HXD1C机车司机室空调系统常见故障简析

王维

摘 要 本文以HXD1C型机车司机室空调系统为例，介绍了空调系统的基本原理和功能等相关知识；结合实例分析空调系统常见故障和处理措施，并提出改进性建议，为后续机车司机室空调系统的研究和设计提供参考。

关键词 HXD1C型机车 空调系统 故障分析

中图分类号：G712 文献标识码：A

0引言

为了改善机车司机室的工作环境，缓解司机的工作强度，增强行车安全性，提高机车现代化水平，我国机车司机室基本都装备了空调系统，主要通过调节司机室内空气气流组织、温度、湿度、洁净度、新风量、微正压等来保证司机室人工小气候环境的舒适性。

由于机车空调系统承受着机车运行过程中频繁的冲击与振动，其故障率远远高于地面固定的制冷与空调设备，因此机车司机室空调系统的故障分析及处理已成为各机务段一项主要工作内容。本文主要以HXD1C型机车司机室空调系统为例，阐述了HXD1C型机车司机室空调常见故障和分析处理措施，并提出了设计优化建议，对以后的机车空调系统的设计具有一定的指导意义。

1 HXD1C机车司机室空调系统简述

1.1司机室空调系统

以重庆机务段150台HXD1C型机车为例，通过现场调研得知，所有机车司机室空调系统均采用集成程度高的台式空调机组，见图1。

空调机组安装在司机室内的操作台下，回风口在空调机组正面，新风进口在机组底部，新风和回风在风腔内混合后，经空调冷却（或加热），再由通风机向上送入司机室内，使司机室内的温度缓缓下降（或上升），并使其维持在较舒适的范围内。空调机组的冷凝水通过机组底部的排水孔直接排至车底。空调机组的室外冷凝风从机组后端进入，通过冷凝器后，再从机组底部向车下排出，空调机组各结构部件详见图2和表1。

空调机组各部件名称，见表1：

1.2司机室空调通风系统

司机室空调通风系统有两个独立的空气系统：空气处理系统和压缩冷凝系统，也即通常所说的室内空气循环系统和室外空气循环系统，见图3。

1.2.1空气处理系统

空气处理系统的进风是一个位于空调器前部的垂直的风道。有两个进风口：一个是空调底板上的新风进口，另一个是空调前端板处的室内循环空气进风口，室内循环空气和新风比例由回风阀控制。

混合的空气通过回风滤网进入蒸发器和电加热器，由控制器决定空气是被加热或是被冷却。被处理过的空气由空调器上方的送风口及设置在机车操作台上的送风管到达司机室内部。

1.2.2压缩冷凝系统

压缩冷凝系统的空气从司机室前端的进风口进入，先经过空调冷凝器吸收冷凝器热量，再进入冷凝室吸收压缩机的热量，最后经冷凝风机送至车底排风口排至大气。

1.3司机室空调系统的功能

司机室空调系统具有制冷、制热和通风等功能，通过回风温度传感器实现自动控制，并设置手动功能，能够为机车司机室提供舒适的室内环境。

1.3.1制冷

蒸发器里的液态制冷剂吸收混合空气中的热量变为气态，使混合空气温度降低，达到制冷功能。压缩机将从蒸发器中吸入气化的制冷剂压缩后，送入冷凝器；冷凝器中高温的气态制冷剂被车外空气通过冷凝风机强制冷却，凝结为液态；液态的制冷剂流入节流装置，通过分配器进入蒸发器，构成了整个制冷剂回路。

1.3.2制热

制热是通过电加热器加热混合空气实现的。

1.3.3通风

当不启用制冷和制热功能情况下，可启用通风功能。此时，通风机转速可调。

2 HXD1C机车司机室空调系统故障分析及处理

HXD1C型机车司机室空调系统是机车辅助设备中出现故障较多的设备之一。通过在段实地调研，结合段方故障维修处理记录及经验，下面着重对HXD1C型机车司机室空调系统常见故障原因进行分析和梳理。

2.1冷凝风机和通风机故障

根据HXD1C型机车空调故障数据统计：冷凝风机故障和通风机故障是空调故障的主要原因。其故障现象主要体现为：冷凝风机断路器动作、通风机熔断器烧损、通风机低速保护甚至是冷凝风机和通风机过流而烧损等严重故障。

