1、動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)整體認(rèn)知教案【組織教學(xué)】1、點(diǎn)名 2、填寫課堂日志【案例引入】 2009年連續(xù)發(fā)生多起動(dòng)車組空調(diào)制冷不良故障，對動(dòng)車組的正常運(yùn)營造成一定的影響。2009年6月25日，配屬武漢局動(dòng)車組204703車空調(diào)制冷不良；2009年6月25日，配屬沈陽局動(dòng)車組2058A列客室溫度高；2009年6月15日，配屬武漢局動(dòng)車組2059+2060A重聯(lián)運(yùn)行，客室溫度高。以上均屬動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)故障，經(jīng)過檢查與分析009年連續(xù)發(fā)生多起動(dòng)車組空調(diào)制冷不良故障，對動(dòng)車組的正常運(yùn)營造成一定的影響。經(jīng)過檢查與分析都屬于動(dòng)車組在進(jìn)行維護(hù)與檢修時(shí)清掃不當(dāng)或不及時(shí)所致。可見，及時(shí)、正確地對動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與檢修

2、是保證動(dòng)車組正常高效運(yùn)營的重要工作。【講授新課】工作任務(wù)1 動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)整體認(rèn)知?jiǎng)榆嚱M空調(diào)系統(tǒng)是動(dòng)車組十大配套技術(shù)之一，作為高速鐵道技術(shù)專業(yè)工作人員，必須在熟悉動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)組成、原理、技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行運(yùn)用與操作、維護(hù)與保養(yǎng)，才能保障動(dòng)車組整體運(yùn)營安全與效率。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的基本作用、組成、分類與工作原理，理解CRH2型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理及技術(shù)特點(diǎn)，掌握動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的整體構(gòu)成、部件布局及作用，為后續(xù)任務(wù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。一、 相關(guān)配套知識1、動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作過程（1）動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的組成及類型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的作用是將一定

3、量的車外新鮮空氣和車內(nèi)再循環(huán)空氣混合后，經(jīng)過過濾、冷卻或加熱、減濕或加濕等處理，以一定的流速送入車內(nèi)，并將車內(nèi)一定量的污濁空氣排出車外，以達(dá)到對車廂內(nèi)空氣環(huán)境的控制。1） 動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的組成動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)通常由通風(fēng)系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、空氣加濕系統(tǒng)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等五大部分組成。通風(fēng)系統(tǒng)的作用是將車外新鮮空氣吸入并與車內(nèi)再循環(huán)空氣混合，在濾清灰塵和雜質(zhì)后，再壓送分配到車內(nèi)，同時(shí)排出車內(nèi)多余的污濁空氣，以保證車內(nèi)空氣的潔凈度以及合理的流動(dòng)速度和氣流組織。通風(fēng)系統(tǒng)通常由通風(fēng)機(jī)組、空氣過濾器、新風(fēng)口、送風(fēng)道、回風(fēng)口、回風(fēng)道以及排廢氣口等組成。空氣冷卻系統(tǒng)（也稱制冷系統(tǒng)）的作用是在夏季對

4、進(jìn)入車內(nèi)的空氣進(jìn)行降溫、減濕處理，使夏季車內(nèi)空氣的溫度與相對濕度維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。為保證制冷系統(tǒng)安全、有效地工作，制冷系統(tǒng)除壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置四大件外，還配有貯液器、干燥過濾器、氣液分離器等輔助設(shè)備。夏季，通風(fēng)機(jī)將吸入的車內(nèi)外的混合空氣經(jīng)蒸發(fā)器冷卻后送入車內(nèi)，以達(dá)到降溫的目的。由于蒸發(fā)器表面的溫度通常低于空氣的露點(diǎn)溫度，空氣中的部分水蒸氣就凝結(jié)成水滴。因此，空氣在通過蒸發(fā)器冷卻后的同時(shí)也得到了減濕處理。空氣加熱系統(tǒng)的作用是在冬季對進(jìn)入車內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)熱和對車內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，以保證冬季車內(nèi)空氣的溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。空氣加熱系統(tǒng)通常由空氣預(yù)熱器和輔助空氣加熱器組成。冬季，通風(fēng)機(jī)將

