HXD1C機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)常見故障簡析

王維

摘 要 本文以HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了空調(diào)系統(tǒng)的基本原理和功能等相關(guān)知識；結(jié)合實例分析空調(diào)系統(tǒng)常見故障和處理措施，并提出改進(jìn)性建議，為后續(xù)機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)的研究和設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞 HXD1C型機(jī)車 空調(diào)系統(tǒng) 故障分析

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

為了改善機(jī)車司機(jī)室的工作環(huán)境，緩解司機(jī)的工作強(qiáng)度，增強(qiáng)行車安全性，提高機(jī)車現(xiàn)代化水平，我國機(jī)車司機(jī)室基本都裝備了空調(diào)系統(tǒng)，主要通過調(diào)節(jié)司機(jī)室內(nèi)空氣氣流組織、溫度、濕度、潔凈度、新風(fēng)量、微正壓等來保證司機(jī)室人工小氣候環(huán)境的舒適性。

由于機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)承受著機(jī)車運(yùn)行過程中頻繁的沖擊與振動，其故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面固定的制冷與空調(diào)設(shè)備，因此機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)的故障分析及處理已成為各機(jī)務(wù)段一項主要工作內(nèi)容。本文主要以HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)為例，闡述了HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)常見故障和分析處理措施，并提出了設(shè)計優(yōu)化建議，對以后的機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

1 HXD1C機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)簡述

1.1司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)

以重慶機(jī)務(wù)段150臺HXD1C型機(jī)車為例，通過現(xiàn)場調(diào)研得知，所有機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)均采用集成程度高的臺式空調(diào)機(jī)組，見圖1。

空調(diào)機(jī)組安裝在司機(jī)室內(nèi)的操作臺下，回風(fēng)口在空調(diào)機(jī)組正面，新風(fēng)進(jìn)口在機(jī)組底部，新風(fēng)和回風(fēng)在風(fēng)腔內(nèi)混合后，經(jīng)空調(diào)冷卻（或加熱），再由通風(fēng)機(jī)向上送入司機(jī)室內(nèi)，使司機(jī)室內(nèi)的溫度緩緩下降（或上升），并使其維持在較舒適的范圍內(nèi)?？照{(diào)機(jī)組的冷凝水通過機(jī)組底部的排水孔直接排至車底?？照{(diào)機(jī)組的室外冷凝風(fēng)從機(jī)組后端進(jìn)入，通過冷凝器后，再從機(jī)組底部向車下排出，空調(diào)機(jī)組各結(jié)構(gòu)部件詳見圖2和表1。

空調(diào)機(jī)組各部件名稱，見表1：

1.2司機(jī)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

司機(jī)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)有兩個獨立的空氣系統(tǒng)：空氣處理系統(tǒng)和壓縮冷凝系統(tǒng)，也即通常所說的室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)和室外空氣循環(huán)系統(tǒng)，見圖3。

1.2.1空氣處理系統(tǒng)

空氣處理系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)是一個位于空調(diào)器前部的垂直的風(fēng)道。有兩個進(jìn)風(fēng)口：一個是空調(diào)底板上的新風(fēng)進(jìn)口，另一個是空調(diào)前端板處的室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)風(fēng)口，室內(nèi)循環(huán)空氣和新風(fēng)比例由回風(fēng)閥控制。

混合的空氣通過回風(fēng)濾網(wǎng)進(jìn)入蒸發(fā)器和電加熱器，由控制器決定空氣是被加熱或是被冷卻。被處理過的空氣由空調(diào)器上方的送風(fēng)口及設(shè)置在機(jī)車操作臺上的送風(fēng)管到達(dá)司機(jī)室內(nèi)部。

1.2.2壓縮冷凝系統(tǒng)

壓縮冷凝系統(tǒng)的空氣從司機(jī)室前端的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，先經(jīng)過空調(diào)冷凝器吸收冷凝器熱量，再進(jìn)入冷凝室吸收壓縮機(jī)的熱量，最后經(jīng)冷凝風(fēng)機(jī)送至車底排風(fēng)口排至大氣。

