时速200公里动车组技术介绍资料---第五章 空调系统

第五章空调系统时速200公里铁路动车组空调系统与国内车空调系统有很大的区别，在国内它是一种全新空调系统，现在通过与国内车空调系统的比较，将时速200公里铁路动车组空调系统进行简单介绍。一、客室空调机组1基本技术规格1安装方式准集中方式底架下安装2主电路输入单相交流、50HZ、400V24373控制电路输入单相交流、50HZ、10010V直流10010V4冷气控制方式逆变器频率控制及压缩机运行台数控制5暖气控制方式电热器多级控制6冷气能力A当标准条件为以下条件时为3721KW（32,000KCAL/H）/台以上。客室热交换器吸入空气干球温度2810客室热交换器吸入空气湿球温度2310客室外热交换器吸入空气干球温度3315B当超负荷条件为以下条件时为2907KW（25,000KCAL/H）/台以上。客室热交换器吸入空气干球温度3510客室热交换器吸入空气湿球温度2810客室外热交换器吸入空气干球温度55无需因冷媒压力过大的保护动作。7暖气能力24KW/台以上8循环风量在静压68MMAQ时为60M3/MIN/台以上9其它A夏季在气温为33、湿度为80及M2车150乘车时（150人乘车时），客室温度可保持在26以下。在气温为40、湿度为55及M2车100乘车时（100人乘车时），客室温度可保持在28以下。B作为车体负荷相关的数值，采用以下内容。换气21786KCAL/H在气温33湿度80时换气24856KCAL/H在气温40湿度55时人体负荷15,000KCAL/H在乘车率150时人体负荷10000KCAL/H在乘车率100时机械负荷1832KCAL/H日射负荷2414KCAL/H传热负荷8462KCAL/H在气温33湿度80时传热负荷11883KCAL/H在气温40湿度55时C冬季在气温为15时，客室温度可保持在20以上。D对客室外热交换器设置防污损用过滤器。E采用便于进行客室外热交换器的清扫和便于拆卸排水泵的结构。F对故障的保护动作，以采用无需手动复位操作的自动复位方式为原则。2空调装置主体构成设备的额定规格1电动压缩机2台型式全封闭型涡旋压缩机（2极）额定功率37KW2室外电动送风机2台型式电动机直接连接轴流型风量约150M3/MIN静止压力176PA18MMAQ额定功率15KW转速约1720RPM（4极）3室内电动送风机1台型式电动机直接连接离心型风量约65M3/MIN静止压力784PA80MMAQ额定功率15KW转速约1885RPM（4极）4室外热交换器1个型式交错排列翅片管散热片铝制冷却管内面带沟槽的铜管5室内热交换器1个型式交错排列翅片管散热片铝制冷却管内面带沟槽的铜管6电加热器1个额定功率240KW元件带散热片的护套型加热器3制冷剂循环系统如附图一所示，制冷剂循环系统是由压缩机、室外热交换器、干燥器、毛细管、室内热交换器、蓄能器及配管构成，各设备及配管为焊接（钎焊）连接的完全密封型，内充入R22制冷剂。压缩机吸入低温的制冷气体，将其压缩为高温高压的制冷气体后送出。室外热交换器用室外送风机送入的室外空气对高温高压的制冷气体进行冷却，使其形成常温（约50）的高压制冷液制冷剂干燥器吸收制冷液中的水分。毛细管利用通道面积小的阻力管，使高压制冷液为低压的气液混合状态。制冷剂在减压的同时温度也将下降。室内热交换器低温、低压的气液混合制冷剂，与通过室内热交换器室的室内空气进行热交换的同时变成气体。此时，室内空气的热量被制冷剂吸收，使温度下降。该冷风吸收车体的热负荷（换气、日照及车内外温度差等）和人体所产生的热量而变成暖空气，并被再次送入室内热交换器。蓄能器分离制冷气体和液体。附图一制冷剂循环系统图4制冷运行控制比较两个温度感应器检测的温度平均化后的客室内温度和冷气标准温度，决定压缩机开/关控制和压缩机运行频率，向VVVF部下达频率指令,制冷运行模式见表1和附图二。表1制冷运行模式压缩机室内风扇室外风扇制冷能力运行模式运行模式CP1CP2EFCF自动制冷强制制冷断开670HZ70HZ65HZ65HZ100560HZ60HZ60HZ60HZ86440HZ40HZ60HZ60HZ57360HZ/60HZ60HZ60HZ43减半240HZ/40HZ60HZ60HZ29自动减半强制1停止停止60HZ停止0断开附图二制冷运行模式图1制冷控制高于制冷标准温度状态下保持其同一模式3分钟以上时提高运行模式一格。