25T型客车空调新风调节系统故障及优化措施研究.pdf

第2期2 0 2 4年3月N o.2M a r.2 0 2 4运用检修文章编号:2 0 9 7-0 3 6 6(2 0 2 4)0 2-0 0 8 3-0 4 2 5 T型客车空调新风调节系统故障及优化措施研究张 宁(中国铁路上海局集团有限公司 南京车辆监造项目部,江苏 南京 2 1 0 0 3 1)摘 要:2 5 T型客车在运用过程中多次发生新风门故障,造成新风调节功能失效,影响乘客乘坐舒适度。通过对YW 2 5 T型车安装的K L D 4 5 T D型空调机组新风调节装置的结构组成及工作原理分析,并通过新风调节系统误报故障现象和原因分析,得出发生新风门误报故障的原因为D C 6 0 0 V电源装置电磁兼容特性不良产生较高的谐波干扰P L C 5 2 5线。最后利用电容器隔直通交的原理,在P L C 5 2 5端子与D C 2 4 V负线之间并接无极性电容,提高了电路的稳定性,有效地消除了因D C 6 0 0 V电源谐波含量高而产生的干扰电压所引起的新风调节系统误报故障。文中提到的处理方法已处理此类新风门故障1 0余起,均取得了较好的效果,为客车干扰类故障处理方面提供了新的思路和方法。关键词:2 5 T型客车;空调机组;新风调节装置;新风门故障中图分类号:U 2 7 1 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-0 3 6 6.2 0 2 4.0 2.0 1 5S t u d y o n F a u l t s a n d O p t i m i z a t i o n M e a s u r e s o f t h e F r e s h A i r R e g u l a t i o n S y s t e m o f 2 5 T P a s s e n g e r C a r A i r C o n d i t i o n i n gZ HANG N i n g(N a n j i n g V e h i c l e M o n i t o r i n g a n d M a n u f a c t u r i n g P r o j e c t D e p a r t m e n t,C h i n a R a i l w a y S h a n g h a i G r o u p C o.,L t d.,N a n j i n g 2 1 0 0 3 1,C h i n a)A b s t r a c t:T h e 2 5 T p a s s e n g e r c a r h a s e x p e r i e n c e d m u l t i p l e f a i l u r e s o f t h e f r e s h a i r d o o r d u r i n g o p e r a t i o n,r e s u l t i n g i n t h e f a i l u r e o f t h e f r e s h a i r r e g u l a t i o n f u n c t i o n a n d a f f e c t i n g p a s s e n g e r c o m f o r t.T h e s t r u c t u r a l c o m p o s i t i o n a n d w o r k i n g p r i n c i p l e o f t h e f r e s h a i r r e g u l a t i o n d e v i c e o f t h e K L D 4 5 T D a i r c o n d i t i o n i n g u n i t i n s t a l l e d o n t h e YW 2 5 T t y p e v e h i c l e a r e a n a l y z e d.T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e p h e n o m e n a a n d c a u s e s o f f a l s e a l a r m s i n t h e f r e s h a i r r e g u l a t i o n s y s t e m,i t i s c o n c l u d e d t h a t t h e r e a s o n f o r f a l s e a l a r m s o f t h e f r e s h a i r d o o r i s t h e p o o r e l e c t r o m a g n e t i c c o m p a t i b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e D C 6 0 0 V p o w e r s u p p l y d e v i c e,w h i c h g e n e r a t e s h i g h h a r m o n i c i n t e r f e r e n c e o n t h e P L C 5 2 5 l i n e.F i n a l l y,b y u s i n g t h e p r i n c i p l e o f c a p a c i t o r s t o i s o l a t e d i r e c t c u r r e n t a n d p a s s a l t e r n a t i n g c u r r e n t,a n o n-p o l a r c a p a c i t o r i s c o n n e c t e d b e t w e e n t h e P L C 