项目五-动车组空调控制系统的检修与维护

15:29,1,项目五动车组空调控制系统检修与维护,15:29,2,第一节自动控制原理,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。,15:29,3,第一节自动控制原理,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。,2变送器变送器的作用是接收传感器来的电讯号，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。,15:29,4,第一节自动控制原理,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。,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。,15:29,5,第一节自动控制原理,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。,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。,15:29,6,第一节自动控制原理,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。,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、湿度等。,15:29,7,第一节自动控制原理,一、自动控制系统的基本组成,图6-1自动控制组成及工作系统示意,15:29,8,第一节自动控制原理,二、自动控制的基本类型,图6-3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。,15:29,9,第一节自动控制原理,二、自动控制的基本类型,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。,图6-4温度双位调节过程,15:29,10,第二节空调的计算机控制,图6-17计算机控制系统组成（虚线内为控制模块）,15:29,11,第三节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，同时对各系统进自动保护和故障显示。,15:29,12,第三节客车空调系统的基本电气控制原则,一、运行控制原则,1.通风与制冷及制暖联锁；2.冷凝风机与压缩机联锁；3.制冷与制暖互锁；4.控制通风机低速与高速运行的电路互锁；5.为子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。,15:29,13,第三节客车空调系统的基本电气控制原则,一、运行控制原则,6.为了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。,15:29,14,第三节客车空调系统的基本电气控制原则,二、常见保护功能,（一）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。（二）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。,15:29,15,第三节客车空调系统的基本电气控制原则,二、常见保护功能,（三）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。（四）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。,15:29,16,第四节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。,15:29,17,第四节CRH2动车组空调控制系统,图6-28控制系统关系图,15:29,18,第四节CRH2动车组空调控制系统,二、主要控制装置,（一）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。,15:29,19,（一）变频装置,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。,15:29,20,（一）变频装置,基本功能,4变频器（1）进行ACDC转换及DCAC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。5115线断路时的动作变频装置停止工作。（停止变频装置的所有功能。）,15:29,21,（二）空调显示设定器,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。,15:29,22,（二）空调显示设定器,显示设定器的操控,15:29,23,（二）空调显示设定器,显示设定部,15:29,24,（二）空调显示设定器,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2029。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。,15:29,25,（二）空调显示设定器,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。,15:29,26,（二）空调显示设定器,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。,15:29,27,（二）空调显示设定器,维护模式的设定与显示,DATA的显示与内涵DATA的显示内容及内涵见本章后附表2。发生故障时，在CH“FF”中将显示相应的故障数据。信号名称和故障部件所对应的故障代码和故障种类参照本章后附表2-1重故障代码表和附表2-2轻故障代码表。,15:29,28,第四节CRH2动车组空调控制系统,三、空调系统的运行模式,空调运行模式设定对照表,15:29,29,第四节CRH2动车组空调控制装置,四、运行控制功能的实现,（一）制冷运行控制（二）制热运行控制（三）通风运行控制,15:29,30,（一）制冷运行控制,制冷运行模式,15:29,31,（一）制冷运行控制,制冷运行方式的选择,15:29,32,（一）制冷运行控制,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13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。）,15:29,33,（一）制冷运行控制,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13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。,15:29,34,（一）制冷运行控制,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26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。,15:29,35,（一）制冷运行控制,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。,15:29,36,（一）制冷运行控制,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。,15:29,37,（一）制冷运行控制,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。,15:29,38,（一）制冷运行控制,制冷运行控制回路,电力供给：来自主变压器辅助(3向)绕组的电力先供给设在各个车辆上的辅助电路配电盘，经由用于配线的断路器(UN1、UN2)分别连接到No.1空调变频装置、No.2空调变频装置的接触器1。