动车组客室空调制冷剂不足故障诊断模型

动车组客室空调制冷剂不足故障诊断模型

汪肖佟 1 樊佳兴 1 乔雷 1 刘振富 1 宫儒松 2

1. 中车长春轨道客车股份有限公司检修运维事业部工程技术部 吉林长春 130062

2.中车长春轨道客车股份有限公司工程技术中心工程规划发展部 吉林长春 130062

摘要：现如今，我国的科技在不断的发展，社会在不断的进步，我国的空调技术在不断的发展进步，以CＲH380B(L)型动车组为研究对象，对其客室空调系统制冷循环和制冷机理进行了分析，在基于空调压缩机系统高、低压数据的基础上建立了空调制冷剂不足故障诊断模型，并运用检修历史数据对模型进行了验证。结果表明，该诊断模型能够充分有效地对空调制冷系统存在的制冷剂不足故障进行诊断，大大降低了动车组上线时空调故障发生率，有效保证动车组的有序运行，同时对空调系统的检修维护工作具有重要的指导意义。

关键词：高速动车组;空调故障;诊断模型;制冷剂

引言

针对各型动车组运营中发现的司机室空调制冷剂泄漏问题，对相关空调管路设计、质量管控、装配方面进行分析，并提出改进措施。

1工作原理

空调机组蒸发区通过风道与客室相通，考虑车厢内外气压平衡问题，空调机组蒸发区需有良好的气密性，蒸发器在蒸发过程中产生的冷凝水汇集在接水盘中，通过排水泵排到空调机组外。空调机组在制冷工况时排水泵就同步工作（空调机组蒸发器产生最大冷凝水量为0.4L/min，排水泵额定排水量为0.6L/min以上，满足空调冷凝水排放要求）。如果排水泵发生异常不能正常排水，当接水盘内冷凝水水位深度达到38mm及以上时，接水盘上方的2个浮子开关同时动作，1min后在空调机组显示设定器报出“排水泵异常”故障，空调机组还能继续工作，但此时排水泵排水量减少，当浮子开关持续保持此状态30min仍不恢复，空调机组控制逻辑则判断排水泵不工作导致冷凝水无法排出，判定为排水泵故障，空调机组自动停机。

2动车组客室空调制冷系统故障诊断模型

2．1特征参数的计算

客室空调故障诊断研究主要基于压缩机系统高、低压数据进行，通过采集到的高、低压值与采集高、低压时刻的室外温度和室内温度分别对应的理论高、低压上、下限值进行对比。目前空调压缩机系统高、低压值由人工采集，主要通过随车机械师一天两次(上午、下午各一次)将HMI(人机接口界面)屏上显示的各客室对应的室温和高、低压值以及采集时刻对应的室外温度参数值进行采集。根据空调检修人员多年的经验发现，当在不同的外界环境温度范围时，故障空调的实际高、低压距离理论高、低压上、下限的异常幅度大小不同。因此，采用不同的对比标准，室外温度为20～27℃时，将理论高、低压的上、下限值提高0．04MPa作为实际高、低压的对比标准;室外温度为27～45℃时，理论高、低压的上、下限值提高0．07MPa。提高0．07MPa后得到的标准高、低压上、下限对应公式如下:pgns=0．2778θe+18．2，20≤θe≤45pgni=0．2222θe+10．7，20≤θe≤45pdns=0．14θi+1．94，19≤θi≤34pdni=0．0533θi+2．1876，19≤θi≤34式中:pgns———调整后高压上限值，100kPa;pgni———调整后高压下限值，100kPa;pdns———调整后低压上限值，100kPa;pdni———调整后低压下限值，100kPa。每个客室含有两个压缩机系统，设第i(i=1，2，…，16)个车的第j(j=1，2)个压缩机系统人工采集到的高压为pgr，ij，采集到的低压为pdr，ij。通过实际高、低压与调整后的高、低压上、下限的对比得到对应的差值，进行判断是否可能存在空调故障。计算公式如下:pgs，ij=pgns－pgr，ijpgi，ij=pgr，ij－pgnipds，ij=pdns－ddr，ijpdi，ij=pdr，ij－pdni为了对客室空调制冷系统潜在故障进行诊断，需分析压缩机系统存在泄漏或制冷剂不足等故障时高、低压的异常特征。根据工作经验，当高、低压值存在异常时可能存在以下几种情况:①高压、低压均偏低，可能存在膨胀阀、制冷剂不足或泄露;②高压、低压均偏高，可能存在冷凝器散热不良或脏堵;③高压偏低、低压偏高，可能存在压缩机故障;④高压偏高、低压偏低，基本无此情况;⑤高压、低压均无数据显示，可能存在软件异常或接线松脱;⑥高压、低压出现负值，可能存在板卡故障或通讯故障。

