基于對(duì)照表焓差法的輕軌車(chē)輛空調(diào)機(jī)組制冷量測(cè)試方法

（中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司檢修研發(fā)部，130062，長(zhǎng)春∥第一作者，工程師）

基于對(duì)照表焓差法的輕軌車(chē)輛空調(diào)機(jī)組制冷量測(cè)試方法

邴昱凱 梁 靚

（中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司檢修研發(fā)部，130062，長(zhǎng)春∥第一作者，工程師）

承建的海外輕軌車(chē)輛項(xiàng)目由于受當(dāng)?shù)厥┕l件、檢修場(chǎng)地、檢修周期等因素限制，在架修過(guò)程中無(wú)法對(duì)空調(diào)機(jī)組制冷量進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)試。因此，針對(duì)出口中東某輕軌車(chē)輛架修項(xiàng)目，提出了一種基于對(duì)照表焓差法的車(chē)輛空調(diào)機(jī)組制冷量測(cè)試方法，通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)機(jī)組制冷量的測(cè)試與計(jì)算。實(shí)例測(cè)試與計(jì)算結(jié)果表明，該方法能夠簡(jiǎn)便、直觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)機(jī)組制冷量，確?？照{(diào)系統(tǒng)能安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。

輕軌車(chē)輛；架修；空調(diào)機(jī)組；制冷量；焓差法

Author′saddressCRRC Changchun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

由于海外輕軌車(chē)輛項(xiàng)目受當(dāng)?shù)厥┕l件、檢修場(chǎng)地、檢修設(shè)備、檢修周期、運(yùn)輸能力等影響，按照TB／T1804—2009《鐵道客車(chē)空調(diào)機(jī)組》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)搭建焓差試驗(yàn)室并進(jìn)行空調(diào)機(jī)組的性能試驗(yàn)十分困難。因此，針對(duì)出口中東某輕軌車(chē)輛架修項(xiàng)目，本文提出了一種基于焓差法的測(cè)試空調(diào)機(jī)組制冷量試驗(yàn)方法，能夠簡(jiǎn)便、直觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)機(jī)組制冷量，確?？照{(diào)機(jī)組能安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。

1 空調(diào)機(jī)組維修測(cè)試

所涉及的空調(diào)機(jī)組運(yùn)行條件及基本技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 空調(diào)機(jī)組運(yùn)行條件及基本技術(shù)參數(shù)

1．1 空調(diào)機(jī)組維修要求

根據(jù)空調(diào)機(jī)組的使用要求，空調(diào)機(jī)組經(jīng)過(guò)5、6年的運(yùn)行后，將進(jìn)入車(chē)輛檢修周期的架修階段。必須對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行一次徹底檢查、保養(yǎng)及修理，以確保空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行安全及工作效能。在空調(diào)機(jī)組維修前后，需進(jìn)行性能試驗(yàn)，內(nèi)容包括：

a）機(jī)組需從車(chē)上拆下，作全面清洗；

b）機(jī)組移至試驗(yàn)臺(tái)（試驗(yàn)室）作性能試驗(yàn)；

c）若試驗(yàn)機(jī)組制冷量達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的90%以上，機(jī)組制冷系統(tǒng)不作分解，按檢修規(guī)程進(jìn)行部件維護(hù)及檢修；

d）檢修后進(jìn)行制冷量性能試驗(yàn)，驗(yàn)證空調(diào)制冷能力。

1．2 標(biāo)準(zhǔn)焓差法測(cè)試要求

根據(jù)《鐵道客車(chē)空調(diào)機(jī)組》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)機(jī)組制冷量試驗(yàn)需按空氣焓差法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定空調(diào)機(jī)組室內(nèi)側(cè)進(jìn)出口的空氣干、濕球溫度和空氣流量。測(cè)試過(guò)程為：空調(diào)機(jī)組安置在焓差試驗(yàn)室，空調(diào)機(jī)組送風(fēng)口接送風(fēng)管道，在空調(diào)機(jī)組送風(fēng)管處設(shè)置干、濕球溫度傳感器（試驗(yàn)室房間內(nèi)不同位置側(cè)設(shè)置兩組干、濕球溫度傳感器），通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組風(fēng)阻來(lái)調(diào)整送風(fēng)量（見(jiàn)圖1）。

