡旋盘中心在零度位置。图4-4b示出运动涡旋盘中心在90位置，涡旋外围为吸入过程，中间为压缩过程，中心处于排气过程。以后旋转180，270连续而同时进行吸入和压缩过程。工作过程就是这样周而复始地进行。图4-4 涡旋式压缩机吸气、压缩、排气过程的原理示意图1- 曲轴箱 2-偏心轴 3-止动环 4-动盘 5-静盘图4-5 涡旋式压缩机的基本结构图4-6示出3.75kW全封闭涡旋式压缩机剖面图。压缩机主要由静涡旋盘5、动涡旋盘7、十字滑环8、曲轴13、支架10、机壳3等组成。涡旋盘安装在机壳上部。静涡旋盘和电动机定子安装在机壳内壁上。十字滑环是在上下两面设置互相垂直两对凸键的圆环，上面凸键在动涡旋盘背面的键槽内，下面的凸键装在支架键槽内；十字滑环的作用是防止动涡旋盘倾斜及自转。在动涡旋盘下设有一个背压腔，背压腔压力由动涡旋盘底盘上的站孔引入中压气体自动充气，使气腔压力支撑着动涡旋盘，同时在动涡旋盘顶部装有可调的轴向密封，使得动涡旋盘可以轴向移动，这样便可补偿运行中的逐渐磨损，并且也能防止液击或压缩腔中润滑油过多时引起的过载。在曲柄销轴承处和曲轴通过支架的地方，装有转动密封，以保持背压腔与机壳之间的气密性。轴承的润滑油是利用排气压力和中间压力的压差，由密封壳体的底部经曲轴上加工的油道来供给的，并最终由背压腔流向压缩腔以润滑旋面，然后同压缩气体一起排出，在机壳中将油分离，然后流至底部。再者，在静涡旋盘外有油流，由这里给涡旋盘摩擦部位供油。涡旋式压缩机停止运转后要逆转，为此在静涡旋盘上的吸气管内装有止逆阀。吸入气体从腔上部被直接导入涡旋盘的四周，封在月牙形容积中，然后被压缩，并由静涡旋盘的中心排入机壳内，最后由排所管排出。1-吸气管 2-排气口 3-密封外壳 4-排气腔 5-静涡旋盘 6-排气通道道地地 7-动涡旋盘 8-背压腔 9-电动机腔 10-支架 11-电动机 12-油 13-曲轴 14-轴承 15密封 16-轴承 17-背压腔 18-十字滑环 19-排气管 20-吸气腔图4-6 涡旋式压缩机剖面图与活塞式压缩机相比,涡旋压缩机具有以下优点：（1）运动部件减少70%，提高了可靠性；（2）涡旋压缩吸、排气连接不断，排气脉冲幅度低于同能量活塞式压缩机50%，使系统的振动降低。（3）涡旋式压缩机没有吸、排气阀片，减少了因阀片阻力带来的能量损失。消除了活塞式压缩机中普遍存在的阀片噪音。（4）由于涡旋式压缩机压缩过程密封性很好，没有活塞式的压缩机余隙容积，因而在高环境温度时，涡旋式制冷系统相对活塞式有较大的制冷量，因此适合列车高环温、高负荷条件。（5）适应回液量较多工况，不怕液击，因此更适合列车空调工况变化较大有情况。（6）涡旋压缩机通过卸载机构可以达到内部卸载，启动特性好。（7）涡旋压缩机采用电机定子与壳体刚性联接，内部无排气管，更适合车辆震动场所的运行。（8）涡旋压缩机采用了油泵润滑方式，需要润滑的部件又较少，适应较宽频率下运行。尽管涡旋压缩机有很多的优点，但使用中还要注意以下事项：（1） 涡旋压缩机只能向一个方向转动，三相压缩机随着接线相序的不同有可能向两个方向运转。拆线检修压缩机时，要记住接线线号与压缩机线柱的对应位置。判断压缩机是否正常动转的方式是在压缩机启动后观察回气压力是否下降而排气压力是否上升。如果没有接压力表，则压缩机反向运转时噪声会比正转时大，同时电流会小于额定值。（2）在配置了涡旋压缩机的回气管路进行制冷剂快速充注，有时会造成压缩机启动 困难，其原因是，当低压侧压力快速上升时，如果此时没有高压侧对应的压力上升，而此时刚好压缩机内部轴向处于密封的位置，会造成涡盘之间轴向密封过紧，无法转动，直到压力逐渐平衡为止，为了避免这一现象，应在高压侧和低压侧同时加注制冷剂，并且主要的加注工作在高压侧。二蒸发风机蒸发风机为双轴伸直联多叶片式离心风机，它由电机、蜗壳、叶轮、底盘组成，见图4-7。蒸发风机可以强化冷媒在蒸发器中的蒸发过程，并将经蒸发器冷却降温的空气或经电加热器加热升温的空气送入车内。图4-7 蒸发风机三冷凝风机冷凝风机为直联轴流式风机，风机的叶轮安装在立式电机上，电机采取防水结构，起吊环设在风机安装盘上，见图4-8。冷凝风机用于强化冷媒在冷凝器中的凝结放热过程，将从室内吸收的热量吹送到外界大气中。图4-8 冷凝风机四蒸发器蒸发器即室内换热器，为铜管套铝肋片的直接蒸发式空气冷却器，一个蒸发器分用于两个制冷循环回路,其结构见图4-9。图4-9 蒸发器低温低压的气液混合的冷媒在蒸发器内蒸发，当车内循环空气和新鲜空气混合后，通过蒸发器时进行热交换。这时，空气的热量被蒸发器内的冷媒吸收，温度降低。五冷凝器冷凝器即室外换热器，为风冷式，其结构型式与蒸发器相同。高温高压的R22气体，通过冷凝器时，在外界空气的强制冷却下，变成常温(约50)高压的冷媒液体。图4-10 冷凝器六毛细管为一组内径极小的细长铜管，当高压液体冷媒流经这组高阻力管时，起到节流降压的作用，安装在分液器后边，见图4-9。七气液分离器将来自蒸发器的冷媒气体与未蒸发的液体分离出来，只将气体的冷媒送给压缩机，外形见图4-11。八干燥过滤器干燥过滤器安装在液管上冷凝器的出口处，它将滤网固定在容器内，并封入干燥剂，其滤芯是100%分子筛，可除去制冷剂中的水分和杂质，防止水及杂质对系统及部件造成损害（见图4-12 干燥过滤器）。图4-11 气液分离器 图412 干燥过滤器九电加热器（空气预热器）:电加热器的结构为不锈钢框架式结构，发热元件固定在框架内。框架上装有温度继电器和温度熔断器，当电加热器周围空气温度异常时，能够断电保护，防止火灾发生。本型号机组电加热采用的是管式电热器，该种电加热具有安全性高、寿命长优点（见图4-13 电加热器）。图4-13 电加热器十高压压力开关:当制冷系统的压力异常高时，高压开关动作，停止压缩机的运转，保护制冷系统。高压开关的复位方式为自动复位。 型号: ACB-QB11 动作： 电路断开 2.90.1Mpa 电路接通 2.40.15MPa 十一低压压力开关:当制冷系统的压力异常低时，低压开