5 2 5 t e r m i n a l a n d t h e D C 2 4 V n e g a t i v e l i n e,w h i c h i m p r o v e s t h e s t a b i l i t y o f t h e c i r c u i t a n d e f f e c t i v e l y e l i m i n a t e s t h e f a l s e a l a r m s o f t h e f r e s h a i r r e g u l a t i o n s y s t e m c a u s e d b y t h e i n t e r f e r e n c e v o l t a g e g e n e r a t e d b y t h e h i g h h a r m o n i c c o n t e n t o f t h e D C 6 0 0 V p o w e r s u p p l y.T h e t r e a t m e n t m e t h o d s m e n t i o n e d i n t h e p a p e r h a v e b e e n a p p l i e d t o m o r e t h a n 1 0 c a s e s o f s u c h f r e s h a i r d o o r f a i l u r e s,a n d a c h i e v e d g o o d r e s u l t s,p r o v i d i n g n e w i d e a s a n d m e t h o d s f o r d e a l i n g w i t h i n t e r f e r e n c e f a u l t s i n p a s s e n g e r c a r s.K e y w o r d s:2 5 T p a s s e n g e r c a r;a i r c o n d i t i o n i n g u n i t;f r e s h a i r r e g u l a t i o n d e v i c e;f r e s h a i r d o o r f a i l u r e收稿日期:2 0 2 3-1 0-1 3第一作者:张 宁(1 9 7 1),男,高级工程师。相较于普通车辆,轨道交通车辆载客量更大,同时功能也更加齐全,这也就意味着在进行空调系统设计时,较之于普通车辆空调以及中央空调其具有特殊性。现阶段,我国城市化建设发展迅速,轨道交通车辆的客流量激增,运行时间更长且站点密集,提高了空调设备的使用频率,想要确保空调设备的质量,更好地为乘客服务,就要求其运行具有稳定性1。2 5 T型客车单元式空调机组是供铁路客车使用的第6 1卷第2期2 0 2 4年3月舒适性空气调节设备。空调机组的结构型式为车顶单元式,安装在车顶端部。空调机组出风口与车内主风道之间通过软风道连接,空调机组处理后的空气经车内主风道由送风口送入客室内,达到调节车内空气温度的目的2。但在列车运用过程中,客车综合控制柜P L C经常报出新风门故障,而其中许多故障并非新风调节装置自身问题引起的,多数故障时好时坏。经统计,此类故障一般发生在D C 6 0 0 V供电客车空调机组,电源经过逆变而来。通过研究分析表明,由于D C 6 0 0 V电源装置电磁兼容特性不良,干扰了客车电气综合控制柜的P L C,导致P L C判断错误,从而造成新风调节功能失效,影响旅客舒适度。本 文以YW 2 5 T型车安装的K L D 4 5 T D型空调机组为例,对新风调节装置的结构组成及工作原理进行了研究,分析其典型故障的诊断方法及产生原因3。1 结构组成及特点K L D 4 5 T D空调机组主要由全封闭涡旋压缩机、冷凝器、毛细管、气液分离器、干燥过滤器、蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、电加热器以及新风调节装置等部件组成。空调机组的冷风出口及新风口分别设在机组的两端,回风口设在机组底部4。回风口上方两侧装有电动新风风阀和新风过滤网,可在车内回风口处进行新风量的调整和拆装新风过滤网。K L D 4 5 T D空调机组结构组成见下图1。图1 K L D 4 5 T D空调机组结构组成 新风系统通过控制新风调节装置的开度来调节新风量,使新鲜空气通过新风调节装置进入空调机组,再混合回风经过滤进入车厢,保证了车厢内空气清新,提高了乘客舒适度。新风调节装置由新风调节门、滤网、执行器以及P L C控制电路等组成5。新风调节门框架及叶片采用铝合金材料,叶片开启角度为0 9 0,所有叶片向同一方向旋转;滤网能从下面垂直载入,当取出滤网时,活动锁扣分别向外缩,且不能挡住滤网,滤网能垂直向下取出,方便清洗、更换;执行器作为调节的核心部件,其电源线及信号反馈线与综合控制柜相连,目前普遍采用LM 2 3 0-S型执行器,其电源为单相A C 2 2 0 V、5 0 H z。2 新风调节系统工作原理2.1 调节原理新风调节装置的电气控制系统依靠全开位反馈信号和时间关系进行开度控制。空调在自动模式下,P L C根据外气温度传感器检出值与预先设定的温度482 5 T型客车空调新风调节系统故障及优化措施研究 张 宁值进行比较(外温传感器安装在机组新风道内),通过控制电动新风调节门执行器的通电时间来控制调节门开度,调节门开度分为四档:全开、I档、I I档、I I I档,见表1。在新风调节过程中如果发现断电,恢复供电后新风调节门重新调整,外气温度控制回差为 1 6。表1 新风调节装置调节门开度设置工况外气温度/调节门开度制冷及通风工况(夏季)0全开 0且-1 5I I档-1 5I I I档 综合控制柜通过P L C检测新风调节器是否机构卡死,判断条件为:风口增大操作时,通电时间超过1 2 0 s,无最大位置反馈信号视为故障;风口减小时,风口从最大位置开始返回并计时,3 0 s后最大位信号仍然存在视为故障7。