单元小结

图6．4　全封闭压缩机示意图
1—连杆；2—电动机绕组；3—电动机定子铁芯；4—转子铁芯；5—偏心轴（主轴）；6—吸气包；7—排气管；8—吸气管；9—汽缸体；10—汽缸盖；11—活塞；12—过滤器；13—稳压室；14—罩壳

（一）空调系统主要部件

城市轨道车辆空调机组内的主要部件包括压缩机、换热器及辅助设备、节流装置。

1．制冷压缩机

压缩机的主要功能为压缩从蒸发器过来的制冷剂气体，使其变成高温高压气体。现在城市轨道交通车辆空调选用的制冷压缩机主要有3种类型：活塞式压缩机、螺杆式压缩机和漩涡式压缩机。

（1）活塞式制冷压缩机

活塞式制冷压缩机的结构式样有多种，按压缩机与电动机的组合方式的不同可分为开启式、半封闭式和全封闭式3种。

开启式是压缩机和电动机分开，压缩机的曲轴有一端伸出机体，并通过联轴器与电机相连。半封闭式压缩机是压缩机与电机共同组装在一个可拆的密封机壳内，压缩机的曲轴和电机的转子轴是一根整体轴，压缩机没有伸出机体之外的转动部件。全封闭式压缩机（图6．4）是将压缩机与电机共同组装在一个封闭的机壳内，机壳的接缝用焊接的方法焊式。

（2）螺杆式制冷压缩机

螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转压缩机。它是由一对互相啮合的螺杆转子的旋来实现对制冷剂蒸汽的压缩和输送的。图6．5所示的全封闭式的螺杆式制冷压缩机的结构。它主要由压缩机的机体、阳转子、阴转子及电机等组成。两个互相啮合的转子平行地安装在机体内，彼此反向旋转。

螺杆压缩机的蒸汽压缩容积是由啮合的转子和汽缸内壁组成的。如果与活塞式压缩机相比，阳螺杆的凸齿相当于活塞，阴螺杆的凹齿与汽缸内壁所组成的容积就相当于汽缸，随着转子的旋转，压缩容积沿着转子的轴向移动，因此螺杆的一端为吸气端，另一端则为排气端，并在压缩机机体的前、后端盖上也相应地开有吸、排气口。

在螺杆压缩机工作时，阳、阴转子的齿廓和齿槽并不直接接触，齿廓与齿槽之间，转子与汽缸内壁之间都有微小的间隙。润滑系统通过喷油孔向转子啮合部位喷射润滑油，使互相啮合的转子之间及转子与汽缸内壁之间形成一层密封的润滑油膜，即避免转子啮合部位的干摩擦，以减少压缩容积内气体的泄漏，提高输气效率。同时，呈雾状的润滑油喷入后，与制冷剂气体混合，制冷剂得到冷却，这样便能显著地降低压缩机的排气温度。因此，螺杆压缩机单级的压缩比可达到20。

此外，由于螺杆压缩机在结构上不存在像活塞式压缩机那样的吸排气阀和余隙容积，因此即使有少量的液体被吸入也不会发生“液击”现象。

（3）旋涡式压缩机

旋涡式压缩机（图6．6）活动的部件比较少，也没有动态吸入和排出阀，属于容积式压缩机，压缩部件由动涡盘和静涡盘组成。旋涡式压缩机具备噪声低、低振动、高可靠性的优点，其主要零件仅有5个，与往复式压缩机的30余个主要零件相比，显得结构更简单，因而故障概率较小；并且旋涡式压缩机具有效率更高、功率消耗低、输出平缓、启动力矩小等优点。

图6．5　全封闭螺杆式制冷压缩机的结构　

图6．6　旋涡式制冷压缩机实物图

2．换热器及辅助设备

（1）换热器

在制冷系统中，除起主导作用的压缩机外，还必须包括起换热作用的换热器———冷凝器和蒸发器。

①冷凝器

冷凝器是制冷机的主要热交换设备。其作用是使从压缩机出来的高温高压制冷剂蒸汽在其中向冷却介质———水或空气放热，冷却、冷凝成高温高压的过冷液体。

冷凝器按冷却介质和冷却方式的不同分为3种类型：水冷式冷凝器———用水作冷却介质；空气冷却式冷凝器，也称风冷式冷凝器———用空气作冷却介质；蒸发式冷凝器———用水和空气作为冷却介质，主要是靠水蒸发把热量带走。水冷式和蒸发式冷凝器可获得较低的冷凝温度，但容易在冷凝器表面结水垢。空气冷却式冷凝器冷凝温度高，尺寸大，能量消耗也较大，但在车辆制冷系统中，由于受运用条件的限制，只能采用空气冷却式冷凝器。风冷式冷凝器工作时，制冷剂蒸汽在管内冷凝，空气在轴流式风机作用下在蛇管外横向流过，从而把热量带走。

