铁路客车空调机组压缩机绝缘不良原因及对策

铁路客车空调机组压缩机绝缘不良原因及对策

孙辉 张斌

中国铁路呼和浩特局集团有限公司 包头车辆段 包头乘务车间， 内蒙古 包头 014000

摘要：分析了客车空调机组压缩机绝缘失效的原因，提出了相应的对策和建议。

关键词：空调机组；压缩机；绝缘不良

引言

在铁路客车空调机组的调试和维护过程中，压缩机往往绝缘不良。例如,在售后服务和技术评价的调查中发现压缩机故障,压缩机故障可分为两大类:压缩机线圈的绝缘不足和机壳体锈穿,这导致制冷剂渗漏。电力安全受到严重损害，压缩机绝缘故障难以解决。因此，迫切需要解决客车空调压缩机绝缘不良的问题。

1 铁路客车空调机组的组成及作用

根据的不同供电方式，铁路客车空调设备可分为集中和车辆机组，其安装可分为集中、单元式。目前，铁路车厢的大部分空调机组都装有独立的空调。它主要由空气冷却系统、通风系统、加热系统、电气控制系统和加湿系统组成。铁路客车空调机组主要用于空气的冷却、除尘、加热、加湿和除湿，也可提供通风、制冷、加热、加湿和自动控制功能。

2 国内客车空调的发展

客车空调在中国起步较晚。20世纪80年代以来，铁路空调发展迅速。我国铁路客车空调系统分为两种类型，即分装式和集中式。目前，我国空调系统大多采用单元式空调。所谓的“分装”装置通常在车下有压缩机、冷凝器、风扇和油箱，而风扇、蒸发器、膨胀阀和空气预热器则安装在车辆顶部的一端。主要缺点是体积大，拆卸和维护困难，冷却管长度和接头增加可能导致泄漏。目前有KLD29和KLD40空调机组。具有体积小、重量轻、结构紧凑、互换性好、维修方便等优点。同时，由于空调机组安装在车上，冷凝器不受污水和车身污垢的腐蚀，延长了机组的使用寿命。中国空调机组的一体化大大减少了制冷设备的管道，不仅节省了大量的有色金属，而且减少了泄漏。

3 空调机组的制冷与制热原理

3.1 制冷系统的运行过程

如空调机组KLD29，压缩机压缩的蒸汽R22在高温高压下进入空气冷凝器。经过强制风冷后，在室温下冷凝成高压液体。毛细管入口减压成为低温、低压、气液混合制冷剂。然后进入蒸发器，从通过蒸发器的空气中吸收热量，在低温低压下蒸发为蒸汽，然后经过气液分离器，在冷却循环中由压缩机完成。压缩机连续运行以获得连续冷却。

3.2 车内降温

内部循环空气和来自新鲜空气通道的新鲜空气由单元通风机吸入，在蒸发器前面混合，由蒸发器冷却。机组出风口送至车顶通风管各格栅，将冷空气吹入车厢。在制冷系统的连续运行下，车内温度逐渐降低，车内空气温度由温度调节器自动调节。制冷剂在冷凝器中的冷凝作用是将来自机组上部的环境空气通过冷凝器吸入到客车两侧的壁上并排出。

3.3 车内升温

新出风口出来的新鲜空气和车内循环空气由单元风机吸入，与电加热混合后加热。热空气通过风扇输送到车内的管道格栅，将热空气送入车厢，使温度缓慢上升。车内空气温度由温度控制器自动调节，以保持车内舒适的温度。

4 压缩机绝缘不良原因分析

4.1 空气湿度的影响

考虑到用户反映的压缩机绝缘不良以及同期其他压缩机的维护保养，空气湿度对压缩机绝缘值的影响并没有预期的那么大。在平均湿度为77%的维修环境中，只有18.57%的压缩机绝缘不良，小于50%。

4.2 压缩机冷凝水的影响

以上压缩机绝缘不良的空调机组由三家厂家（以下简称“A、B、C公司”）生产。对三家厂家生产的空调机组进行了测试。压缩机表面凝结水见表1。显然，C公司生产的空调器绝缘不良的比例最大，占93.10%。冷凝面积在60-80%之间，远远高于正常的50%。