其运行继续到客室内温度下降到制冷标准温度为止。另外，在本控制当中，客室内温度上升，有提高运行模式要求时，比现有模式提高一个模式。2补充模式自动减半制冷自动制冷运行中，若遇减半运行指令时，在模式13之间进行自动运行。（若在模式46状态下运行，则减速到模式3运行频率，减速后只运行CP1一台）强制减半制冷强制制冷运行中，若下来减半运行指令，则采用模式3的固定运行。（当模式4，5，6运行时，先减速到模式3的运行频率再进行减速后CP1台运行。设定模式3以下的按设定模式进行运行。）传输故障当空调显示设定器的发报，两分钟以上出现无收报时，判断为传输故障。故障前状态若是自动运行，则用模式13的自动运行，若强制运行在模式4，5，6中，则用模式3的固定运行。若在模式3以下，则继续原运行状态。201005制冷基准温度05切换模式2和3时，若运行中的A压缩机（CP1或CP2）停机，而下一次启动若是模式2和3，则启动B压缩机（CP2或CP1）3运行模式切换时的制约出现运行模式进位要求时，将切换至符合要求的运行模式。出现运行模式降位要求时，将切换至符合要求的运行模式。各运行模式26，至少将保持在同一模式30S。频率上升/下降的速度为5HZ/S。4室外风扇起动时的制约室外风扇的启动在CVCF运行频率减速到30HZ并经过2S钟后（启动时就有启动压缩机要求时，室内风扇启动后4S）进行。室外风扇1启动2S钟后启动室外风扇2。5压缩机运行时的制约控制电源复位后的头台压缩机启动以及停机5分钟以上的压缩机重新启动时，依运行模式4进行3分钟运行。另外，在次运行中若以瞬间停机和其它条件停机时，下次启动也依运行模式4进行3分钟运行后完成。压缩机最短连续运行3分钟。在此运行中出现运行停机指令以及运行状态转换时，继续3分钟运行后，进行运行停机以及运行状态转换。出现故障时，立即停机。除上述第1项外，移到该档运行模式。压缩机一旦停机后，7S钟内禁止再启动。控制电源复位后7S钟内不启动压缩机。室内风扇以及室外风扇停机中或停机时，不能运行压缩机。室内风扇与空调运行模式无关，常开。两台室外风扇，在模式26时运行。但是，自动制冷运行中，若漂浮开关1和2均继续开通1分钟以上时，与运行模式无关，开动室外风扇，同时开启空调冷凝水排水泵。5与国内空调机组比较，有以下主要不同点1制热量大，24KW国内从未有过，国内现有机组最大9KW。2机外静压大，68MMAQ666PA，国内机组一般在180280PA之间，原因主要在于时速200公里动车组通风系统复杂，风道内阻力大。3总风量相对较小，机组制冷量3721KW，风量为3600M3/H,而国内机组29KW时，风量最少也有4500M3/H。4在列车空调上第一次使用变频控制技术。5机组内空调冷凝水采用排水泵排出。6主电路输入单相交流、50HZ、400V，国内车为三相交流2437380V。二、空调通风系统1通风系统风量流程客室空调机组安装在车下，通过特殊螺栓与底架横梁连接，空调装置的送风口与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外气相混合，经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。暖气输送时，从回风道吸入空气，同样与新鲜空气混合，通过设置在空调装置回风口的过滤网，进入空调机组，在机组内由电热元件加热，通过相同路径，向乘客提供暖风。另外，通风系统中设置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，排出车内的废气废气包括两部风，一部分为从回风道中排出气体，另外一部分为从车下厕所独立废排风道排出气体，并向空调机组提供新风，正常运行时，它可以保证从室内排出多少风量就可补充多少新风，从而保证车内空气压力恒定。附图三、四、五为空调通风系统中各部件，附图六为换气装置的工作原理示意图。