1.3司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)的功能

司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)具有制冷、制熱和通風(fēng)等功能，通過回風(fēng)溫度傳感器實現(xiàn)自動控制，并設(shè)置手動功能，能夠為機(jī)車司機(jī)室提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

1.3.1制冷

蒸發(fā)器里的液態(tài)制冷劑吸收混合空氣中的熱量變?yōu)闅鈶B(tài)，使混合空氣溫度降低，達(dá)到制冷功能。壓縮機(jī)將從蒸發(fā)器中吸入氣化的制冷劑壓縮后，送入冷凝器；冷凝器中高溫的氣態(tài)制冷劑被車外空氣通過冷凝風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，凝結(jié)為液態(tài)；液態(tài)的制冷劑流入節(jié)流裝置，通過分配器進(jìn)入蒸發(fā)器，構(gòu)成了整個制冷劑回路。

1.3.2制熱

制熱是通過電加熱器加熱混合空氣實現(xiàn)的。

1.3.3通風(fēng)

當(dāng)不啟用制冷和制熱功能情況下，可啟用通風(fēng)功能。此時，通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)。

2 HXD1C機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)故障分析及處理

HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)是機(jī)車輔助設(shè)備中出現(xiàn)故障較多的設(shè)備之一。通過在段實地調(diào)研，結(jié)合段方故障維修處理記錄及經(jīng)驗，下面著重對HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)常見故障原因進(jìn)行分析和梳理。

2.1冷凝風(fēng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)故障

根據(jù)HXD1C型機(jī)車空調(diào)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計：冷凝風(fēng)機(jī)故障和通風(fēng)機(jī)故障是空調(diào)故障的主要原因。其故障現(xiàn)象主要體現(xiàn)為：冷凝風(fēng)機(jī)斷路器動作、通風(fēng)機(jī)熔斷器燒損、通風(fēng)機(jī)低速保護(hù)甚至是冷凝風(fēng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)過流而燒損等嚴(yán)重故障。

冷凝風(fēng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)過流而燒損故障一旦發(fā)生，則必須更換冷凝風(fēng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)。其主要原因為：（1）機(jī)車過分相后合主斷路器，輔助逆變器瞬間輸出懸浮電壓較高，導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)或冷凝風(fēng)機(jī)過流燒穿故障，如圖4所示；（2）當(dāng)網(wǎng)壓波動較大時，輔助逆變器輸出空調(diào)工作電壓不穩(wěn)而導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)過流燒穿故障。

據(jù)了解，此次實地調(diào)研的重慶機(jī)務(wù)段150臺HXD1C型機(jī)車中，有101臺機(jī)車裝備石家莊國祥公司空調(diào)，49臺裝備上海法維萊公司空調(diào)。從段方空調(diào)故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見表2）可見：國祥空調(diào)的通風(fēng)機(jī)故障率偏高，而法維萊空調(diào)則冷凝風(fēng)機(jī)故障頻繁。結(jié)合上述故障原因分析，為了消除輔助逆變器輸出電壓不穩(wěn)定問題引起空調(diào)風(fēng)機(jī)過流故障，上海法維萊空調(diào)系統(tǒng)采取加裝隔離變壓器的方式對冷凝風(fēng)機(jī)過流問題進(jìn)行整改，經(jīng)整改后的機(jī)車運(yùn)行考核驗證，效果非常顯著。

2.2濾網(wǎng)臟堵引起的故障

HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)主要有兩個濾網(wǎng)：冷凝風(fēng)進(jìn)口濾網(wǎng)和回風(fēng)濾網(wǎng)。

