1、第二節 空調通風系統客室空調1 系統概述11總體信息 每節車有兩個獨立的單元式機組、兩個送風道，每節車廂共用一個客室空調控制盤。客室空調系統包括以下部分： - 兩個完全相同的車頂單元式空調機組：制冷量為44KW，分別安裝在車輛的端部。- 一個控制盤：控制空調系統的運行- 一個緊急逆變器：110VDC-400VAC，在緊急通風模式下運行時為空調機組通風機供電。新風通頂蓋隔柵進入空調機組內部， 客室內循環風通過回風口進入機組內；新風與循環風混合后，經過空調過濾冷卻，然后從機組前端吹出，通過分配風道吹入客室內。在制冷模式下，處理過的空氣、混合的回風、新風都是通過兩個風機吹到蒸發盤管,吸收通過蒸發盤管

2、翅片間的熱空氣的熱量，進入客室。控制盤采用西門子S7-200PLC控制，中央處理單元為CPU224，帶有兩個擴展模塊：數字量擴展模塊EM223和模擬量擴展模塊EM231.利用EM231熱電阻模塊采集車內溫度信號，通過與PLC內部設定溫度比較后，實現通風、制冷各工況。12主要技術參數- 高度寬度長度： 446.520583430mm- 重量： 780kg 5%。- 制冷量： 44 kW- 總風量： 5000 m3/h 10% - 最小新風量： 1600m3/h 10% - 緊急通風量： 2000 m3/h 10%- 回風量： 3400m3/h 10%- 制冷劑： R-134a - 電源： 3相4

3、00 Vac - 50 Hz- 控制電源： 110 VDC 2 主要部件及工作原理21單元式空調機組主要部件圖1：空調機組外形圖壓縮機：為全密封螺桿類型，具有2級調節。制冷劑蒸汽通過低壓的吸入管和閥門回流進入壓縮機進行壓縮。 制冷劑在排出閥排出壓縮機，流向冷凝器。 制冷劑離開壓縮機時變為高壓蒸汽。冷凝器：每個冷凝器由銅管和鋁翅片組成。冷凝風機使外界空氣循環通過冷凝器，使高溫高壓的制冷蒸汽被冷卻，并在冷凝器管中冷凝為液體。冷凝風機：吸入外界空氣吹入冷凝器管路，并通過機組兩側的上蓋排出。干燥過濾器：干燥過濾器安裝在液管上冷凝器的出口處，其濾芯是100%分子篩， 可除去制冷劑中的水分和雜質，防止水及

4、雜質對系統及部件造成損害。濕度指示器（視液鏡）：濕度指示器位于干燥過濾器出口的下游，可顯示出系統中是否具有過多的水分。綠色為干，黃色為濕。蒸發風機：經處理后的空氣在兩個離心風機的作用下吹入車內。風機由一個3相單軸電機驅動，此電機恒載連續運行。蒸發器：蒸發器由銅螺紋管和鋁翅片組成。吹入車內的氣體，被蒸發風機吸入穿過蒸發器時，空氣被冷卻和除濕，同時液態制冷劑亦蒸發為一定比例和溫度的氣態制冷劑。熱力膨脹閥：熱力膨脹閥位于制冷劑液管內在每個蒸發器的入口處，起調節制冷劑流量作用，保證蒸發器具有足夠的制冷劑來滿足所需負載條件。回風溫度傳感器：回風口處有一個溫度傳感器，用來檢測室內溫度。PLC通過溫度采集模

5、塊EM231采集溫度并以此來選擇空調所需的運行模式。手動截止閥：截止閥位于每個冷凝器的出口處，它含有手動調節手輪，可在維修時手動截止制冷劑的流動，便于維修操作。回風閥：空調機組包括兩個回風閥，由伺服電機驅動，安裝在回風入口內。緊急運行時風閥關閉。正常運行時，風閥打開。新風閥：空調機組包括兩個新風閥，位于壓縮機腔與蒸發腔之間的隔板上。在預調節階段和預調節階段完成時，新風閥為關閉狀態。22單元式空調機組制冷系統原理制冷劑系統以易揮發液體在蒸發過程或從液態變為氣態時吸收熱量的原理為基礎設計。此系統使用的是R134a制冷劑。圖2： 制冷循環圖制冷劑液從冷凝器流出，通過截止閥，干燥過濾器，視液鏡，并通過