附图三附图四附图五附图六2风量分配时速200公里动车组空调风量分配主要靠截面大小变化及导流板的设置来实现，它的风量分配很细很具体，附图七为1车风量分配情况（包括司机室空调）。附图八为空调送风道与机组车下风道连接时送风道内所用导流板形状示意图，它的作用是分配送入主送风道内送风口两侧的风量。附图七附图八以上风量分配的方法是根据车体各部分的负荷与总负荷的比值及总送风量确定的送风量值，各部分送风量的实现主要依靠风道试验模型进行试验得来。各部分送风量的实现对我们国内现有情况来讲是个难点，我们公司自己生产的车要达到此状态，必须对此类车型通风系统进行系统的研究，形成一定的理论体系，并且进行大量的试验才能实现。3通风系统结构介绍1）结构概况空调通风系统的主风道设在车底铝地板与车内铝蜂窝地板之间，地板中间共设5风道，都为纵向通长风道，两侧风道成对称分布，车体横向方向靠两侧两风道为送风道，最中间风道为新风道，其余两节风道为回风道，由于单号车设厕所，厕所内废气的排出通过在新风道内隔开一个空腔，作为专门的厕所废排风道来实现。在这种情况下，风道中的支撑变为风道隔板，相当于一个风道作为两个风道使用，附图九为1车车下风道布置断面图。送风道、回风道与空调机组连接及换气装置与回风道、废排风道连接都通过车下风道实现，附图五表示前位车下风道部分。车上客室送风道也为纵向通长风道，它与车下送风道通过窗间风道连接，车上客室送风道布置在窗上和行李台之间，在行李台下面及窗上设送风口，行李台下面风口为固定送风口，窗上送风口为可调风口。附图十表示行李台下及窗上送风口结构示意图。风道安装时，从车下风道开始，车下风道与车体开口部分的连接采用焊接，其余部分采用螺栓连接及铆钉铆接，接下来安装地板内风道，地板内风道的安装主要采用铆钉连接，然后再进行窗间风道的连接，最后进行客室送风道的安装，窗间风道及客室送风道主要采用螺栓安装在车体的T型槽上面，也有一部分利用与车体铆接的安装座与风道进行螺栓连接。送风道材质方面，车下风道及地板中风道为铝板风道，车上客室送风道为玻璃钢风道，窗间风道为保温复合风道。另外吸烟车厢（5车）为保证车内空气质量安装空气清洁机。附图九附图十2）结构特点A、车下风道多为消音风道，在变径及风道入口的风道都为吸音风道，吸音材与吸音风道多采用吸音板与风道铆接。附图十一表示车下一风道吸音材安装结构。附图十一B、风道连接处利用大量的导流装置，既可以减小风道阻力同时也可以实现风量分配的功能，附图八所示就是起风量分配作用的导流板。C、风道在端部及风口连接处大都采用圆滑弧线过渡，尽量减小阻力，且保证气流通畅。附图十二表示一圆滑弧线过渡的车下送风道。附图十二D、地板内主送风道纵向通过枕梁位置时，采用变截面风道，附图十三表示一变截面送风道示意图。E、保温方面，车下风道及地板内风道，外表面粘贴厚5的保温材，窗间风道为复合风道，内部为硬质胶片，内外表面粘贴厚4的保温材，车上客室送风道外表面也粘贴厚5的保温材，以防止夏天高湿度状况下冷凝水的产生。附图十三4、通风系统特点1厕所和通过台纳入空调范围。2卫生间内设置直排车外的废排通道。3采暖方式采用内置于空调机组的电加热装置。4动车组吸烟车设置空气清洁机。5每节车厢均设置应急通风功能国产化阶段第18列开始。三、司机室用空调装置额定规格及性能1分体式2冷气能力71KW6,090KCAL/H/台以上3暖气能力2KW/台以上4循环风量冷气时为55M3/MIN以上暖气时为20M3/MIN以上5其它夏季在气温为33、湿度为80时，司机室温度可保持在26以下。冬季在气温为15时，司机室温度可保持在20以上。四、连续换气装置为防止客室外压力变化影响客室内，地板下安装了客室通风用供排气一体的连续通风装置。客室内通风采用给排气用电动鼓风箱连续进行，并且其结构采用在通过隧道时能控制客室外压力急剧变化的结构。另外，为了降低噪声，根据不同车速，换气装置设置了高低两种转速。车速160KM/H以下为53HZ（3180RPM）低速运行，160KM/H以上为60HZ（3600RPM）高速运行，主要参数如表2所示表2空调装置相关参数型式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直径供气395排气395叶片数25片转速低速（运