5、吸入的車內(nèi)外空氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器的預(yù)熱后送入車內(nèi)，同時(shí)，車內(nèi)地面式輔助加熱器對車內(nèi)空氣加熱，以補(bǔ)償車體和門窗的熱損失。空氣加濕系統(tǒng)的作用是在冬季車內(nèi)空氣相對濕度較低時(shí)對空氣加濕，以保證冬季車內(nèi)空氣的相對濕度在規(guī)定的范圍內(nèi)。目前，我國在一般車輛的空調(diào)裝置中不設(shè)加濕系統(tǒng)，僅在某些高級公務(wù)員及特殊要求的車輛上才設(shè)此系統(tǒng)。加濕最簡單的方法是采用電極加濕器。自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是控制各系統(tǒng)按給定的方案協(xié)調(diào)地工作，以使室內(nèi)的空氣參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，并同時(shí)對空調(diào)裝置起自動(dòng)保護(hù)作用。電氣控制系統(tǒng)一般由各用電設(shè)備的控制電器、保護(hù)元件以及儀表等組成。2） 動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的類型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)按空調(diào)系統(tǒng)的安裝方式主要

6、分為兩類：一類為分體式空調(diào)系統(tǒng)，另一類為車頂單元式空調(diào)系統(tǒng)。 分體式空調(diào)系統(tǒng)分成兩個(gè)部分，一部分為在車內(nèi)的空氣冷、熱處理和輸送、分配單元，置于客車端部，空氣通過送風(fēng)道和送風(fēng)口送入車內(nèi)，一般上送風(fēng)，下回風(fēng)，從車端墻新風(fēng)口引入新風(fēng)。而另一部分為車下的壓縮冷凝部分。單元式空調(diào)系統(tǒng)常將壓縮冷凝部分、空氣冷卻部分等組合在一起，并安裝在車端頂部，故稱車頂單元式空調(diào)系統(tǒng)，這種空調(diào)系統(tǒng)適用于鐵路長途硬座車、硬臥車、軟臥車等。一般每節(jié)客車車廂安裝兩臺(tái)相同的單元式空調(diào)系統(tǒng)。 分體式空調(diào)系統(tǒng)分裝式空調(diào)裝置是指每節(jié)客車上只安裝一套空調(diào)裝置，且將制冷壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝風(fēng)扇、貯液器集中裝在一個(gè)箱中，并懸掛在車底架下，而

7、將蒸發(fā)器、通風(fēng)機(jī)、膨脹閥、空氣預(yù)熱器等安裝在車頂內(nèi)部，用銅管將制冷系統(tǒng)的各設(shè)備連接起來，組成封閉的循環(huán)系統(tǒng)。圖7-1為分體式空調(diào)系統(tǒng)及空氣調(diào)節(jié)原理的示意圖。圖7-1 分裝式客車空調(diào)系統(tǒng)原理圖1-通風(fēng)機(jī)；2-漸擴(kuò)風(fēng)道；3-蒸發(fā)器；4-水分離器；5-電預(yù)熱器；6-漸縮風(fēng)道；7-主風(fēng)道；8-回風(fēng)道；9-送風(fēng)口；10-回風(fēng)口；11-排風(fēng)扇；12-排風(fēng)口；13-進(jìn)風(fēng)口；14-濾塵器；15-補(bǔ)償電熱器；16-冷凝器；17-冷凝風(fēng)扇；18-壓縮機(jī)；19-貯液器。 單元式系統(tǒng)單元式空調(diào)系統(tǒng)是指將壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、通風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)以及空氣預(yù)熱器等安裝在一個(gè)箱內(nèi)，組成一個(gè)完整的單元后安裝在車頂。目

8、前CRH3型動(dòng)車組和CRH5型動(dòng)車組客室空調(diào)都采用了單元式空調(diào)機(jī)組，它們的制冷量在設(shè)計(jì)條件下分別為44KW和40KW。CRH2型動(dòng)車組客室空調(diào)裝置也是單元結(jié)構(gòu)，但其整個(gè)系統(tǒng)不屬于典型的單元式空調(diào)系統(tǒng)，而是準(zhǔn)集中式。（2）動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的主要構(gòu)成和工作過程1）通風(fēng)系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng)主要由通風(fēng)機(jī)、空氣處理室、軟風(fēng)道、玻璃鋼主送風(fēng)道、軟風(fēng)筒支風(fēng)道、送風(fēng)孔板、回風(fēng)道、回風(fēng)口、新風(fēng)口、新風(fēng)道、廢排風(fēng)扇等組成。2） 制冷系統(tǒng)動(dòng)車組空調(diào)制冷系統(tǒng)采用蒸汽壓縮式制冷方式，蒸氣壓縮式制冷機(jī)主要有壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器四部分組成，并用管道連接成一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)， 制冷劑在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，只消耗壓縮機(jī)的功就