2.2 控制原理新风 调 节 装 置 有 电 源 线3根,线 号 为U 1 3 A、U 1 3 B、N 1 3。当U 1 3 A对N 1 3接通A C 2 2 0 V时,风口增大;U 1 3 A、U 1 3 B对N 1 3均接通A C 2 2 0 V时,风口减小;新风调节装置有位置反馈信号线2根,接风口全开位,限位开关为无源常开触点8。新风调节装置电路图见下图2。图2 新风调节装置电路图3 故障分析3.1 故障现象在空调机自动工况下,闭合空开Q 5 1,空调机组运行7 m i n左右,综合控制柜内继电器K A 1 9得电,U 1 3 A对N 1 3电压为A C 2 2 0 V,风门增大9。当增大到最大时,新风门位置开关K接通,此时P L C 5 2 5线得2 4 V电压,如P L C 5 2 5无2 4 V电压,此时P L C报出新风门故障。风门减小时,K A 1 9及K A 2 9同时得电,测量U 1 3 A和U 1 3 B点位分别对N 1 3点位电压为A C 2 2 0 V,当风门从最大位置(全开)到达规定位置时,新风门位置开关K断开,此时P L C 5 2 5线无2 4 V电压,如P L C 5 2 5存在2 4 V电压,此时P L C报出新风门故障。新风调节装置故障时,综合控制柜报出相应故障并亮黄灯。3.2 故障现象分析当P L C综合控制柜报新风门故障时,需要先将P L C控制电源(D C 1 1 0 V)断电,再重新供电。在空调自动状态时,假设此时室内温度显示3 0,空调处于全冷状态。表2为新风调节装置调节门故障对应表,采用可调电阻代替车外温度探头,模拟车外温度变化。当调节可调电阻值使P L C显示车外温度为3 5 以下时(此种状态新风门全开),保持该种状态7 m i n以上,用电压表检测P L C 5 2 5线对D C 2 4 V负线是否有2 4 V电压,如无2 4 V电压,此时P L C报新风门故障。如有2 4 V电压,继续调节可调电阻,当车外温度显示为3 5 以上时,几分钟后,使用电压表测量P L C 5 2 5线对D C 2 4 V负线是否有2 4 V电压,如有2 4 V电压,此时P L C报新风门故障,如无2 4 V电压,则新风门正常。表2 新风调节装置调节门故障对应表工况室内温度/室外温度/调节门开度5 2 5/-2 4 V电压故障情况调节门开度调节变化制冷及通风工况(夏季)3 03 5全开3 5I档无2 4 VP L C报新风门故障有2 4 V正常无2 4 V正常有2 4 VP L C报新风门故障58第6 1卷第2期2 0 2 4年3月3.3 原因分析表3为新风调节装置调节门故障与位置开关关系表,通过现场检查和故障现象分析发现,发生新风门故障的原因大部分为新风门从最大状态(全开位)到开度减小时,新风门位置开关K已断开,P L C 5 2 5端子对D C 2 4 V负线时,仍然存在2 4 V以上的电压,导致P L C误报新风门故障。表3 新风调节装置调节门故障与位置开关关系表工况室内温度/室外温度变化/全开 I档K状态5 2 5/-2 4 V电压故障情况制冷及通风工况(夏季)3 0(3 5)3 0(3 5)(3 5)接通有2 4 V正常断开有2 4 VP L C报新风门故障断开无2 4 V正常 排查出现故障车辆的P L C 5 2 5接线情况均符合技术要求。因此考虑是否由电磁干扰所产生,采用逐个切断断电用电负载来试验排查,在切断D C 6 0 0 V电源供电后,多次试验均未出现该故障现象,再次恢复D C 6 0 0 V电源供电,试验中该故障得到复现。D C 6 0 0 V电源对输入D C 6 0 0 V直流电经I G B T逆变和滤波后输出3 8 0 V/5 0 H z三相交流电,输出电源虽经过滤波,但仍存在多种谐波,对抗干扰能力较弱的线束和部件产生电磁干扰。综上分析,在误报新风门故障时,D C 6 0 0 V电源谐波含量高,对P L C 5 2 5线产生干扰,造成P L C 5 2 5端子对D C 2 4 V负线时,仍然存在2 4 V以上的干扰电压,是造成新风门误故障的原因。3.4 处置措施电容器在电子电路中几乎是不可缺少的储能元件,具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性,被广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中1 0。我们可以利用电容器隔直通交的原理,在P L C 5 2 5端子与D C 2 4 V负线之间并接0.0 10.1 F无极性电容,能够有效地消除因D C 6 0 0 V电源谐波含量高而产生的干扰电压,从而提高了电路的稳定性。在实际运用过程中,已使用并接电容的方法处理此类新风门故障1 0余起,均取得了较好的效果。无极性电容并接位置见图3。图3 并接电容后的电气原理图4 结论和优化效果4.1 结论发生新风门误报故障的原因为D C 6 0 0 V电源装置电磁兼容特性不良产生较高的谐波,干扰P L C 5 2 5线产生2 4 V以上的干扰电压,导致新风门从最大状态(全开位子)到开度减小,且新风门位置开关K已断开时,综合控制柜报出相应故障并亮黄灯。4.2 优化效果2 5 T型客车新风门误报故障,通过在P L C 5 2 5端子与D C 2 4 V负线之间并接0.0 10.1 F无极性电容,该故障得到有效解决,保证了车厢内拥有充足的新风量,提高了乘客舒适度。参考文献:1 周开勇.列车空调系统新风阀开度开环驱动控制方法分析J.