2.2抓好空调系统重点问题整治

针对ＣＲＨ１Ａ型动车组，应进行系统检漏，重点检查焊点、膨胀阀、金属软管、法兰、高低压开关等连接部位，发现漏点及时修复；对前期高低压保护故障或因高低压保护故障临时充注、排放制冷剂的空调系统，重新按规范程序充注制冷剂，并按压缩机额定制冷剂数量充注；开展新风／废排风风门普查及润滑，发现异常及时修复；对冷凝器、蒸发器彻底清洁检查，疏通鸭嘴阀，检查空调配电柜接线；加强客室顶部出风口滴水整治（空调管路未包裹防寒材、废排风机故障等导致）、废排风机异响普查等。针对ＣＲＨ２Ａ型、ＣＲＨ３８０Ａ型动车组，应普查冷凝风机、离心风机、压缩机，发现异音异响等异常情况及时修复；对冷凝器、蒸发器、排水泵彻底清洁。针对ＣＲＨ３８０Ｄ型、ＣＲＨ３Ａ型、ＣＲＨ３Ｃ型动车组，应检查压缩机、高低压开关、加液阀等螺纹连接部位，发现泄漏及时修复；检查压力波控制装置风缸、风门、电磁阀、限位开关、供气管等状态，发现异常及时修复；检查动车组空调板卡，对老化严重的及时更换；对冷凝器、蒸发器彻底清洁检查，疏通鸭嘴阀，检查空调配电柜接线，清洁润滑风门执行机构等。

2.3提高排水泵滤网强度

原排水泵滤网的规格为16×16目，丝径为0.45mm。拆卸下排水泵滤网，发现滤网底部有凹陷现象，滤网强度明显不足。为了提高排水泵滤网底部的强度，降低排水泵将排水泵滤网吸附的可能性，在排水泵口处的滤网外侧增加一个挡板，使排水泵不直接从口部滤网处吸水，让水从滤网四周渗入，使排水泵与滤网之间有足够的吸水空间，避免滤网被吸附在排水泵管口造成脏堵。排水泵口挡板采用0.8mm厚钢板，材质与原滤网盒体一致，既保证了滤网底部的刚度，同时也不会对接水盘拆装过程产生阻碍影响，满足日常维护操作要求。

结语

当前动车组客室空调故障具有发现难和影响大的特点。文中以CＲH380B、CＲH380BL型动车组为研究对象，建立了动车组客室空调制冷系统诊断模型和规则，提出了一种新的并适用于检修现场的动车组客室空调制冷系统故障诊断方法。通过验证实现对空调制冷系统故障发现率达60．87%，报出的故障准确率达34．43%，能够有效地减小动车组上线的空调故障发生率，大大降低动车组安全运行风险，同时对我国动车组关键部件的故障诊断技术发展具有重要的意义。限于当前动车组相关参数无线实时传输技术的影响，空调制冷系统高、低压等相关参数只能通过人工采集，且每个压缩机每天只有两次高低压值。随着WTDS(动车组车载远程无线传输系统)技术的快速发展，参数的实时性和完整性将得到充分的保证，文中动车组客室空调制冷系统故障诊断方法的工作效率、预测准确性和故障发现率将大大的提高。

参考文献

［1］孙晓春．CＲH3型高速列车空调系统的温湿度控制［D］．大连:大连交通大学，2014．

［2］周立立．动车组空调制冷系统运行仿真与故障分析［D］．成都:西南交通大学，2014．

［3］刘继平．动车组空调冷凝器漏泄故障分析与改进［J］．江西建材，2016(15):100．