客车空调机组干燥机的运用

何 正 上海铁路局合肥车辆段

客车空调机组干燥机的运用

何 正 上海铁路局合肥车辆段

介绍客车空调机组干燥机研制背景、结构组成、系统功能、工作原理及设备特点，并对设备的使用效果进行了评价。

空调机组；干燥机；工作原理；使用效果

1 引言

客车空调机组是一个整体，重约700kg，体积较大，电子元件较多，需要干燥的表面积较大，干燥工艺要求机组表面要无水滴附着，而机组局部金属的绝缘电阻在2～500MΩ之间。空气系统下的送风温度根据空调机组部件的最低耐温值确定，如果温度过高，容易使电线绝缘皮老化，这使得干燥装置的出风温度不能高于60℃。

2 空调机组干燥机

空调机组干燥机是专为既有客车空调机组检修而设计制造的非标设备，适用于路内在用各型空调及青藏车、双层客车使用的空调机组清洗后的干燥作业，以提高空调机组电气绝缘性能。该设备可以同时满足2台空调机组的干燥作业。该设备采用热泵干燥这一高效节能、环境友好、干燥效果好的新型干燥技术来满足空调机组检修工艺的使用要求。

2.1 结构组成与系统功能

空调机组干燥机主要由干燥房、热泵干燥除湿系统、循环风机（包括主风机、辅风机、航插风干装置）、辅助加热装置、自动收缩卷帘门、电控系统组成（见图1）。

2.1.1 干燥房

干燥房尺寸：8.5m×4.0m×2.5m(长×宽×高)。

结构形式为钢结构加彩钢岩棉板组合。侧面及后壁设有塑钢观察带，室内设有灯箱照明，能满足连续干燥的需求，干燥房的两端设有可升降的卷帘门，尺寸为2.95m×2.0m(宽×高)。

干燥室采用上送下回式气流分布形式，送风口位于干燥室顶部的中央，回风口位于干燥室两侧壁面的下方。

2.1.2 热泵干燥除湿系统

热泵干燥除湿系统的工作介质为空气，主要构成部件是压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀。为提高热泵干燥系统的传热效率，对蒸发器和冷凝器进行再回热处理，在系统上增加一个回热器，利用从蒸发器出来的冷空气来预冷进蒸发器前的高温湿空气，使循环空气回热，可大大提高系统的除湿能力。

图1 空调机组干燥机结构示意图

2.1.3 循环风机系统

设置4台负压风机置于空调机组上0.5m处。同时为确保空调机组两侧面局部绝缘电阻的良好干燥，在干燥室的左右两面各对称设置了6台用于点干燥的射流风机，每台风机引出3个带收缩型口的喷嘴。

对要求独立干燥的航插，设计两台移动式小型静压箱，PVC风管引风进行干燥。航插烘干装置安装在两台机组中部对应位置，装置底部装有万向脚轮，可随意调整位置，以方便对航插进行均匀送风烘干，以确保航空插头干燥良好。

2.1.4 预热辅助加热器

采用电加热器，可将干燥室的环境空气温度在3min内加热到60℃，同时也能直接降低热泵系统的热负荷。

2.1.5 电控系统

整套设备的控制方式分为自动控制和手动控制两种形式。自动控制：通过人机界面设定参数，然后整机按照程序控制自动完成干燥全过程。当设备出现故障时，人机界面上显示故障信息。手动控制：设备的所有功能均可手动控制，此功能主要供调试和维修时使用。故障报警：当系统在运行过程中出现故障时，系统自动记录故障原因，并停止运行系统，且操作面板中的蜂鸣器报警。

由于系统的控制对象较多，而控制对象又以小容量的负载居多，为了使控制系统达到既简单、安全可靠又能方便灵活地进行各种控制，选择PLC作为整个系统的控制核心，便能实现上述要求。

控制系统有输入部分、PLC部分和输出部分。

输入部分由工况识别电路及检测回路组成。工况识别电路用于识别：“自动/手动”控制及各种工况命令等信息。而检测回路主要由传感器组成，用于检测系统的各种参数。

PLC部分采用一台三菱可编程序控制器，它通过对输入信息的判断、运算，输出相应的信号给控制对象，从而实现各种自动控制。

输出部分包括以下三个回路：

（1）交流接触器回路：PLC通过对交流接触器线圈的控制从而实现对压缩机、冷凝器及相应的风机的控制。

（2）显示、报警回路：用于对系统的各个工况做出指示，并在系统故障时发出声光报警并采取相应的保护措施。控制系统软件使用的是简单的梯形图编程方式，延时及中间环节全部由PLC内部的特殊模块实现。