冷凝风机和通风机过流而烧损故障一旦发生，则必须更换冷凝风机和通风机。其主要原因为：（1）机车过分相后合主断路器，辅助逆变器瞬间输出悬浮电压较高，导致通风机或冷凝风机过流烧穿故障，如图4所示；（2）当网压波动较大时，辅助逆变器输出空调工作电压不稳而导致通风机过流烧穿故障。

据了解，此次实地调研的重庆机务段150台HXD1C型机车中，有101台机车装备石家庄国祥公司空调，49台装备上海法维莱公司空调。从段方空调故障统计数据（见表2）可见：国祥空调的通风机故障率偏高，而法维莱空调则冷凝风机故障频繁。结合上述故障原因分析，为了消除辅助逆变器输出电压不稳定问题引起空调风机过流故障，上海法维莱空调系统采取加装隔离变压器的方式对冷凝风机过流问题进行整改，经整改后的机车运行考核验证，效果非常显著。

2.2滤网脏堵引起的故障

HXD1C型机车司机室空调系统主要有两个滤网：冷凝风进口滤网和回风滤网。

滤网的作用就是过滤空气，防止室外灰尘通过风口进入司机室。然而，冷凝风进口滤网和回风滤网上面积累灰尘过多，滤网脏堵（见图5）就会引起一系列故障，如：冷凝风进口滤网出现脏堵，没有足够的冷凝风进入压缩冷凝系统，首先，导致冷凝器中的气态制冷剂不能被充分冷却，引起制冷效果变差；再次，没有足够的冷凝风对压缩机进行冷却，导致压缩机热保护动作。回风滤网若出现脏堵，风腔内混合空气就不能顺畅地通过蒸发器，没有足够的冷空气进入司机室，引起制冷效果变差。

因此，段方在日常维护中，必须严格参考《空调检修维护手册》，应该及时清洗滤网或更换滤网，对于确保机车的正常上线运行起关键作用。

3 HXD1C机车司机室空调系统改进建议

3.1空调机组布置和布线方式的改进

台式空调机组虽然采用紧凑型设计，并布置在司机室操作台下方，具有节省空间的优点。但是，仍然会带来以下问题：（1）机车静态时，空调运行噪声为司机室主要噪声源；（2）空调检修和维护空间小、设计的滑道不合理（易生锈），在空调重达150Kg的情况下，单独一人很难将空调拖出并对其进行维修；（3）空调布线不合理、接线不规范，长期清洗拆装滤网使空调接线损坏故障几率变大，并且空调前端盖和布线与司机室座椅相冲突，不利于检修维护，如图6。

由此可知，需设计更加科学的滑道，采用更加合理的布线方法，以利于司机室空调机组的安装、维护与检修。

3.2空调系统送风风道的改进

HXD1C型机车司机室空调系统的送风风道中，设置有一个空气分配箱。大部分空气从操作台上部前窗玻璃的风道进入司机室，少部分空气通过金属软风道和空气喷嘴后，分别送到正、副司机的脚踏位置，空气喷嘴可以调节送风的方向和开关，可以提高司机室的舒适性能。这种风道设计虽然具有节约空间和经济性优点外，但是同样具有以下缺点：司机或其他工作人员随意丢放杂物，杂物就会沿玻璃处风道经机车颠簸后进入空调机组，损坏风机；操作台下方的空气喷嘴，经常出现被司机踩坏的现象（见图7）；空调机组制冷时，冷空气从下往上流动，室内温度分布不均匀，制冷效果不好。

因此，建议更改风道和送风口，使空调制冷时的冷空气按照从上往下的流动方向流动，使司机室内温度分布更加均匀，以达到较好的制冷效果。

4总结

随着电力机车技术的发展，空调系统已经成为机车司机室中非常重要的一部分。文章以重庆机务段HXD1C型机车司机室空调系统为例，介绍了空调系统的基本原理和功能等相关知识；通过在段实地调研，结合段方故障维修处理记录及经验，梳理了司机室空调系统常见故障及其原因分析，制定针对性处理措施并提出优化建议，对后续机车司机室空调系统的研究和设计具有重要參考意义。

参考文献

[1] 时磊.机车空调电源的设计与研究[D].北京：北京交通大学，2007.