②蒸发器

蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发而转变为蒸汽，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备。

蒸发器按冷却介质的不同分为冷却液体的蒸发器和冷却空气的蒸发器两种。冷却空气的蒸发器有冷却排管和直接蒸发式空气冷却器两种。

冷却排管式多用于冷库和冷藏箱中，它的特点是制冷剂在管内蒸发，空气在管外自然对流，传热系数较小。直接蒸发式空气冷却器也称冷风机，它适用于各种空调机组、冷藏库及低温试验箱中。它的特点是制冷剂在蛇管内吸热蒸发，管外空气在风机作用下强迫流动。由于空气是强迫流动，所以传热系数比冷却排管高。在城轨车辆制冷系统中，采用的蒸发器均为直接蒸发式空气冷却器。

（2）辅助设备

①干燥器

由于制冷本身含有的水分或系统未严格干燥而带来的水分溶解于制冷剂中，当温度下降时，水分就会析出。含有水分的制冷剂在制冷系统中流到膨胀阀时，由于温度急剧下降，析出的水分就会结冰堵塞阀孔，造成冰塞，导致制冷系统无法工作。

②过滤器

过滤器安装在储液器与膨胀阀之间的输液管上，它的作用是消除制冷剂中的机械杂质，如金属屑末、氧化皮等，防止进入膨胀阀堵塞阀孔和进入压缩机刮伤汽缸和吸排气阀等。

③气液分离器

为避免制冷压缩机吸入液体制冷剂，在制冷压缩机的回气管上，可设置气体分离器，对制冷剂蒸气中的液体分离储存。

④油分离器

在压缩机排出口和冷凝器之间安装油分离，使制冷剂气体中的润滑油在压缩之后设法排回压缩机。

⑤储液器

储液器又称储液筒，它的作用是储存制冷循环中的氟利昂液体，均衡调节制冷系统中氟利昂的需要量，以适应工况在一定范围内变动时制冷剂流量的变化。

对于小型全封闭系统，当负荷变动较小时，往往省略储液器。这时要严格控制充入的制冷剂量，同时利用气液分离器作为储液器。

3．节流装置

通过冷凝器的制冷剂为高温高压的液体，在制冷剂进入蒸发器前须进行降压处理，节流装置就是对制冷剂液体进行降压的装置。城市轨道车辆选用的节流装置主要采用热力膨胀阀。

热力膨胀阀也称自动膨胀阀，它除了利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽的过热度来调节制冷剂流量外，还对高压液体制冷剂起节流降压作用，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀为湿蒸汽，故也称为节流阀。热力膨胀阀因平衡方式的不同（即蒸发压力引向膜片下内腔的方式不同），分为内平衡式和外平衡式两种。

（1）内平衡式热力膨胀阀

图6．7所示为内平衡式热力膨胀阀的结构，它是由感温包、毛细管、膜片、顶杆、阀座、阀针及调节机构等组成。膨胀阀接在蒸发器的进口管上。

图6．7　内平衡式热力膨胀阀结构图
1—密封室座；2—阀体；3—出管锁母；4—座孔体；5—阀针；6—调节阀；7—密封填料；8—螺母；9—调节杆；10—填料压母；11—感温包；12—滤网；13—进管锁母；14—毛细管

（2）外平衡式热力膨胀阀

当蒸发器盘管较长，制冷剂在盘管中流动阻力引起的压力降较大时，蒸发器的进口和出口将有较大的压力差，如仍采用内平衡式膨胀阀，将增加阀门的关闭过热度，因而也相应地减小了可变过热度，导致热力膨胀阀供液量不足，蒸发器用于蒸汽过热的面积增加，降低了蒸发器的效率。一般在过热度不大于5～6℃时，蒸发器的利用率下降不多，且可避免压缩机产生的“液击”事故。因此，当蒸发器的进出口压力差较大时，就应采用外平衡式热力膨胀阀。

外平衡式热力膨胀阀的结构与内平衡式热力膨胀阀基本相同，只是它的膜片下方不与供入蒸发器的制冷剂接触，而是设有一个空腔，用平衡管与蒸发器出口连接，其安装如图6．8所示。所以膜片下面承受的压力不是节流后蒸发进口的压力P0，而是出口压力P01，其调节特性就不受盘管中由于流动阻力所引起的压力差的影响。所以在蒸发器冷却盘管较长，阻力损失较大，特别是低温的情况下，应采用外平衡式热力膨胀阀。

