高速動車組超高溫環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)制冷效果優(yōu)化研究分析

馬登輝

陜西城際鐵路有限公司 陜西西安 710016

1 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要求

CRH3動車組客室空調(diào)為整體式空調(diào)機組，實現(xiàn)加熱制冷及通風功能，制冷劑為R407C。單元空調(diào)制冷量45KW，制冷模式總風量：4900m3/h，其中新風量為1700m3/h，回風量3050m3/h。其中冷凝風機外徑580mm，轉(zhuǎn)速1200rpm，冷凝風量7500m3/h。膨脹閥選型丹弗斯TX3-N39，名義制冷量6冷噸（設(shè)計工況），最大工作壓力28bar。

2 制冷系統(tǒng)常見問題分析

空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)在在外溫超過38℃時，出現(xiàn)制冷效果不足問題，數(shù)據(jù)研究分析發(fā)現(xiàn)主要問題在外溫較高時，存在：

（1）制冷系統(tǒng)高壓壓力過高，超過系統(tǒng)軟件設(shè)定高壓值28.5bar，軟件啟動旁通卸載保護，旁通頻繁開啟，嚴重影響制冷效果，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)空調(diào)機組風機扇葉和導流圈頂部距離偏小，冷凝排風導流不充分，當客室空調(diào)機組處在通風不暢、且溫度較高的環(huán)境時，部分空調(diào)機組出現(xiàn)冷凝風回流，導致壓縮機排氣壓力過高，空調(diào)機組開啟旁通閥卸載，使得客室制冷效果差。

（2）部分故障由于存在系統(tǒng)低壓值過低現(xiàn)象。膨脹閥用于控制高壓液體以適當?shù)牧孔兂傻蜏亍⒌蛪簹怏w，根據(jù)系統(tǒng)負荷變化，調(diào)整進入蒸發(fā)器的制冷劑液體的流量，膨脹閥故障導致出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)制冷能力下降或喪失。

原選型膨脹閥為單膜片結(jié)構(gòu)，通過對故障膨脹閥動力頭進行氣體打壓試驗，會有氣泡從平衡管處溢出。拆解發(fā)現(xiàn)，閥的膜片有小的凹痕和裂縫，開裂位置均為膜片邊緣的運動處。可能出現(xiàn)原因為膜片疲勞強度不足或焊接時損傷導致膜片開裂。空調(diào)系統(tǒng)制冷下圖1為CRH動車組空調(diào)制冷高低壓系統(tǒng)工作范圍。

3 應對措施

3.1 針對高壓系統(tǒng)故障

為了解決這個問題，加高原有導流圈，確保空調(diào)機組冷凝排風順暢。對加高空調(diào)機組冷凝排風導流圈的方案進行了測試：設(shè)定環(huán)境溫度35℃，測試未加高導流罩時機組的出風角度，然后整改風機導流罩并加高，測試風機的出風角度，測試數(shù)據(jù)：原導流罩出風角度50度時風量7530m3/h，加高后導流罩出風角度60度時風量7850m3/h。

通過測試數(shù)據(jù)可以看出，加高導流圈后，冷凝出風角度加大，出風量提高，可有效解決冷凝氣流回流現(xiàn)象。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)高低壓值

3.2 針對膨脹閥故障

未解決膨脹閥問題，將膨脹閥更改為雙膜片結(jié)構(gòu)的膨脹閥，雙膜片手里合理，相對于單膜片更加可靠。選用雙膜片膨脹閥，且相關(guān)廠家雙膜片膨脹閥已全部開展運用，且運用效果良好。

以SporlanERVE-8-GA為例，高溫運行效果如下表1：

3.3 優(yōu)化軟件控制邏輯，在高溫工況降低空調(diào)負荷

為了提高車內(nèi)的舒適性，降低車廂內(nèi)的溫度，在外溫較高時，降低車內(nèi)的新風量，降低空調(diào)的負荷，從而提高車內(nèi)的舒適性。具體控制方案優(yōu)化：當車速車速大于一定速度，且新風溫度大于38度時，關(guān)閉新風及廢排壓力波風門以及廢排風機，關(guān)閉時間持續(xù)一定時間，然后再打開，依此循環(huán)。

表1 高溫運行效果