地鐵車輛空調高壓毛細管泄漏分析與改進

寧寶煥

（中車南京浦鎮車輛有限公司，江蘇南京 210031）

0 引言

近年來，隨著城市地鐵的開通，地鐵已成為城市市民出行的首要選擇，人們的出行也享受到了地鐵帶來的便利，但是隨著地鐵線路的不斷增加，地鐵車輛的需求量在逐步擴大，車輛故障也就越來越多。空調作為地鐵車輛主要部件，與乘客的乘車舒適性息息相關。隨著地鐵技術的不斷發展和乘客對乘車舒適性的要求不斷提高，乘客對空調的投訴越來越多，給各城市地鐵運營公司帶來不小壓力，而空調作為影響其舒適性的主要部件，故障會直接導致乘客不滿，同時也會影響列車的正常運營。分析正線運營車輛空調故障原因，并給出改進措施。

1 空調機組結構及基本原理

目前地鐵列車空調系統構造及原理大體相同，機組基本上采用單體式，安裝在地鐵車輛頂部，機組主要包括壓縮機，冷凝器、節流裝置、蒸發器、冷凝風機、送風機、干燥過濾器、溫度傳感器、風門和保護元件等。每個機組有2個獨立制冷系統，可根據車內負荷實現多級調節。本項目采用谷輪全封閉臥式渦旋壓縮機，并配有高、低壓保護開關以保護壓縮機，制冷劑采用環保型R407C制冷劑，采用膨脹閥作為節流元件，并在車內配有獨立電氣控制柜、可實現系統手動控制，自動控制和集中控制。

2 故障現象及原因分析

2.1 故障現象

項目運營至今已發生多起空調系統低壓故障，導致各車廂內溫度冷熱不均，車輛被迫下線。造成系統低壓故障原因有很多：制冷系統泄漏；溫度傳感器感溫故障；風量不足；蒸發器散熱片堵塞；排氣管段堵塞；低壓開關失效；電磁閥故障等。根據運營經驗分析，制冷劑泄漏故障居多。定位泄漏點可以采用以下方法。

（1）外觀檢漏。制冷系統冷凍油隨制冷劑在內部循環，若某處有泄漏，冷凍油隨之漏出，因此從外觀上可看出油跡。也可用干凈的白紙擦拭檢查。

（2）壓力檢漏。充注干燥氮氣進行檢漏。主要是為了檢驗系統管路中存在的較大漏點及虛焊產生的漏點。如果在充壓過程中，制冷系統充注一定壓力后很快降壓，表明制冷系統有泄漏，必須進行具體的查找，以確定漏點位置。

（3）肥皂水檢漏。是一種最普通的檢漏方法，將肥皂水用毛筆或泡沫塑料涂于被檢處進行觀察，若有氣泡出現即表面該處有泄漏。這種泄漏的前提是空調機給內有殘留制冷劑。

（4）檢漏儀檢漏。制冷系統內部若仍有一定壓力的制冷劑而又有泄漏時，可用檢漏儀檢漏。鹵素檢漏儀是一種電子式檢漏儀器，適用于空調器的檢漏。當檢測到有制冷劑的泄漏時，儀器會發出蜂鳴報警。使用時，儀器的探口移動速度≤50 mm/s。被檢部位與探口的間離（3～5）mm。

因空調位于車廂頂部，出于可操作性考慮，采用準確度較高的檢漏儀檢漏。經檢測，確定故障為壓縮機高壓開關處毛細管出現泄漏，見圖1。

2.2 原因分析

通過故障車輛空調與正常運營空調機組內部結構比較分析得出：高壓開關毛細管處泄漏主要是由于毛細管的安裝方式欠妥及工藝性欠缺而致，設計前期未存考慮到運營中車體振動以及機組自身內部振動的影響。在機組運行過程中，壓縮機產生振動，帶動銅管振動，而高壓壓力開關位置固定，經過機組長期運行，高壓開關本身的銅管接頭與開關本體的連接處產生松動，是產生泄漏的主要原因。圖2中標記1處毛細管直接和高壓開關相連，未采取減振措施；圖2中標記2處毛細管捆扎過度，無足夠自由度，車輛運行中毛細管振動較大，接口處直接受力，造成疲勞斷裂，制冷劑泄漏。

圖1 泄漏位置

圖2 泄漏分析

3 故障處理及建議

通過原因分析，對線路故障空調機組內部高壓開關毛細管路進行改進。

（1）打開空調壓縮機室蓋板，松開毛細管固定。

（2）在毛細管連接固定處與銅管連接處分別扎上減振海綿（圖 3）。

（3）將毛細管向上迂回合適大小至減振海綿上，保證毛細管彎曲半徑≥12 mm，然后用扎帶扎緊（圖4）。

（4）松開高壓壓力開關，將高壓開關與毛細管連接固定處采用相同方式扎上減振海綿并扎在一起（圖5）。

（5）在圖6所示空隙位置，將剩下的毛細管螺旋盤繞，使之與周圍器件的距離＞15 mm，毛細管之間間距≥5 mm，毛細管彎曲圓弧應盡量大。

在整理過程中注意防護毛細管，不能強制性的扳弄，迂回時注意接口位置不能受力，如遇不易整理的毛細管必須將壓力開關電纜線從接線盒拆除，整理合格后再將壓力開關固定好。

整改后，高壓開關毛細管連接處振動減弱，降低泄漏風險，整改前后對比（圖7），整改效果：更改毛細管纏繞路徑，在相關部位新增減振海綿，減小外界部件振動帶來的影響，避免毛細管振動過度系統泄漏，降低空調故障率，保證地鐵車輛服務質量。對線路上低壓故障空調機組按上述更改措施處理后，運行情況良好，沒有出現此類故障。同時在檢修過程中對其他車輛空調相同部位進行檢查，并做好減振防護，有效預防機組泄漏做好。建議空調機組設計過程中考慮機組銅管走向，設計前期考慮相關避振措施，避免列車運行過程中出現故障而影響車輛運營。

圖3 毛細管與銅管連接處扎減振海綿

圖4 扎緊毛細管

圖5 高壓開關與毛細管連接處扎減振海綿

圖6 困扎毛細管

4 結語

空調是列車正常運行的主要部件之一，實際運用中故障還有機組不出風、出風風量小、冷凝風機不工作、機組不制冷或者制冷量不足、振動噪聲大、高壓故障、蒸發器結霜以及空調漏水等。在軌道列車空調系統設計時，應充分考慮實際應用過程遇到的各種情況，結合實際應用過程中的故障，使用更為有效和成熟的方案，避免由于設計問題誘發新的故障。并充分考慮空調系統對乘客舒適性的要求，保證機組的可維護性強，能方便快捷地應用到軌道車輛上。同時，在車輛運用過程中，建議各地鐵公司相關部門通過對各類故障的分析總結，通過不同類型故障分析，制定相應的故障處理方案，同時按規程進行維護，做好預防檢查措施，強化空調機組的日常維修保養。另外，在軌道交通車輛空調設計過程中，供應商應加強與地鐵公司的溝通，找出空調各類故障的根源，從設計的源頭考慮，避免類似故障再次發生。通過一系列舉措的實施，才能有效降低空調系統的故障率及維修成本，保證地鐵車輛正常運營。

圖7 空調系統整改前后