6、膨脹閥調整制冷劑流量到一定值，以便使空調的制冷能力盡量與車體負載相適應。膨脹閥使壓力和溫度降低后，通過分液器把制冷劑平均分配到蒸發器的各個流程中。蒸發器是一個熱交換器，由銅管和鋁翅片組成。在制冷狀態下，當制冷劑液體流過蒸發器內部的管路時，冷卻了銅管和翅片，進而冷卻了翅片周圍的空氣。低溫低壓的制冷劑氣體離開蒸發器進入壓縮機，由壓縮機進行壓縮，變成高溫高壓的制冷劑氣體，然后離開壓縮機。23風道機組1機組2空調風空調風送風格柵送風格柵圖3： 氣流分布圖在每段風道上， 均嵌裝入一個出風柵。風道和出風柵的阻力為最小，以便降低氣流穿過出風柵時的噪音。經空調處理過的空氣通過風道和出風柵吹入室內。 兩個風道沿

7、對角線分開，各自提供車輛一側的送風。24控制盤每車包括一個單獨的控制盤。 每兩個空調機組由單獨的微處理器控制，具有下列功能：預調節，通風，制冷，緊急通風等。根據相應傳感器測得的內部和外部溫度，電氣控制器執行相應的要求來運行最適宜的元件。這樣，在預定的時間內對車內空氣進行調節提供舒適的環境。除了溫度控制，控制盤還進行下列額外的控制： 通風機、冷凝風機和壓縮機之間延時啟動 。同時，為了方便維修，溫度和空調機組所有必要的信息均進行存儲記錄。 控制盤包括控制空調設備運行的必要元件：接觸器，繼電器，斷路器以及控制盤和不同空調元件進行通訊所必要的連接器。下表為控制盤主要部件清單。表1:控制盤主要部件及功能

8、部件功能描述PLC微處理器PLC -空調機組1及空調機組22Q蒸發器電機保護斷路器-空調機組 1XQ緊急逆變器電源線保護斷路器1Q冷凝器電機保護斷路器-空調機組 15Q壓縮機保護斷路器-空調機組 13Q蒸發器電機保護斷路器-空調機組 24Q冷凝器電機保護斷路器-空調機組 26Q壓縮機保護斷路器-空調機組 2EFK11 EFK12蒸發器電機接觸器-空調機組1CFK11 CFK12冷凝器電機接觸器-空調機組1CPK11 CPK12壓縮機接觸器-空調機組1CPTHR11-CPTHR12壓縮機保護繼電器-空調機組1EFK21 EFK22蒸發器電機接觸器-空調機組2CFK21 CFK22冷凝器電機接觸器

9、-空調機組2CPK21 CPK22壓縮機接觸器-空調機組2CPTHR21-CPTHR22壓縮機保護繼電器-空調機組2RY9司機室許可繼電器SA1模式選擇開關SA2溫度選擇開關25緊急逆變器此逆變器安裝在車內，在緊急運行時將110VDC電池電源逆變為交流電源為蒸發風機供電。電源具有過壓、欠壓、過流、缺相、短路、過熱等保護功能。采用全密封、自然冷卻的結構形式，使電源不易因積灰等原因而引起故障。3 空調的運行31模式選擇空調機組控制盤有兩個選擇開關，一為模式選擇開關（SA1），另一為溫度選擇開關（SA2）。溫度選擇開關（SA2）共有6個檔位，為：自動、19、21、23、25、27，自動位相當于24。

10、模式選擇開關（SA1）共有5個檔位，分別為：自動位：根據溫度選擇開關檔位自動調節空調工況；通風位：空調機組工作在通風狀態；停止位：空調機組停止工作；半冷位：空調機組以半冷工況一直工作；全冷位：空調機組以全冷工況一直工作。32 運行過程空調系統由中間電壓供電，緊急模式下（HV或IV失效時）由低電壓供電。當列車啟動時，空調機組將等待中間電壓供電和“啟動”命令（由開關操作）。 收到命令后，將進行系統檢測并發送“自檢成功”信號。 “自檢成功”后，一個空調機組將發送“要求啟動”信號，并等待TIMS發出“允許啟動”。下面以設定制冷溫度為24為例說明制冷運行過程：將SA1打到“自動”檔，SA2打到“自動”檔

11、，即24，主回路和控制回路開關閉合后，空調系統即自動進入工作狀態。由傳感器檢測到車內溫度，與PLC內部設定的溫度比較后，自動進行通風、半冷、全冷、預冷的工作狀態。空調的工作狀態與設定溫度見圖4工作狀態與設定溫度圖。自檢閉合DC110V電源開關，PLC自檢成功后，向RIOM送出“自檢成功“信號。通風執行通風操作。此時，接觸器EFK11，EFK12，EFK21，EFK22吸合， 兩機組的通風機運轉。溫度傳感器測得室溫27.5全冷設定值2625.5半冷設定值24回差值1.5通風半冷全冷半冷通風圖4：工作狀態與設定溫度圖半冷當檢測兩個溫度傳感器溫度（平均值）25.5時，發出“需要啟動”信號。當接收到“