圖1 空氣焓差法試驗(yàn)設(shè)備布置

空調(diào)機(jī)組室內(nèi)側(cè)進(jìn)氣參數(shù)為干球溫度29℃，濕球溫度23℃；室外側(cè)進(jìn)氣參數(shù)為干球溫度35℃，濕球溫度無(wú)要求。在此工況下進(jìn)行制冷運(yùn)行，待工況穩(wěn)定后對(duì)送風(fēng)量、干球和濕球溫度進(jìn)行檢測(cè)。

空調(diào)機(jī)組的制冷量Q0通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)（算術(shù)平均值）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：

L0——送風(fēng)量；

VP——空氣比容；

XP——空氣含濕量；

hn——環(huán)境進(jìn)風(fēng)焓值；

hc——空調(diào)機(jī)組送風(fēng)焓值。

標(biāo)準(zhǔn)焓差法試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，能有效地衡量機(jī)組制冷量，但是對(duì)試驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備要求嚴(yán)格，且工作量大。由于條件限制，這種測(cè)試方法不適用于海外輕軌車(chē)輛空調(diào)機(jī)組的檢修，故急需一種簡(jiǎn)易、準(zhǔn)確的測(cè)試方法。

2 對(duì)照表焓差法性能測(cè)試

2．1 對(duì)照表焓差法的測(cè)試方法

焓差法主要通過(guò)送風(fēng)、回風(fēng)的焓差值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)計(jì)算值和標(biāo)準(zhǔn)值的比較，確定制冷量是否達(dá)標(biāo)，以此來(lái)判斷空調(diào)機(jī)組的性能。從新造機(jī)組隨機(jī)抽樣，采用標(biāo)準(zhǔn)焓差法測(cè)量得到標(biāo)準(zhǔn)值，并擬合參數(shù)后形成標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照表。在性能測(cè)試過(guò)程中，主要使用的工具有：熱球風(fēng)速儀、錫紙板、膠帶及溫濕度測(cè)試儀。此法的主要優(yōu)點(diǎn)在于其計(jì)算比對(duì)誤差小，工裝簡(jiǎn)易，節(jié)約時(shí)間。

2．2 標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照表

對(duì)照表中所有數(shù)據(jù)均是按照上述測(cè)試方法隨機(jī)挑選同一批次2臺(tái)型式試驗(yàn)合格的新造空調(diào)機(jī)組在焓差試驗(yàn)室（見(jiàn)圖2）測(cè)取平均值的方法得出。

圖2 空氣焓差試驗(yàn)室實(shí)景

根據(jù)2臺(tái)新造機(jī)組實(shí)測(cè)冷量的標(biāo)準(zhǔn)平均值，得出冷量與溫度的關(guān)系曲線，再將標(biāo)準(zhǔn)值換算成對(duì)應(yīng)的額定冷量后得出額定冷量表（見(jiàn)表2）。

表2 不同環(huán)境溫度時(shí)的額定冷量表kW

2．2．1 冷量對(duì)照表

由于新造機(jī)組的冷量允許偏差±5%，因此判定維護(hù)機(jī)組的冷量大于等于新造機(jī)組的85%為合格，故冷量對(duì)照表（見(jiàn)表3）中的冷量均按新造機(jī)組額定冷量的85%得出。

2．2．2 回風(fēng)濕度修正表

在焓差試驗(yàn)室利用隨機(jī)挑選的新造機(jī)組，控制其他因素不變，按照只改變回風(fēng)濕度的方式測(cè)量機(jī)組冷量，并擬合濕度與冷量的關(guān)系式，形成回風(fēng)濕度修正表（見(jiàn)表4）。

2．2．3 風(fēng)量修正表

在焓差試驗(yàn)室按照給定的風(fēng)量通過(guò)控制風(fēng)阻，測(cè)量隨機(jī)挑選的新造機(jī)組冷量，并擬合風(fēng)量與冷量的關(guān)系式，形成風(fēng)量修正表（見(jiàn)表5）。

