广州地铁4\5号线车辆空调系统典型故障与整改的分析及对策
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摘要 介绍广州地铁4、5号线车辆空调系统组成，分析典型整改和故障，给出相应对策，并提出对空调开发设计建议及维护措施。
中图分类号：U231文献标识码： A
1引言
广州地铁4、5号线空调系统自2010年投入运用以来运行状态良好，给乘客提供了舒适的车厢环境，但从前期的调试和四年来的运用检修来看，也存在机组结构、程序设计方面的整改和一些常见的故障。本文将通过简单介绍空调系统组成，阐述典型整改和故障案例，并提出自己对空调设计开发的合理建议及维护措施，以有效解决空调系统运用过程中的常发故障，降低空调系统故障率和维护检修成本，优化、提高车辆空调服务质量。
2空调系统概述
广州地铁4、5号线空调系统是由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和离心风机等组成，如图1所示。
图1空调机组制冷结构原理图
广州地铁4、5号线空调系统主要由KG 35型空调机组、控制柜、司机室送风单元和高效静压送风风道等四部分组成，空调机组结构型式采用车顶单元式.各空调单元均设有两套独立的制冷系统，以增加空调装置的可靠性。与空调机组配套的电气控制柜安装在车厢内部，二者通过电气连接器 (插头、插座)连接，由车辆逆变器供电。空调机组的回风口设在机组的底部中间，送风口设在机组的底部两侧，壳体两侧设有新风口，新风经防尘防水进风装置和新风滤网过滤后，进入机组与车厢内回风混合，经降温(升温)处理后送入车厢风进内，经沿车体均匀分布的送风口均匀吹出。1
4、5号线空调机组压缩机是采用日本三菱卧式全封闭涡旋式压缩机，R407C为制冷剂，以毛细管为节流元件，机组可根据车内负荷大小进行控制。实现50%、70%、85%、100%能量调节。空调机组配用独立的电气控制柜，可实现手动控制、自动控制和集中控制，空调控制器与车载TMS系统间采用RS485通讯方式，可通过TMS界面实现空调的通风、自动冷、全冷、半冷和关闭等集控功能的切换，人机操作界面快捷方便、可操作性强。
3 典型整改问题分析与对策
3. 1空调机组视液镜问题的整改
在4、5号线车辆空调检修过程中发现视液镜发黑、发黄为普遍现象，故障主要原因是厂家在机组管路设计时，为便于管路布置，视液镜误安装于干燥过滤器之前，存在设计缺陷，致使制冷剂和油中的杂质和水分未经过滤直接进入视液镜，导致视液镜颜色指示未能真实反映机组状态。2
针对该问题采取的改造方案是把原来的视液镜安装于干燥过滤器之前，改为安装于干燥过滤器之后，改造工作结合空调大修工作进行。改造后的空调系统中制冷剂和油中的杂质和水分首先经过干燥过滤器进行过滤和干燥然后再进入视液镜，从而解决因制冷剂和油中的杂质水分导致视液镜变黑、发黄的问题。建议后续该型空调按改造后结构进行设计开发。
3.2 冷凝风机叶轮问题的改造
2012年，广州地铁四号线地铁04B031车二位端的二单元空调机组和04A029车一位端的二单元空调机组在正线运营时发现冷凝风机有异响。经检查发现冷凝风机叶轮断裂如图2，更换叶片后正常。
图2空调冷凝风机叶轮断裂
立即展开对同列车空调机组冷凝风机叶片普查工作，按照架修作业规程要求进行目测检查风机每一片叶片，并没有发现叶片有断裂；为了再深入检查，我们采取对每个叶轮进行着色渗透探伤，发现04A033空调机组一位端的一单元冷凝风机叶片出现约为60mm长裂纹；该叶轮裂纹出现位置与正线运行叶片断裂处基本相同。
分析原因风机叶片裂纹为应力集中产生。叶轮在风压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生，长期低负荷、超负荷或在振动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或断裂。原设计生产问题也可引起运转过程中叶片应力集中，例如：铸造或焊接存在缺陷，铸焊结构的叶轮，若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接，在焊缝及热影响区也会出现裂纹。