整个电气控制系统组装在电气控制柜中，形成电气控制柜组，安装在干燥装置旁。整个电气控制系统的操作、监控、报警、参数设定和调整，均集中在电控柜上，便于操作和生产管理。

2.2 工作原理

热泵干燥技术是热泵技术和干燥技术的有机结合。按照干燥介质的循环方式划分，热泵干燥装置可分为开式、半开式和封闭式。由于系统对干燥室温度有一定的要求，另外还要满足一定的干燥时间要求，以保证后续使用的连续进行，因此采用干燥室内空气强制对流方式进行干燥是一种比较合适的方式，另外，为了达到更好的节能效果，采用具有回热装置的热泵干燥，将为空气作为干燥介质，系统采用闭式循环。

系统由热泵与干燥两个单元组成，结构如图2所示。

在整个系统中有两个回路，即制冷剂循环回路与空气循环回路。来自干燥过程排放废气进入热泵蒸发器，热泵工质吸收其热量后液态工质蒸发为气态，然后气态工质经压缩机绝热压缩成为高温高压状态进入冷凝器，在冷凝器中高温高压热泵工质液化冷凝放出冷凝潜热加热来自经蒸发器降温除湿后的冷干空气，把冷干空气加热到要求的温度后引入干燥器内作干燥介质循环使用。

图2 闭式带回热结构的热泵干燥系统原理图

如图2所示将蒸发器前后的空气进行热交换 (即回热)，使干燥室出口处的温湿空气在进入蒸发器之前先与蒸发器出口处经过冷凝除湿后的冷干空气流过回热器进行热交换，使进入蒸发器的温湿空气温度下降，同时由于热量的交换，使从热泵蒸发器冷凝除湿后的冷干空气升温，从而实现空气的回热。由于对循环空气进行了回热处理，蒸发器在吸热量不变的情况下，降低了蒸发器的显热负荷，增加了吸收湿空气潜热负荷，从而提高系统的除湿能力。另外，循环空气经过回热后，使进入热泵冷凝器的空气的温度提高，减小了冷凝温差，加速了机组的干燥。

2.3 设备特点

（1）热泵干燥是一种低耗能、环境友好、温和、高效的干燥方式，使用热泵干燥对清洗后的空调机组进行干燥，是一种合理的干燥方法。设计中针对干燥对象的特点，系统采用闭式循环的热泵干燥。

（2）将干燥室排出的温湿空气与蒸发器出口处的空气进行热交换(即回热)，使得蒸发器入口处的温度下降，冷凝器入口处的温度上升，这种设计使得蒸发器和冷凝器的热交换量减小，也使得蒸发器和冷凝器传热面积减小，不仅提升了系统性能还减少了制作成本。

（3）干燥室空气流场分布特性对十干燥质量和效率具有重要影响，为此设置了4台用于面干燥的室内负压大风机和12台用于点干燥的射流风机，以及专门用于航插干燥的静压箱。这种设计保证了机组特殊干燥部位的有效干燥，提高了整体干燥效率。

（4）由于干燥房或多或少会受到环境条件的影响，在外界环境不利的条件下，采取预热干燥室、适当延长干燥周期以及加装辅助电加热装置的措施均可保证干燥效果。

（5）与常规真空干燥方式相比，热泵干燥具有更好的技术经济性，具有不受气候影响、高效节能、环保无污染、使用寿命长、维护费用低、运行安全可靠、全自动免人工操作等优点。

3 使用效果评价

（1）能充分烘干清洗过程中残留在空调机组里的余水。

（2）能充分烘干冷凝器、蒸发器的水分，使得空调机组其他设备在运行中不会受到水分影响。

（3）能充分烘干空调机组内的冷凝风机、通风机，保证电机绝缘效果更好。

（4）能充分烘干空调机组内附属的小型配件，确保空调机组运行正常。

（5）能充分烘干所有线圈、航用插头、风门电机、压缩机等。

（6）烘干设备的使用避免空调机组在实验运行的过程中出现绝缘不良，从而导致故障或影响机组运行。

4 结束语

该设备工作效率高，干燥周期短、效果好，干燥性能指标能够设定控制，并提供自动及手动两种工况模式供选择，改变以往空调机组露天干燥作业效率低、干燥时间长、航空插座等干燥仍需人工介入的情况，能较好地满足空调检修工艺要求。

责任编辑：王 华

来稿日期：2014-08-13