12、機組1允許啟動信號”后，接觸器CFK11（CFK12）吸合，機組1的一臺冷凝風機CF11 （CF12）運轉。延時45S后，接觸器CPK11吸合，第一臺機組的壓縮機的線圈1投入運行。延時0.5S后，接觸器CPK12吸合，線圈2投入。當接收到“機組2允許啟動信號”后，機組2以同樣方式啟動。半冷時壓縮機電磁閥不動作，系統保持半載狀態。當溫度下降到24以下時，冷凝風機及壓縮機均停止運行，僅通風機保持運轉。如果溫度繼續回升到超過25.5時，重新發出“需要啟動”信號，冷凝風機和壓縮機再啟動，如此反復。全冷在半冷狀態下，當溫度繼續升高，27.5時，兩機組的另一臺冷凝風機投入運行，即此時四臺冷凝風機均工作，同

13、時兩機組的壓縮機電磁閥動作，系統全載運行，機組處于全冷狀態。當溫度降到26以下時，壓縮機電磁閥斷開，且兩機組各停一臺冷凝風機，系統重又進入半載狀態，此時機組又執行半冷操作。當溫度重新回升到27.5時，四臺冷凝風機及電磁閥重又運行，系統又處于全冷狀態。如此反復。如系統一起機室溫即27.5，則發出“需要啟動”信號，當接收到“機組1允許啟動信號”后，機組1的兩臺冷凝風機運轉。延時45S后，第一臺機組的壓縮機的線圈1投入運行，延時0.5S后，線圈2投入。線圈1投入后延時10S，第一臺機組的壓縮機電磁閥動作，機組1進入全冷狀態。當接收到“機組2允許啟動信號”后，機組2以同樣方式進入全冷工況。預冷如果系統

14、一開機即檢測到溫度31.5，則執行預冷狀態。首先四臺通風機均運行。然后發出“需要啟動”信號，新風閥開始關閉，回風閥打開（此時，無新風）。以下動作同開機后第一次進全冷。當溫度降到30以下，或者預冷持續30分鐘后，預冷狀態結束，此時系統仍處于全冷狀態，新風閥，回風閥均打開。緊急通風當客室的兩個輔助逆變器均發生故障，空調機組失電，此時PLC會收到緊急通風逆變器發來的緊急通風信號， PLC停止所有接觸器的輸出，通風機通過緊急通風逆變器得電運轉，最長運行45分鐘。當緊急通風運行中，任何一路輔助逆變器恢復，系統自動轉入正常工作狀態。如45分鐘后兩路輔助逆變器均未恢復，則緊急逆變器自動停機，結束緊急通風狀態

15、。司機室空調1 系統概述11總體信息每節A車有一個單獨的司機室空調機組、一個控制盤和緊急逆變器。空調系統安裝在司機室頂部。司機室具有單獨的空調機組，與客室空調無關。在司機室空調系統中，采用407C制冷劑。制冷時，循環空氣經過回風柵上的濾塵網，通過蒸發器，得到冷卻，再由機組底部出風口送入車內。制暖時，空氣通過電加熱器加熱，送入司機室。通過控制盤控制，司機室空調自動實現通風、制冷、制暖各工況。12主要技術參數- 電源： 3相，400 Vac - 50 Hz- 控制電源： 110 VDC(77 V up to 133 VDC)- 制冷量： 4.5 kW- 制熱量：2.1 kW。- 額定輸入功率： 2

16、.5 kW- 送風量： 800 m3/h 10%- 新風量：30 m3/h 10%- 長寬高：1600620400 mm- 制冷劑： R407C- 重量：約145 kg. 2 系統主要部件及工作原理空調機組機箱包括兩部分：室內部分；室外部分。室內部分包括：一組毛細管；一個蒸發器；一個電加熱器；一個蒸發風機 。室外部分包括： 一個全密封渦旋壓縮機；一個冷凝風機；兩個冷凝器；一個干燥過濾器；控制盤使用西門子S7-200PLC進行控制。中央處理單元為CPU224和擴展模塊EM231，外部元件包括接觸器和熱繼電器等。圖2：司機室空調機組電源供電給控制盤，控制盤供電給蒸發器風機。如果司機室需要制冷，控制盤將供電給冷凝風機，經過1分鐘后，給壓縮機供電。則制冷系統開始工作。如果司機室需要加熱，控制盤停止壓縮機和冷凝風機，并啟動電加熱器，然后加熱系統開始工作。3 空調運行司機室空調機組通過空調司機室開關控制開機和停機。當此開關為“開機”時，控制盤具有110VDC的電源。司機通過選擇司機室空調溫度選擇開關進行通風，制冷或加熱。制冷和加熱溫度已在PLC的軟件中設定好。設定點可通過司機室空調溫度選擇開關改變。此開關具有5個制冷設定溫度：29、 28、 27、 26、 25，