制冷与空调,2 0 2 1,2 1(6):8 1-8 4.Z HOU K a i y o n g.A n a l y s i s o n o p e n-l o o p d r i v e c o n t r o l m e t h o d o f f r e s h a i r v a l v e s o p e n i n g d e g r e e f o r t r a i n a i r-c o n d i t i o n i n g s y s t e mJ.R e f r i g e r a t i o n a n d A i r-c o n d i t i o n i n g,2 0 2 1,2 1(6):8 1-8 4.2 完颜流宇,杜永华,李想.地铁空调检修新风阀故障分析及处理措施J.技术与市场,2 0 2 0,2 7(1):3 2-3 3.WANYAN L i u y u,D U Y o n g h u a,L I X i a n g.F a i l u r e a n a l y s i s a n d t r e a t m e n t m e a s u r e s o f t h e f r e s h a i r v a l v e i n t h e m a i n t e n a n c e o f s u b w a y a i r c o n d i t i o n e rJ.T e c h n o l o g y a n d M a r k e t,2 0 2 0,2 7(1):3 2-3 3.(下转第9 1页)68基于F T A模型蓄能器失效风险分析与对策研究 裴玉春交通车辆制动系统的应用过程中存在的问题,利用故障树分析,具象化了蓄能器容易引发故障的项点,并结合现场实际运行情况,提出了相应的技术改进措施,从而进一步保障了蓄能器的安全稳定运行和工作任务可靠性。对蓄能器组成、工作原理及典型失效原因进行了阐述,为今后相关车型电液制动系统的研发、维护工作提供了参考。参考文献:1 中国城市轨道交通协会.T/C AME T 0 0 0 0 12 0 2 0 城市轨道交通分类S.北京:中国铁道出版社有限公司,2 0 2 0.2 吴磊,盛小明.有轨电车液压制动系统仿真分析与实验验证J.液压气动与密封,2 0 1 7,3 7(5):4 6-4 8.WU L e i,S HE N G X i a o m i n g.S i m u l a t i o n a n a l y s i s a n d e x p e r i m e n-t a l v e r i f i c a t i o n o f t r a m h y d r a u l i c b r a k e s y s t e mJ.H y d r a u l i c s P n e u m a t i c s&S e a l s,2 0 1 7,3 7(5):4 6-4 8.3 赵春光,韩晓辉,樊贵新,等.低地板有轨电车制动系统技术现状J.现代城市轨道交通,2 0 1 4(1):4 2-4 6.Z HAO C h u n g u a n g,HAN X i a o h u i,F AN G u i x i n,e t a l.T e c h n i-c a l s i t u a t i o n o f l o w-f l o o r t r a m b r a k i n g s y s t e mJ.M o d e r n U r b a n T r a n s i t,2 0 1 4(1):4 2-4 6.4 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.蓄能压力容器:G B/T 2 0 6 6 32 0 1 7S.北京:中国标准出版社,2 0 1 7.5 李海超,赵悟.低地板有轨电车液压制动系统动态建模与分析J.液压与气动,2 0 1 5(3):7 5-7 9.L I H a i c h a o,Z HAO Wu.D y n a m i c m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o n h y-d r a u l i c b r a k e S y s t e m f o r l o w-f l o o r t r a mJ.C h i n e s e H y d r a u l i c s&P n e u m a t i c s,2 0 1 5(3):7 5-7 9.6 陈蓝,金哲,李邦国,等.动车组制动控制系统气动控制单元故障树的建立和分析J.铁道机车车辆,2 0 1 7,3 7(5):2 6-3 0.CHE N L a n,J I N Z h e,L I B a n g g u o,e t a l.E s t a b l i s h m e n t a n d a-n a l y s i s o f f a u l t t r e e f o r p n e u m a t i c c o n t r o l u n i t o f EMU b r a k i n g s y s t e mJ.R a i l w a y L o c o m o t i v e,2 0 1 7,3 7(5):2 6-3 0.7 h t t p s:/b a i k e.b a i d u.c o m/i t e mZ.8 朱海龙,张倩,肖晓蕾,等.充气式蓄能器参数选型方法研究J.航空工程进展,2 0 2 3,1 4(2):1 2 1-1 2 8.Z HU H a i l o n g,Z HAN G Q i a n,X I AO X i a o l e i,e t a l.R e s e a r c h o n p a r a m e t e r s e l e c t i o n m e t h o d o f g a s-c h a r g e d a c c u m u l a t o rJ.A d-v a n c e s i n A e r o n a u t i c a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g,2 0 2 3,1 4(2):1 2 1-1 2 8.9 严艳花.