表3 不同環(huán)境溫度時(shí)的冷量對(duì)照表kW

表4 回風(fēng)濕度修正表

表5 風(fēng)量修正表

2．3 對(duì)照表焓差法試驗(yàn)步驟

采用對(duì)照表焓差法進(jìn)行性能測(cè)試，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的焓差試驗(yàn)室。將拆卸后的空調(diào)機(jī)組放置在地面運(yùn)轉(zhuǎn)工裝架上通電運(yùn)行，開(kāi)啟機(jī)組的制冷模式。此時(shí)封堵新風(fēng)口，并使用無(wú)紡布過(guò)濾棉在回風(fēng)口適當(dāng)放置阻力棉，盡可能使測(cè)試過(guò)程中的電流值接近拆卸前機(jī)組正常工作時(shí)的數(shù)值，使機(jī)組盡量按照額定風(fēng)量運(yùn)行。風(fēng)量罩尺寸應(yīng)盡量與送風(fēng)口尺寸相近（560 mm×234mm），如無(wú)合適尺寸的風(fēng)量罩也可通過(guò)過(guò)渡風(fēng)筒引導(dǎo)連接。通過(guò)風(fēng)量罩測(cè)量機(jī)組制冷運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量（對(duì)于送風(fēng)量較大的機(jī)組，采用風(fēng)量罩測(cè)量相對(duì)比測(cè)量風(fēng)速的方法更準(zhǔn)確），以及機(jī)組送風(fēng)口、回風(fēng)口及冷凝器進(jìn)口的溫度和濕度，并采用多次測(cè)量取平均值的方法得出溫度和濕度的平均值。具體測(cè)量溫度和濕度的方法如下。

（1）在所測(cè)風(fēng)口截面上，均勻分布溫度（濕度）測(cè)點(diǎn)不得少于12個(gè)。全部測(cè)點(diǎn)的平均測(cè)量值即為平均溫度（濕度）。

（2）平均溫度（濕度）測(cè)量必須連續(xù)測(cè)量3次，每次測(cè)量的平均溫度（濕度）之間的偏差應(yīng)不大于5%，取3次平均溫度（濕度）的平均值作為所測(cè)風(fēng)口的溫度（濕度）。

（3）所有測(cè)點(diǎn)按順序測(cè)量2次，每次測(cè)量的平均值之間偏差應(yīng)不大于10%。

在獲得風(fēng)量、溫度及濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)后，根據(jù)焓濕圖或相關(guān)軟件可以查出此時(shí)的送、回風(fēng)焓差，并通過(guò)焓差法冷量計(jì)算公式計(jì)算得出冷量，最終與給定的冷量對(duì)照表進(jìn)行對(duì)比，由此判斷空調(diào)機(jī)組的性能是否達(dá)標(biāo)。焓差法冷量計(jì)算公式為

式中：

Q——冷量，kW；

L——風(fēng)量，m3／h；

h1——回風(fēng)焓值，kJ／kg；

h2——送風(fēng)焓值，kJ／kg；

ρ——空氣密度，kg／m3。

為了簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算難度，也可用式（1）計(jì)算冷量。

2．4 計(jì)算實(shí)例

2．4．1 實(shí)際冷量計(jì)算

測(cè)量得出：環(huán)境干球溫度42．5℃，相對(duì)濕度30%；送風(fēng)口干球溫度23．2℃，相對(duì)濕度86%，焓值63．01kJ／kg，密度1．19kg／m3；回風(fēng)口溫度32．1℃，相對(duì)濕度62%，焓值81．01kJ／kg，密度1．16 kg／m3；用風(fēng)量罩測(cè)出送風(fēng)風(fēng)量5 327m3／h。根據(jù)式（2）計(jì)算得到實(shí)際冷量為31．30kW。