图6．8　外平衡式热力膨胀阀工作示意图
1—弹性金属膜片；2—阀针；3—弹簧；4—调节杆；5—感温包；6—平衡管

－使膜片有一向下的推力（感温包内的压力）蒸发器出口压力　—弹簧力

上海地铁车辆的空调系统的功率大，蒸发器的盘管相对也较长，所以其热力膨胀阀都是采用外平衡式热力膨胀阀。

任务2　空调通风系统的检修

【任务目标】

1．掌握空调通风系统检修的主要内容。

2．掌握空调通风系统常见故障。

【任务分析】

通过本任务的学习，重点掌握空调通风系统检修内容，主要故障类型，难点在于掌握主要故障的处理方法。(https://www.daowen.com)

【知识链接】

城市轨道车辆空调通风系统是保证乘客乘坐舒适性的重要保障，为保证其正常工作，需要对系统进行日常维护及保养，以确保其安全。空调通风系统的日常保养主要包括通风系统的维护和空调系统的维护保养，而对通风系统的维护保养主要是对系统内设备每年进行一次清扫、涂装，检查外表是否有涂装剥落及锈蚀，并作除锈补漆处理等。对空调系统的维护保养主要是对空调机组设备检查维护保养，对空调控制系统进行检查测试。

【知识描述】

一、城市轨道车辆空调系统检修

城市轨道车辆空调系统由空调机组、空调控制系统两部分组成，是供城市轨道车辆使用的舒适性空气调节设备。

城市轨道车辆空调机组主要由压缩机、通风机、冷凝风机、冷凝器、蒸发器、干燥过滤器、气液分离器、毛细管、回风电动阀、新风电动阀、新风温度传感器、回风温度传感器等组成。空调控制系统由通信系统通过可编程控制器PLC控制空调机组的通风、制冷和制暖，保证压缩机、风机在正常电压下可靠地工作。对电气系统运行中出现的有关故障进行诊断、指示并保护，便于检修和查找故障。