濾網(wǎng)的作用就是過濾空氣，防止室外灰塵通過風(fēng)口進(jìn)入司機(jī)室。然而，冷凝風(fēng)進(jìn)口濾網(wǎng)和回風(fēng)濾網(wǎng)上面積累灰塵過多，濾網(wǎng)臟堵（見圖5）就會引起一系列故障，如：冷凝風(fēng)進(jìn)口濾網(wǎng)出現(xiàn)臟堵，沒有足夠的冷凝風(fēng)進(jìn)入壓縮冷凝系統(tǒng)，首先，導(dǎo)致冷凝器中的氣態(tài)制冷劑不能被充分冷卻，引起制冷效果變差；再次，沒有足夠的冷凝風(fēng)對壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻，導(dǎo)致壓縮機(jī)熱保護(hù)動作?；仫L(fēng)濾網(wǎng)若出現(xiàn)臟堵，風(fēng)腔內(nèi)混合空氣就不能順暢地通過蒸發(fā)器，沒有足夠的冷空氣進(jìn)入司機(jī)室，引起制冷效果變差。

因此，段方在日常維護(hù)中，必須嚴(yán)格參考《空調(diào)檢修維護(hù)手冊》，應(yīng)該及時清洗濾網(wǎng)或更換濾網(wǎng)，對于確保機(jī)車的正常上線運(yùn)行起關(guān)鍵作用。

3 HXD1C機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)改進(jìn)建議

3.1空調(diào)機(jī)組布置和布線方式的改進(jìn)

臺式空調(diào)機(jī)組雖然采用緊湊型設(shè)計，并布置在司機(jī)室操作臺下方，具有節(jié)省空間的優(yōu)點。但是，仍然會帶來以下問題：（1）機(jī)車靜態(tài)時，空調(diào)運(yùn)行噪聲為司機(jī)室主要噪聲源；（2）空調(diào)檢修和維護(hù)空間小、設(shè)計的滑道不合理（易生銹），在空調(diào)重達(dá)150Kg的情況下，單獨一人很難將空調(diào)拖出并對其進(jìn)行維修；（3）空調(diào)布線不合理、接線不規(guī)范，長期清洗拆裝濾網(wǎng)使空調(diào)接線損壞故障幾率變大，并且空調(diào)前端蓋和布線與司機(jī)室座椅相沖突，不利于檢修維護(hù)，如圖6。

由此可知，需設(shè)計更加科學(xué)的滑道，采用更加合理的布線方法，以利于司機(jī)室空調(diào)機(jī)組的安裝、維護(hù)與檢修。

3.2空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)風(fēng)道的改進(jìn)

HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)風(fēng)道中，設(shè)置有一個空氣分配箱。大部分空氣從操作臺上部前窗玻璃的風(fēng)道進(jìn)入司機(jī)室，少部分空氣通過金屬軟風(fēng)道和空氣噴嘴后，分別送到正、副司機(jī)的腳踏位置，空氣噴嘴可以調(diào)節(jié)送風(fēng)的方向和開關(guān)，可以提高司機(jī)室的舒適性能。這種風(fēng)道設(shè)計雖然具有節(jié)約空間和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點外，但是同樣具有以下缺點：司機(jī)或其他工作人員隨意丟放雜物，雜物就會沿玻璃處風(fēng)道經(jīng)機(jī)車顛簸后進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，損壞風(fēng)機(jī)；操作臺下方的空氣噴嘴，經(jīng)常出現(xiàn)被司機(jī)踩壞的現(xiàn)象（見圖7）；空調(diào)機(jī)組制冷時，冷空氣從下往上流動，室內(nèi)溫度分布不均勻，制冷效果不好。

因此，建議更改風(fēng)道和送風(fēng)口，使空調(diào)制冷時的冷空氣按照從上往下的流動方向流動，使司機(jī)室內(nèi)溫度分布更加均勻，以達(dá)到較好的制冷效果。

4總結(jié)

隨著電力機(jī)車技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為機(jī)車司機(jī)室中非常重要的一部分。文章以重慶機(jī)務(wù)段HXD1C型機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了空調(diào)系統(tǒng)的基本原理和功能等相關(guān)知識；通過在段實地調(diào)研，結(jié)合段方故障維修處理記錄及經(jīng)驗，梳理了司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)常見故障及其原因分析，制定針對性處理措施并提出優(yōu)化建議，對后續(xù)機(jī)車司機(jī)室空調(diào)系統(tǒng)的研究和設(shè)計具有重要參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 時磊.機(jī)車空調(diào)電源的設(shè)計與研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.