盘内的电磁接触器IVK(用于逆变器),15:29,39,（一）制冷运行控制,制冷运行控制回路,当制冷运行指令从空调显示设定器发出后，逆变器电磁接触器IVK关闭，通过交流电抗器(ACL)、充电电阻(CHR)、开始对逆变器单元内的二极管整流器输出端的电容器进行充电。通过电容器的充电确认，充电电阻的短路用接触器(CHK)被关闭，来自主变压器辅助(3次)绕组的单相交流电将直接加压在逆变器装置，斩波器起动。斩波器完成起动后，CVCF输出30Hz的频率。另外，以CVCF的正常动作为条件，EF起动4秒钟后接通CFK1接触器，再过2秒钟后接通CFK2（对室外风机进行ON/OFF控制）、接通CPK1、2接触器（对压缩机进行ON/OFF控制），将CVCF加速至60Hz或65Hz，VVVF逆变器对压缩机运行频率(4070Hz)进行控制（对来自显示设定器的设定温度值与温度传感器的值进行比较后决定运行频率。）。通过以上过程即实现了对制冷运行的电气控制。,15:29,40,（二）制热运行控制,制热运行模式,A：10分ON5分OFFB：5分ON10分OFF,15:29,41,（二）制热运行控制,制热运行方式的选择,15:29,42,（二）制热运行控制,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14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。在按照运行方式4以下的设定进行运行时，则继续按照设定的运行方式运行。）,15:29,43,（二）制热运行控制,制热控制运行说明,3、传输异常持续2分钟以上接收不到从空调显示设定器发送的信息时，判断为传输不良。不良以前的状态为自动运行时，将按照运行方式14自动运行；异常以前的状态为强制运行时，如果运行方式为5、6，则进行运行方式4的固定运行。如果运行方式为4以下，则继续保持异常前的运行状态。4、加热器交替运行运行方式为4及5时，连续10分钟ON后进行交替运行。运行方式为2及3时，每次OFF后即进行交替运行。,15:29,44,（二）制热运行控制,制热运行中的约制,车内平均温度超过15时，禁止方式6的运行。（自动制热时）最短ON时间/OFF时间为30秒钟。室内风扇正在停止或已经停止时，使加热器OFF。进行制热运行制冷运行切换时，须在送风运行3分钟后实施。加热器OFF后，室内风扇继续运行3分钟。,15:29,45,（二）制热运行控制,制热运行控制回路,用于控制加热器的电磁接触器HK1HK3以及逆变器电磁接触器IVK根据从空调显示设定器发来的暖气运行指令和温度控制指令，控制空调装置内的加热器H1H3（通过HK1、2、3的通断控制）和室内风扇（通过CVCF控制）按照被选择的各种模式进行工作。加热器的电源，不像电动机的电源那样有复杂的要求，直接使用从主变压器辅助(3次)绕组来的电源。进入加热器停止模式（送风运行）时，释放HK1、2、3接触器。,15:29,46,（二）制热运行控制,制热运行控制回路,电力供给：来自主变压器辅助(3次)绕组的电力先供给设在各个车辆上的辅助电路配电盘，经由用于配线的断路器(UN1、UN2)分别连接到No.1空调装置、No.2空调装置的接触器1。盘内的接触器HK1HK3用于加热器供电电路开关控制。,15:29,47,（三）通风运行控制,换气装置的基本单元是由换气装置逆变器箱及供、排气电动通风机构成。电源:,供、排气电动通风机由逆变器控制速度，其运作有高速运转、低速运转两个阶段。高速运转与低速运转间的切换是由被制动控制装置控制的160km/h继电器(160SAR)的接点信号决定。,15:29,48,第五节CRH1动车组空调控制系统,Air-handlingunit空气处理单元,Compressor/condenserunits压缩机/冷凝机单元,HVACCompactunitdriverscab司机室HVAC单元,Exhaustairunit排风单元,Exhaustairunit排风单元,Controlpanelwithemergencyinverter带应急变频器的控制柜,15:29,49,第五节CRH1动车组空调控制系统,控制板图纸,15:29,50,第五节CRH1动车组空调控制系统,控制板原型,15:29,51,第五节CRH1动车组空调控制系统,控制板主要组成,Inverter逆变器,modeswitch模式开关,ControllerFPC24控制器,15:29,52,第五节CRH1动车组空调控制系统,控制板的主要数据：,外形1900 x580 x238mm重量90kg客室HVAC系统用控制板Circuitbreakers电路断路器Fuses保险丝Terminals终端设备Emergencyinverter紧急逆变器ControlpanelFPC24控制板MVBinterfacesclass1.1forbi-directionalcommunicationtothetraincomputerMVBMVB接口1.1,用于与列车计算机MVB的双向通讯,15:29,53,温度设定,风量调节,RS232试验和检修接口,回风温度传感器,司机室对流加热器,客室对流加热器,客室温度传感器,排风扇单元1,排风扇单元2,空气处理单元1,空气处理单元2,固态继电器,压缩机/冷凝器单元1,压缩机/冷凝器单元2,RS232试验和检修接口,计算机屏,(VCU)车辆计算机,数据记录,司机室HVAC控制,乘客区HVAC控制,系统功能性,15:29,54,第五节CRH1动车组空调控制系统,运行模式,Normaloperation正常运行HVACOFFHVAC关闭TunnelMode隧道模式PlatformMode站台模式Parkingmode停车模式Normalmode(passengersaloonandcab)标准模式（客室和驾驶室）Abnormaloperation反常运行MVBcommunicationlinkmissingMVB信息连接失效Firemode(passengersaloonandcab)火灾模式（客室和驾驶室）Emergencymode紧急模式Reducedmode1&2电力不足模式1&2Maintenancemode维护模式,15:29,55,第五节CRH1动车组空调控制系统,正常运行状态下,隧道模式如果列车接近隧道，或发现列车外的烟雾时，司机应按下司机控制台上的“隧道模式”按钮。该功能避免灰尘，柴油机车或外部烟火的难闻气体进入乘客区。站台模式当列车停靠站台时，车门缓解，为了避免或尽量减少车外空气进入通过台，关闭排气风机。停车模式列车停止，等待发车。在这个模式下，只能进行加热工作。可以保持车内温度固定在15C。所有的通风风机会停止，只有乘客区和司机室内的对流加热器被激活。,15:29,56,第五节CRH1动车组空调控制系统,正常运行状态下,普通操作模式，乘客区域为了营造良好的内部气候，参考UIC553,空调系统的工作不受任何控制与限制，以保证适量的车外空气进入车厢。普通操作模式，司机室为了营造良好的内部气候，参考UIC651，空调系统的工作不受任何控制与限制，以保证适量的车外空气进入司机室。,15:29,57,第五节CRH1动车组空调控制系统,非正常运行状态下,MVB通讯连接失效如果列车电脑和空调电脑之间的多功能车辆总线通讯失效，空调电脑会自动切换成“紧急模式”。排气风机的电机连接到紧急逆变器上。紧急逆变器由电池驱动。当乘客区的温度低于10C时，排气风机会停止工作当温度超过12C时，重新工作。火灾模式，乘客区域/司机室遇到乘客区域发生烟火情况时，排气风机会排烟。乘客区域所有其它风机和对流加热器都会关闭如果辅助电源供电正常，排气风机就靠普通电源供电。如果没有辅助电源，排气风机就靠电池供电的紧急逆变器送电。,15:29,58,第五节CRH1动车组空调控制系统,非正常运行状态下,紧急模式如果辅助电源失效，应启动紧急模式的排气风机，以避免空气中的二氧化碳含量过高。风机电机通过电池驱