表１不同厂商压缩机表面结露情况％

4.3 压缩机保护等级低

早期修建的铁路车轮和风车阻力差，全部采用修车机。原因是接线盒位于压缩机低压室表面，容易产生冷冻水。在冷凝过程中，压缩机的水面与空气直接接触，接头、接线盒等绝缘材料表面的灰尘吸收水分。另一方面，在终端附近的结构表面形成水膜。压缩机和壳体之间的电阻降低了低绝缘值之间的电阻。绝缘电阻也可能较低。在南方炎热潮湿的夏季，这种情况更为严重，因为它会导致在用电源频繁跳闸。如果保护电路装置不起作用，后果会更严重。

4.4 制冷剂充注的影响

冷却液充注量对充注速率的影响。对比分析表明，C公司生产的空调机组制冷剂负荷过大，压缩机组冷凝水较多。在长时间的温湿度条件下，压缩机外壳、端子和端子安装座生锈，导致外壳绝缘性低。

4.5 电机温升过高

全封闭式压缩机的发动机由回风冷却。在环境温度低、换热量低、循环冷却器低、回风压力低的情况下，电机冷却不足，线圈发热不足。这种持续加热导致温度升高，PTC对低负载下的低电流响应不敏感。因此，压缩机多次启动后，当温度达不到更高的温度时，过热会导致绝缘不良。

5 对策措施

5.1 绝缘不良措施

（1）压缩机房与蒸发器间用玻璃胶密封。为确保排水顺畅，在压缩机室底部钻两个20 mm的排水孔。（2）对于压缩机，可在接线盒周围涂一层绝缘棉，以减少因传热而产生的冷凝。安装在外壳上部的接线盒接线后应密封，进线孔和盖板孔可用橡胶和油灰704密封。crc70-2043电路板的透明保护漆为喷涂在端子及其外围的绝缘漆，压缩机绝缘外壳（压缩机≥5MΩ）和接线盒安装的绝缘值（≥20MΩ）的相对测量值能满足压缩机接线盒的要求。（3）接线盒和压缩机外壳之间的接头应密封。接线盒合上后，用一层特殊的自粘涂料填充盖与盒之间的空隙，形成密封带。接线盒侧盖定位板上的孔和其他孔也应使用粘合剂密封。（4）拆卸冷却系统后，密封铜管外露部分。安装期间进行了氮气焊接。低压氮气从压缩机低压端吹出。皮肤能感觉到最好的氮流。如果焊接后立即切断氮气，水很容易生锈。因此，有必要将焊接温度降至200℃，然后停止充氮。应尽量缩短铜管内壁与空气的接触时间，以防止熔渣和焊料流入系统。（5）在更换制冷系统部件（如压缩机、蒸发器、气液分离器等）后，必须在处理或组装大量泄漏的制冷剂后对系统进行泵送。一般采用低压侧放电。如果系统中空气过多，可采用双抽风法。系统真空应大于0096MPa。（6）管道焊接完成前，必须对压缩机进出口管道进行焊接。高压氮气用于管道除尘，去除系统中的水分和杂质。特别是压缩机燃烧后，需要彻底清洗系统。铜管出口端部可放置一张白纸，白纸不变色为合格。

5.2 调整每个空调机组的制冷剂消耗量

减少冷却液的喷射量，以确保空调机组符合冷却标准。对各空调机组在不同温度条件下的充气量和制冷量进行测试，见表2。

表２各机型空调机组制冷剂加注量变化ｋ

根据冷却剂填充的新标准，选择了10台压缩机进行试验。结果表明，压缩机冷凝水的冷凝条件得到了显著改善。10台压缩机的冷凝面积减小到50%以下，冷却能力和绝缘值保持不变。

除减少制冷剂加注量外，还应将低压管路的保温棉取下，使回油管内的制冷剂重新换热，以增加制冷剂的过冷度，减少生产压缩机气缸体内的冷凝。当防护等级为IP21的涡旋压缩机发生故障时，新的铁路客车空调机组应更换防护等级为IP56的涡旋压缩机。

参考文献：

[1]陆建.铁道客车空调压缩机绝缘不良的原因分析及改进建议[J].科技经济导刊,2019(26):73.

[2]方浩.基于变频技术的YZ25型客车空调控制系统的改进设计与研究[D].兰州：兰州交通大学,2019

[3]黄嫌.KLD35型铁路客车空调机组常见故障分析及改进措施[J].企业科技与发展,2019(7):58-61.