9、能反復(fù)地實(shí)現(xiàn)制冷劑由液體變?yōu)檎魵猓儆烧魵庾優(yōu)橐后w的相態(tài)變化，并通過這種相態(tài)變化將低溫處的熱量轉(zhuǎn)移到高溫處去，這就是蒸氣壓縮式制冷的工作原理，如圖所示。其工作過程如下： 圖7-4 蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)組成 壓縮機(jī)：吸入低溫的制冷氣體，將其壓縮為高溫高壓的制 冷氣體后送出。冷凝器（室外熱交換器）：用室外送風(fēng)機(jī)送入的室外空氣對高溫高壓的制冷氣體進(jìn)行冷卻，使其形成常溫（約50）的高壓制冷液。制冷劑干燥器：吸收制冷液中的水分。 毛細(xì)管：利用通道面積小的阻力管，使高壓制冷液變?yōu)榈蛪旱臍庖夯旌蠣顟B(tài)。制冷劑在減壓的同時(shí)溫度也將下降。 蒸發(fā)器（室內(nèi)熱交換器）：低溫、低壓的氣液混合制冷劑，與通過室內(nèi)熱交換器室的室

10、內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的同時(shí)變成氣體。此時(shí)，室內(nèi)空氣的熱量被制冷劑吸收，使溫度下降。該冷風(fēng)吸收車體的熱負(fù)荷（換氣、日照及車內(nèi)外溫度差等）和人體所產(chǎn)生的熱量而變成暖空氣，并被再次送入室內(nèi)熱交換器。氣液分離器：分離制冷氣體和液體。 3）供熱系統(tǒng)一般而言，供熱系統(tǒng)通常由空氣預(yù)熱器和地面空氣加熱器組成。4）動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的工作過程 冷氣運(yùn)行時(shí)，從回風(fēng)道吸入的車廂內(nèi)空氣與從供氣裝置通過送風(fēng)道送入的新鮮空氣混合，通過設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的車廂過濾器，在車廂熱交換器進(jìn)行熱交換，冷卻為冷氣。該冷氣從車體側(cè)風(fēng)道送風(fēng)口吹入車廂，向乘客提供清涼的感覺。暖氣運(yùn)行時(shí)，從回風(fēng)道吸入空氣時(shí)，同樣與新鮮空氣混合，通過設(shè)置在空調(diào)裝置

11、回風(fēng)口的過濾器，由電熱器加熱，通過與冷氣時(shí)同樣的路徑，向乘客提供溫暖的感覺。 2、典型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)（1）總體構(gòu)成1）概要車底安裝的空調(diào)裝置為每節(jié)車廂臺(tái)、換氣裝置為每節(jié)車廂臺(tái)。與設(shè)置在車體內(nèi)部的風(fēng)道相連接，在車廂、通路部設(shè)出風(fēng)口及返回口。車內(nèi)的排氣則通過在車廂、通過臺(tái)及駕駛室的排氣口、導(dǎo)入到車底排氣風(fēng)道。3、6號車廂內(nèi)設(shè)置有空氣凈化機(jī)。駕駛室設(shè)單獨(dú)的空調(diào)裝置及車內(nèi)壓釋放閥。動(dòng)車設(shè)有牽引電動(dòng)機(jī)冷卻用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)及風(fēng)道。衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置直排車外的廢排通道。供熱方式采用裝入空調(diào)系統(tǒng)的電加熱裝置。 空調(diào)裝置在車底的布置見圖7-4及圖7-5所示。2）換氣為改善夏季室內(nèi)空調(diào)環(huán)境、降低新鮮空氣吸入溫度、采用從連續(xù)

12、換氣裝置的前位一側(cè)吸入新鮮空氣的方式。這其中、為避免奇數(shù)號車洗手間臭氣進(jìn)入（新鮮空氣）、所以廢除新鮮空氣進(jìn)氣口的下面,在新風(fēng)進(jìn)氣口上部側(cè)面開口并設(shè)金屬網(wǎng)。新鮮空氣進(jìn)氣口的吸入面積、奇數(shù)號車和偶數(shù)號車為大致相同的開口面積。車底蓋板內(nèi)的外部空氣作為新鮮空氣被吸入，為降低新鮮空氣溫度、新鮮空氣吸入口橫側(cè)的側(cè)裙板上設(shè)置有整流板。 圖7-4 空調(diào)及換氣裝置的布置圖7-5 司機(jī)室空調(diào)、客室空調(diào)及換氣裝置在底架下位置地板中間的新鮮空氣風(fēng)道、為防止由于車廂地板因下方的風(fēng)道內(nèi)流體激振引起的振動(dòng)傳遞、應(yīng)盡力擴(kuò)大風(fēng)道面積、降低風(fēng)道內(nèi)的流速。另外、針對帶洗手間的車廂、結(jié)構(gòu)上把洗手間排氣風(fēng)道和新鮮空氣風(fēng)道一體化、通過風(fēng)