1．冷凝器检修

冷凝器的散热片上落上灰尘异物时会影响换热效率，使高压侧的压力升高，所以需进行定期检查、清扫或清洗。

清扫时，将压缩空气按运转时的反方向吹入翅片间隙或从灰尘附着多的一侧用吸尘器进行吸尘。特别脏时，应使用专用洗涤剂进行清洗。

2．蒸发器检修

如蒸发器不清洁，则会使室内通风机风量减小，冷量不足，甚至会导致蒸发器表面的凝结水被通风机吹入风道内，并通过出风口滴入车内，所以视灰尘的附着情况应定期清扫或清洗。

清扫时，从脏物附着多的一侧用吸尘器进行吸尘。特别脏时或存在油污时，应使用专用洗涤剂进行清洗。

3．排水系统检修

定期检查、清洗排水口，并疏通排水管，使之不被垃圾或异物等堵塞。

4．冷凝风机检修

运转时，发现有异常声音、振动时，需更换轴承或电机。

5．通风机检修

可用软毛刷刷洗附着在叶片内侧的灰尘（请注意不要使叶片变形）。运转时，发现有异常声音、振动时，请更换轴承或电机。

6．隔热材料检查

目测蒸发器室中隔热材料是否老化，如发现隔热材料表面有明显裂痕、明显损伤、与箱体粘接处有开胶现象时，须除去老化或损坏的部分，换粘新的相应隔热材料。

7．减震器检查

减震器不需特殊维护，但当目测减震器表面有明显的裂纹或空调机组或压缩机有异常的振动和噪声时，则表示损坏或失效，应予以更换。

8．紧固件检查（压缩机，风机、电加热器和终端的螺栓）

通过查看螺栓防松标记或以锤轻击来检查各元件（如压缩机，风机，电加热器、电气元件终端等）的安装螺栓是否松动。

9．绝缘电阻检查

用电阻表测量绝缘电阻并确认带电部分与无电部分之间的阻值大于限度要求。否则，请检查各部分是否有绝缘老化并做适当地修补。

10．电气连接检查

请确认电线端头连接及其紧固螺栓连接牢固、可靠。

11．新风滤尘网、回风滤尘网清洗

新风滤尘网落上灰尘使新鲜空气量减少，需定时清洗。蒸发器前滤尘网上灰尘过多，会使室内侧通风量减少，制冷量降低，也应定期清洗。

二、空调系统常见故障处理

（一）城市轨道车辆空调装置故障类型

城市轨道车辆空调装置的主要故障可分为电气系统故障和制冷系统故障。

电气系统故障可归纳为“松”“断”“烧”3类。“松”是指电气接头松动、脱落，接触不良而导致的电气故障。“断”包括电源断线、熔断器断开；压缩机吸入压力、排出压力、润滑压力不正常引起的压力或压差使继电器的触点断开，以及电流过大引起的过热保护器动作而切断电路等电气故障。“烧”则包括电动机线圈、电磁阀线圈及其他各种继电器线圈的烧毁。另外，在检查单元式空调机组故障时，不可忽视插头的问题，特别是通风机电机或压缩机烧损，有可能因电流过大而损坏插头。制冷系统的故障主要可分为“漏”和“堵”两类。“漏”包括制冷剂的泄漏、感温包内充灌剂的泄漏以及空调机组漏水等故障。“堵”包括制冷管路内膨胀阀、毛细管、干燥过滤器的脏堵和冰堵，蒸发器和冷凝器的积灰以及空气滤尘网的堵塞。冰堵是由冰引起的制冷循环的堵塞，多数发生在膨胀阀或毛细管节流机构处。脏堵是由杂质引起的堵塞，多数发生在干燥过滤器或膨胀阀进口滤网处。冰堵和脏堵的共同现象是吸汽压力明显降低。

（二）常见故障及处理方法

1．空调机组无出风

故障原因及分析：通风机电机绕组损坏或烧坏，热继电器动作，离心风机的配线有短线，控制线路及电气故障，均可能造成空调机组无出风。

故障处理方法：测量通风机电机绝缘电阻，或更换电机；如果所测电流或电机正常，重调热继电器；查看电路的接通情况，进行拧紧修理；检查电路及元件，测量电流及阻值，对控制线路或元件进行修理或更换。

2．空调机组出风小

故障原因及分析：过滤器堵塞，蒸发器散热片脏堵，蒸发器冻结，风道等连接部分有泄漏，风机叶片积垢，通风机反转，风阀未打开或部分打开，风道堵塞，均可能造成空调机组出风小。

故障处理方法：清洗过滤器；清洗蒸发器；蒸发器冻结则需除霜；清洁、修理风道；清洁、检查通风机叶片；检测通风机电机电源接线相序是否正确；检查风阀和其执行器是否正常打开。

3．空调机组不能正常制冷

故障原因及分析：电磁接触器故障、工作线圈电线损坏、接触不良，压缩电机绕组损坏或烧坏，压缩机机械部分锁住，压缩机、风机反相。高压压力开关动作，冷凝风机热继电器动作，制冷剂泄漏，均可能造成空调机组不能正常制冷。

故障处理方法：更换电磁接触器；磨光接点或更换；测量绝缘电阻，或更换压缩机；测量电流，或更换压缩机；调换相序；查看和高压压力开关工作有关的部分；如果所测电流或电机正常，重调热继电器；检漏和修理。

4．高压压力开关动作

故障原因及分析：空气或非冷凝气体混合，制冷剂充注过量，冷凝风机低流量，制冷剂管道堵塞，高压压力开关故障，均可能造成空调机组高压压力开关动作。

故障处理方法：在回收制冷剂后，重新充注制冷剂；检查冷凝风机进气口是否被堵塞；检查制冷剂管道；更换高压压力开关。

5．空调机组漏水

故障原因及分析：排水口堵塞，安装不良风口密封垫处渗水，机组顶部密封胶条破损或保温材料破损，车内风道内凝露形成水珠，从出风口吹出，均可能造成空调机组漏水。

故障处理方法：清扫排水口；正常安装风口密封垫；更换密封胶条、保温材料等易损件；清洗蒸发器及水盘水道，排清积水。

6．显示温度与实际相差很大

故障原因及分析：新风温度传感器、回风温度传感器断线，将造成空调机组新风温度、回风温度与实际温度相差较大。

故障处理方法：用电阻挡测量插座相应针脚，若没有电阻值可判断为断线，应找到故障点重新连接。

7．空调机组压缩机不能正常启动

故障原因及分析：压缩机电源故障，空调控制系统接线、元器件故障，均可能造成空调机组压缩机不能正常启动。

故障处理方法：用万用表测量压缩机电源线是否断路，检查电源是否存在缺相、欠过压问题；检查空调控制线路是否正常；检查线路保险是否烧损，相序欠过压检测继电器是否损坏，损坏则需更换。

实践与训练：

单元小结

空调系统主要由通风系统、制冷系统、加热系统、加湿系统以及自动控制系统五大系统组成。考虑到城轨车辆实际运行区域的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。空调（制冷）装置主要包括压缩机、冷凝器、节流阀（膨胀阀）和蒸发器4大部件。

空调通风系统在日常检修中主要应保证其结构的完整，在进行大修时要恢复其使用功能，确保能够安全舒适地为旅客提供服务。城市轨道车辆空调装置的主要故障可分为电气系统故障和制冷系统故障。