2．4．2 冷量對(duì)照表對(duì)應(yīng)冷量計(jì)算

此時(shí)環(huán)境溫度42．5℃，回風(fēng)口溫度32．1℃，通過(guò)冷量對(duì)照表（見(jiàn)表3）可知：當(dāng)環(huán)境溫度為40℃、室內(nèi)溫度為32℃時(shí)，冷量值為29．1kW；當(dāng)環(huán)境溫度為45℃，室內(nèi)溫度為32℃時(shí)，冷量值為27．6kW；當(dāng)環(huán)境溫度為40℃，室內(nèi)溫度為36℃時(shí)，冷量值為32．2 kW；當(dāng)環(huán)境溫度為45℃，室內(nèi)溫度為36℃時(shí)，冷量值為30．8kW。利用插值法計(jì)算可得當(dāng)前環(huán)境溫度（42．5℃）下，回風(fēng)溫度為32℃、36℃、32．1℃時(shí)對(duì)應(yīng)的冷量分別為28．4kW、31．5kW、31．4kW。

當(dāng)前回風(fēng)口相對(duì)濕度為62%，經(jīng)查回風(fēng)濕度修正表（見(jiàn)表4），可得此時(shí)的冷量為33．3kW。

若此時(shí)環(huán)境溫度上升2℃，則實(shí)際冷量衰減2%，此時(shí)風(fēng)量正好為5 327m3／h，風(fēng)量修正系數(shù)為1．01，因此，最終所得冷量為33．0kW。

2．4．3 結(jié)果判定

實(shí)測(cè)冷量＜對(duì)照表冷量，因此，判定機(jī)組制冷性能不滿(mǎn)足額定的90%。

2．5 與標(biāo)準(zhǔn)焓差試驗(yàn)室測(cè)量的差別

焓差試驗(yàn)室的冷量也是采用焓差法來(lái)計(jì)算，但是試驗(yàn)室可以維持額定工況所需要的溫度、濕度及風(fēng)量。而本文所提出的冷量測(cè)試方法是利用現(xiàn)場(chǎng)有限的施工及運(yùn)維條件，通過(guò)空調(diào)廠家在焓差試驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)各種溫度、濕度、風(fēng)量與冷量的關(guān)系所得出的對(duì)照表，對(duì)比判定機(jī)組制冷性能是否合格的一種筒化方法。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)照表焓差法性能測(cè)試的計(jì)算比對(duì)誤差小，精準(zhǔn)度高，能夠以簡(jiǎn)單的對(duì)比方法對(duì)空調(diào)機(jī)組性能進(jìn)行測(cè)試，且能夠滿(mǎn)足相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在不具備精密測(cè)試的條件下，使得空調(diào)機(jī)組制冷量的測(cè)試得以實(shí)現(xiàn)，且具備較好的可行性和可操作性，值得應(yīng)用推廣。

［1］ 國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）．客車(chē)通風(fēng)、采暖和空調(diào)：UIC 553—2004［S］．巴黎：國(guó)際鐵路聯(lián)盟，2004．

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵道客車(chē)空調(diào)機(jī)組：TB／T 1804—2009［S］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2010．

［3］ 中國(guó)人民解放軍總裝備部．可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)：GJB 899A—2009［S］．北京：中國(guó)人民解放軍總裝備部，2009．

Test Method for Refrigerating Volume of LRT Vehicle Air Condition Unit Based on Enthalpy

BING Yukai，LIANG Liang

Due to the limitation of local construction environment，maintenance site and maintenance cycle，it is difficult to test the refrigeration volume of the air conditioning unit accurately in the process of oversea light rail transit vehicle repairing．For the repair project of the LRT vehicle exported to a country in the Middle East，an optimization method of enthalpy difference is proposed in this article．The test and calculation of the air conditioning refrigeration volume are realized by applying this method．The experiment results show that the optimization method used to evaluation the air conditioning refrigeration volume is simple，intuitive and accurate，it can ensure safe and reliable operation of the air conditioning system．

light rail transit（LRT）vehicle；maintenance project；air conditioning unit；refrigeration volume；enthalpy difference method

U270．7；U270．38＋3

10．16037／j．1007－869x．2017．02．012

2016－09－20）