13、道內(nèi)的隔板將新鮮空氣和洗手間排氣分開、通過分別擴(kuò)大各風(fēng)道的面積、降低管道阻力損失、使安裝作業(yè)更為簡化。車廂排氣、是從座席置腳臺(tái)部分的排氣口導(dǎo)向地板中間的返回風(fēng)道。通過臺(tái)的排氣通過設(shè)置在配電盤橫側(cè)等的排氣口導(dǎo)入地板下的返回風(fēng)道。地板下返回風(fēng)道回風(fēng)的一部分被導(dǎo)向車底的連續(xù)換氣裝置、排出車外。配電盤橫側(cè)等的排氣口、為確保返回風(fēng)量，盡可能擴(kuò)大了面積。（2）客室空調(diào)裝置1）總體布置客室空調(diào)系統(tǒng)是設(shè)置在客室地板下部的2臺(tái)小型、輕量化的空調(diào)裝置。空調(diào)裝置的外觀如圖7-6所示。空調(diào)裝置的送風(fēng)口與設(shè)在客室地板下部的送風(fēng)道連通，并與頂板位置處的送風(fēng)口連通；回風(fēng)口與吸入車內(nèi)空氣的回風(fēng)道連接。圖7-6 客室空調(diào)裝置外

14、形圖輸送冷氣時(shí)，從回風(fēng)道吸入的客室內(nèi)空氣與從供氣裝置通過送風(fēng)道送入的新鮮外氣混合，通過設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的車廂過濾器，與室內(nèi)熱交換器進(jìn)行熱交換，冷卻為冷氣。該冷氣從車體兩側(cè)風(fēng)道出風(fēng)口吹入客室，向乘客提供冷風(fēng)。在氣溫為33、濕度為80及M2車150乘車時(shí)（150人乘車時(shí)），客室溫度可保持在26以下；在氣溫為40、濕度為55及M2車100乘車時(shí)（100人乘車時(shí)），客室溫度可保持在28以下。輸送暖氣時(shí)，從回風(fēng)道吸入空氣時(shí)，同樣與新鮮外氣混合，通過設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的過濾器，由電熱器加熱，通過與冷氣相同的路徑，向乘客提供暖風(fēng)。在氣溫為-15時(shí)，客室溫度可保持在20以上。為提高可維護(hù)性和簡化室內(nèi)熱交

15、換器以便于排水盤、排水泵的清潔工作，擴(kuò)大了空調(diào)下部檢查孔，并將檢查孔蓋和排水盤一體化設(shè)計(jì)，使得室內(nèi)熱交換器、排水盤、排水泵的清潔更加容易。另外，安裝了室外過濾器以便防止熱交換器污損。室內(nèi)外過濾器均采用無紡布材料的過濾器。運(yùn)行及功率的控制，由空調(diào)設(shè)備自備逆變器進(jìn)行。2） 基本技術(shù)規(guī)格 型 號：EU651(結(jié)構(gòu)見圖7-6所示) 安裝方式：準(zhǔn)集中式、底架下安裝 電源主電路：單相交流，50Hz，400V+24/-37%（變頻器輸入，電加熱器輸入）。變頻器1（VVVF）輸出：3相，40Hz/125V70Hz/200V（壓縮機(jī)用）。變頻器2（CVCF）輸出：3相，60Hz/200V，65Hz/215V（送

16、風(fēng)機(jī)用）。控制電路：單相交流，50Hz，100V，及DC100V 冷氣控制方式：逆變器頻率控制及壓縮機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制。 暖氣控制方式：電熱器多級控制。 冷氣能力a. 標(biāo)準(zhǔn)條件下為37.21kW（32,000kcal/h）/臺(tái)以上。b. 超負(fù)荷條件下為29.07kW（25,000kcal/h）/臺(tái)以上。 暖氣能力：24kW/臺(tái)以上 循環(huán)風(fēng)量：65m3/min（以65Hz運(yùn)行時(shí)） 60m3/min（以60Hz運(yùn)行時(shí)） 輸入功率 制冷時(shí)：約20.0kW；制熱時(shí)：約22.0kW 制冷劑 R22 質(zhì)量 約730kg噴漆顏色 主框架、外罩：不銹鋼制無噴漆室內(nèi)送風(fēng)機(jī)：蒙賽爾色 室外送風(fēng)機(jī)：黑色 壓縮機(jī)：黑色變