此前4号线空调机组冷凝风机叶片在运转过程中发生数次叶片断裂事故,普查同批次空调的叶轮情况，使用铝合金叶轮的裂纹或断裂故障率达10%，严重影响地铁运营质量安全。考虑到地铁运营服务质量及安全可靠，结合实际情况，制定相应解决方案：更换不锈钢叶轮替换现有铝合金叶轮解决该故障问题，目前正线空调已全部完成更换，跟踪改造后空调状态，运行情况良好。
4典型故障原因分析与对策
4.1冷凝风机异响故障
在广州地铁4、5号线空调检修过程中出现多台冷凝风机异响问题，故障风机经分解分析均为外界水通过电机线端子插头或电机端子盒盖进入电机内部，导致风机轴承因积水锈蚀产生异响。通过专项检查对全部冷凝风机运转情况和绝缘性进行测试查看，同时普查电机线端子插头及盒盖密封情况，重新固定冷凝风机出线口线缆，使之呈可靠弧形回水弯，并在电机出线各部分端口涂抹环氧树脂，避免日后外界水进入风机引起异响。
4.2压缩机过流故障
车辆正线运营或调试过程中连续接报压缩机过流故障，回库后故障经常消失，同时存在过流继电器辅助触头虚接、烧损等问题，甚至导致压缩机烧损情况。
结合维修现场故障实例分析，导致压缩机过流烧损可能的原因如下：①压缩机主电源继电器卡滞，导致空调系统在关闭情况下，压缩机依然在非正常状态强制运行，所以导致压缩机烧损。②压缩机三相绕阻绝缘不达标，由于压缩机已运行一个架修周期，结构绝缘性能下降，该空调压缩机地面试验后的三相绕阻绝缘值均为30MΩ，相对于其他空调机组的绝缘值偏低，可能导致压缩机短路烧损。
对策：①空调维修时注意检查测试压缩机的三相绝缘阻值及输入电流值，保证三相绕组阻值平衡，进行多次测试检测保证空调性能稳定可靠。②空调检修时加强对继电器触头阻值和动作灵活度的检查，防止继电器卡滞出现，建议对压缩机继电器进行定期更新或换型。
4.3 空调系统高、低压故障分析及对策
4.3.1 压缩机低压压力过低故障及对策
引发的压缩机低压压力过低故障的原因可能有制冷系统有泄漏、制冷剂不足、低压管路堵塞、外界温度过低、蒸发器散热片堵塞、风量不足等。
查看地铁空调故障统计数据，空调低压故障多数是由制冷系统有泄漏、不足引起的。常见的制冷剂泄露方法检测方法有三种：外观检查、泡沫检漏、电子检漏仪检漏。常见地制冷剂不足检测方法是压力检查：用复合式压力表连接到系统中，检查系统停机时的平衡压力，以及机组运行情况下的低压压力，低压压力应不低于标准范围值。
此外，通过对空调系统进行性能故障测试，测量压缩机的工作电流，再与正常工作电流作对比，如果压缩机的工作电流偏小，可判断问题产生的根源在于空调系统制冷剂的泄漏。[1]
对策：修补系统泄漏点后，对系统完全抽真空后重新添加制冷剂，试验各项性能符合工艺后装车使用。
4.3.2 压缩机高压压力过高故障及对策
压缩机高压压力过高故障原因有制冷系统中混入空气等不凝性气体、外界温度过高、冷凝器入口或出口有堵塞、冷凝器脏、制冷剂过多、冷凝风机不工作或工作异常等。
其中系统中混有不凝性气体引发系统高压故障是比较常见的。对在通常情况下保持气态，并与制冷剂混合的气体，称为不凝性气体。其主要来源有：充注制冷剂前系统未彻底抽真空；分解检修时未彻底排除空气；油中混入空气；由于制冷剂和油的分解而产生；吸气压力低于大气压时从外界渗入空气。不凝性气体会使冷凝压力提高，排气温度上升，从而增加制冷机的消耗功率，降低制冷量。[2]此时，应该对系统抽真空重新添加制冷剂，试验各项性能符合工艺后使用。
5 结语
在空调系统的运用过程中，出现的故障不仅仅局限于上述介绍的几类故障整改，还存在排水槽改造以及不出风、风量小、通风机不工作等故障。通过对各类整改和故障的分析总结，针对不同类型的故障已采取了相应的处理，同时对各类检修规程进行了修订完善，强化了对各类常发故障部件的预防检查措施，加强了对空调机组的日常维修及定期保养。通过一系列举措的实施，有效地降低了空调系统的故障率及维修成本。
[1] 罗铁军.地铁列车空调常见故障分析与对策[J].现代物业(新建设),2014,(第4期)：39-40.
[2]孙放心.广州地铁四号线直线电机车辆技术知识[J].广州地铁车辆应知应会序列丛书，2007,10：86-87.