蓄能器消除柱塞泵流量脉动J.化学工程与装备,2 0 2 1,(7):1 7 0-1 7 1.YAN Y a n h u a.A c c u m u l a t o r s e l i m i n a t e p i s t o n p u m p f l o w p u l s a-t i o n sJ.C h e m i c a l E n g i n e e r i n g&E q u i p m e n t,2 0 2 1,(7):1 7 0-1 7 1.1 0沈艳国,孙强.MAN B&W主机蓄能器检修方法研究J.天津航海,2 0 2 2(3):3 0-3 2.S HE N Y a n g u o,S UN Q i a n g.MAN B&W m a i n f r a m e a c c u m u l a t o r o v e r h a u l m e t h o d o l o g y s t u d yJ.T i a n j i n o f N a v i g a t i o n,2 0 2 2(3):3 0-3 2.(上接第8 6页)3 Z HAN G X H,HOU Z Y.S t u d y o n e n e r g y c o n s e r v a t i o n s c h e m e s o f a i r-c o n d i t i o n e d p a s s e n g e r t r a i n b a s e d o n s u s t a i n a b l e d e v e l o p-m e n t s t r a t e g yC/2 0 1 0 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n L o g i s t i c s E n g i n e e r i n g a n d I n t e l l i g e n t T r a n s p o r t a t i o n S y s t e m s.2 0 2 4-0 1-0 5.4 张婷,尹彩红,刘小玮,等.一种轨道车辆司机室空调机组中新风阀的控制方法:2 0 2 0 1 1 1 8 5 2 5 5.1P.2 0 2 0-1 0-3 0.5 YAN G J,WAN G L L,C HE N C.M o d e l i n g a n d p a r a m e t e r i d e n-t i f i c a t i o n o f f r e s h a i r s y s t e m b a s e d o n AN F I SC/I E E E.I E E E,2 0 1 0.6 韩靖,李振文,田张军,等.某空调系统运行问题分析及解决方法J.暖通空调,2 0 2 3,5 3(1):1 2 2-1 2 4.HAN J i n g,L I Z h e n w e n,T I AN Z h a n g j u n,e t a l.A n a l y s i s a n d s o l u t i o n s o f o p e r a t i o n p r o b l e m s o f a n a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e mJ.H e a t i n g V e n t i l a t i n g&A i r C o n d i t i o n i n g,2 0 2 3,5 3(1):1 2 2-1 2 4.7 黄冬梅,林震南.自适应新风调节装置及控制系统研究及应用J.四机科技,2 0 0 3(4):2 5-2 9.HUAN G D o n g m e i,L I N Z h e n n a n.R e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f a d a p t i v e f r e s h a i r c o n d i t i o n i n g d e v i c e a n d c o n t r o l s y s t e mJ.S i J i K e J i,2 0 0 3(4):2 5-2 9.8 王燕波,罗玉萍.一种组合式空调箱的全工况自适应控制装置:C N 2 0 1 5 2 0 3 5 3 2 3 2.5P.C N 2 0 4 7 3 0 4 1 0 U2 0 2 3-1 0-1 1.9 D UR OV I C Z M,KOVA C E V I C B D.C o n t r o l o f h e a t i n g,v e n t i-l a t i o n a n d a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m b a s e d o n n e u r a l n e t w o r kJ.I E E E,2 0 0 4.1 0HE D Q,L U X Y,M I AO J.R e s e a r c h o n r a i l w a y c o a c h e l e c t r i c s a f e t y m o n i t o r i n g s y s t e mC/I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n I n t e l-l i g e n t I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y A p p l i c a t i o n W o r k s h o p s.2 0 0 9.19