17、頻器、冷凝器：無噴漆接觸器盤1、2：無噴漆3）空調(diào)裝置本體構(gòu)成（1）電動(dòng)壓縮機(jī)×2臺(tái)（2）室外電動(dòng)送風(fēng)機(jī)×2臺(tái) （3）室內(nèi)電動(dòng)送風(fēng)機(jī)×1臺(tái)（4）室外熱交換器×1個(gè) （5）室內(nèi)熱交換器×1個(gè) （6）電加熱器×1個(gè) （7）高壓壓力開關(guān)×個(gè)（8）低壓壓力開關(guān)×個(gè)（9）制冷劑干燥器×個(gè)（10）止回閥×個(gè)（11）電磁閥×個(gè)（12）電磁接觸器×個(gè)（HK1HK2HK3）（13）電磁接觸器×個(gè)（CFK1,CFK2）（14）電涌吸收器×個(gè)（SD-N1235用）（15）電磁接

18、觸器×個(gè)（CHK,CPK1,CPK2）（16）電涌吸收器×個(gè)（SD-N50用）（17）電磁接觸器×個(gè)（IVK）（18）電涌吸收器×個(gè)（SD-N95用）（19）過電流繼電器×個(gè)（CPOCR1CPOCR2）（20）過電流繼電器×個(gè)（EFTHCFTH1CFTH2）（21）空氣過濾器×個(gè)（回風(fēng)用）（22）空氣過濾器×個(gè)（室外熱交換器用）（23）排水泵×個(gè)（24）漂浮開關(guān)×個(gè)（排水高度檢測用）（25）配線用連接器插座（和車體側(cè)面裝配線連接用），如表7-1所示。表7-1 配線用連接器型號名稱個(gè)數(shù)備考接點(diǎn)大小

19、GTC2A-32-M9PC1主電路用×芯JL06-2A28-M1PC1控制電路用16×27芯（3）司機(jī)室空調(diào)裝置1）總體布置司機(jī)室設(shè)置了司機(jī)室專用的空調(diào)裝置，如圖7-7所示，系統(tǒng)圖如圖7-8所示。該制冷裝置、采用逆變器方式，作為輸入電源接受交流V，和主回路控制回路一起在裝置內(nèi)進(jìn)行直流變換驅(qū)動(dòng)。空調(diào)裝置由室外機(jī)、臺(tái)室內(nèi)機(jī)、電源箱、變壓器、控制面板個(gè)部件構(gòu)成。電源是由主變壓器輔助(3次)繞組供給的單相400V50Hz、通過司機(jī)室的空調(diào)主斷路器(C輸入到用于司機(jī)室空調(diào)的變壓器。用于司機(jī)室空調(diào)的變壓器將輸入的電壓降壓至單相交流電的288V、12V，分別輸出到各個(gè)逆變器，變換為直流電

20、，如表7-2所示。表7-2電源種類電源種類電壓負(fù)荷主電路DC228V用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)控制電路DC12V用于控制冷凝器、通風(fēng)機(jī)電機(jī)、冷卻風(fēng)扇等 通過控制面板的風(fēng)量切換開關(guān)、可以進(jìn)行三級的風(fēng)量切換(High、Medium、Low)并使用溫度調(diào)節(jié)紐設(shè)定溫度。司機(jī)室空調(diào)的控制在電源箱內(nèi)的控制裝置中進(jìn)行，通過對由熱敏電阻(THF1、THF2)得到的室內(nèi)機(jī)吹風(fēng)口的空氣溫度和由控制面板提供的設(shè)定溫度進(jìn)行比較來實(shí)施控制。圖 7-7 司機(jī)室空調(diào)裝置布置圖7-8 司機(jī)室空調(diào)裝置系統(tǒng)圖2） 司機(jī)室空調(diào)裝置規(guī)格 表7-3 空調(diào)裝置額定規(guī)格及性能項(xiàng) 目性能備 注主回路單相AC400V50/60HzDC288V壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用控制回路單相AC400V50/60HzDC12V送風(fēng)機(jī)、繼電器驅(qū)動(dòng)用制 冷容量3045kcal/h×26090k