地铁车辆空调高压毛细管泄漏分析与改进

宁宝焕

（中车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京 210031）

0 引言

近年来，随着城市地铁的开通，地铁已成为城市市民出行的首要选择，人们的出行也享受到了地铁带来的便利，但是随着地铁线路的不断增加，地铁车辆的需求量在逐步扩大，车辆故障也就越来越多。空调作为地铁车辆主要部件，与乘客的乘车舒适性息息相关。随着地铁技术的不断发展和乘客对乘车舒适性的要求不断提高，乘客对空调的投诉越来越多，给各城市地铁运营公司带来不小压力，而空调作为影响其舒适性的主要部件，故障会直接导致乘客不满，同时也会影响列车的正常运营。分析正线运营车辆空调故障原因，并给出改进措施。

1 空调机组结构及基本原理

目前地铁列车空调系统构造及原理大体相同，机组基本上采用单体式，安装在地铁车辆顶部，机组主要包括压缩机，冷凝器、节流装置、蒸发器、冷凝风机、送风机、干燥过滤器、温度传感器、风门和保护元件等。每个机组有2个独立制冷系统，可根据车内负荷实现多级调节。本项目采用谷轮全封闭卧式涡旋压缩机，并配有高、低压保护开关以保护压缩机，制冷剂采用环保型R407C制冷剂，采用膨胀阀作为节流元件，并在车内配有独立电气控制柜、可实现系统手动控制，自动控制和集中控制。

2 故障现象及原因分析

2.1 故障现象

项目运营至今已发生多起空调系统低压故障，导致各车厢内温度冷热不均，车辆被迫下线。造成系统低压故障原因有很多：制冷系统泄漏；温度传感器感温故障；风量不足；蒸发器散热片堵塞；排气管段堵塞；低压开关失效；电磁阀故障等。根据运营经验分析，制冷剂泄漏故障居多。定位泄漏点可以采用以下方法。

（1）外观检漏。制冷系统冷冻油随制冷剂在内部循环，若某处有泄漏，冷冻油随之漏出，因此从外观上可看出油迹。也可用干净的白纸擦拭检查。

（2）压力检漏。充注干燥氮气进行检漏。主要是为了检验系统管路中存在的较大漏点及虚焊产生的漏点。如果在充压过程中，制冷系统充注一定压力后很快降压，表明制冷系统有泄漏，必须进行具体的查找，以确定漏点位置。

（3）肥皂水检漏。是一种最普通的检漏方法，将肥皂水用毛笔或泡沫塑料涂于被检处进行观察，若有气泡出现即表面该处有泄漏。这种泄漏的前提是空调机给内有残留制冷剂。

（4）检漏仪检漏。制冷系统内部若仍有一定压力的制冷剂而又有泄漏时，可用检漏仪检漏。卤素检漏仪是一种电子式检漏仪器，适用于空调器的检漏。当检测到有制冷剂的泄漏时，仪器会发出蜂鸣报警。使用时，仪器的探口移动速度≤50 mm/s。被检部位与探口的间离（3～5）mm。

因空调位于车厢顶部，出于可操作性考虑，采用准确度较高的检漏仪检漏。经检测，确定故障为压缩机高压开关处毛细管出现泄漏，见图1。

2.2 原因分析

通过故障车辆空调与正常运营空调机组内部结构比较分析得出：高压开关毛细管处泄漏主要是由于毛细管的安装方式欠妥及工艺性欠缺而致，设计前期未存考虑到运营中车体振动以及机组自身内部振动的影响。在机组运行过程中，压缩机产生振动，带动铜管振动，而高压压力开关位置固定，经过机组长期运行，高压开关本身的铜管接头与开关本体的连接处产生松动，是产生泄漏的主要原因。图2中标记1处毛细管直接和高压开关相连，未采取减振措施；图2中标记2处毛细管捆扎过度，无足够自由度，车辆运行中毛细管振动较大，接口处直接受力，造成疲劳断裂，制冷剂泄漏。

图1 泄漏位置

图2 泄漏分析

3 故障处理及建议

通过原因分析，对线路故障空调机组内部高压开关毛细管路进行改进。

（1）打开空调压缩机室盖板，松开毛细管固定。

（2）在毛细管连接固定处与铜管连接处分别扎上减振海绵（图 3）。

（3）将毛细管向上迂回合适大小至减振海绵上，保证毛细管弯曲半径≥12 mm，然后用扎带扎紧（图4）。

（4）松开高压压力开关，将高压开关与毛细管连接固定处采用相同方式扎上减振海绵并扎在一起（图5）。

（5）在图6所示空隙位置，将剩下的毛细管螺旋盘绕，使之与周围器件的距离＞15 mm，毛细管之间间距≥5 mm，毛细管弯曲圆弧应尽量大。

在整理过程中注意防护毛细管，不能强制性的扳弄，迂回时注意接口位置不能受力，如遇不易整理的毛细管必须将压力开关电缆线从接线盒拆除，整理合格后再将压力开关固定好。

整改后，高压开关毛细管连接处振动减弱，降低泄漏风险，整改前后对比（图7），整改效果：更改毛细管缠绕路径，在相关部位新增减振海绵，减小外界部件振动带来的影响，避免毛细管振动过度系统泄漏，降低空调故障率，保证地铁车辆服务质量。对线路上低压故障空调机组按上述更改措施处理后，运行情况良好，没有出现此类故障。同时在检修过程中对其他车辆空调相同部位进行检查，并做好减振防护，有效预防机组泄漏做好。建议空调机组设计过程中考虑机组铜管走向，设计前期考虑相关避振措施，避免列车运行过程中出现故障而影响车辆运营。

图3 毛细管与铜管连接处扎减振海绵

图4 扎紧毛细管

图5 高压开关与毛细管连接处扎减振海绵

图6 困扎毛细管

4 结语

空调是列车正常运行的主要部件之一，实际运用中故障还有机组不出风、出风风量小、冷凝风机不工作、机组不制冷或者制冷量不足、振动噪声大、高压故障、蒸发器结霜以及空调漏水等。在轨道列车空调系统设计时，应充分考虑实际应用过程遇到的各种情况，结合实际应用过程中的故障，使用更为有效和成熟的方案，避免由于设计问题诱发新的故障。并充分考虑空调系统对乘客舒适性的要求，保证机组的可维护性强，能方便快捷地应用到轨道车辆上。同时，在车辆运用过程中，建议各地铁公司相关部门通过对各类故障的分析总结，通过不同类型故障分析，制定相应的故障处理方案，同时按规程进行维护，做好预防检查措施，强化空调机组的日常维修保养。另外，在轨道交通车辆空调设计过程中，供应商应加强与地铁公司的沟通，找出空调各类故障的根源，从设计的源头考虑，避免类似故障再次发生。通过一系列举措的实施，才能有效降低空调系统的故障率及维修成本，保证地铁车辆正常运营。

图7 空调系统整改前后