铁路客车空调机组高压保护故障影响因素探究

1 铁路客车空调机组工作原理

铁路客车空调机组主要由制冷系统、通风系统、电气控制系统等组成。制冷系统通过压缩机、冷凝器、蒸发器等部件，实现制冷剂的循环，从而达到制冷的目的。通风系统则负责将处理后的空气输送到客室，并排出室内的污浊空气。电气控制系统对整个空调机组进行控制和保护，确保其正常运行。当制冷系统中的高压压力超过设定值时，高压保护装置会动作，切断压缩机的电源，以防止系统因压力过高而损坏。铁路客车空调机组高压保护故障是指空调系统在运行过程中，由于各种原因导致高压侧压力超过额定值，触发高压保护装置动作，使系统停止工作的故障现象。高压保护装置通常设置在压缩机排气管路上，当检测到压力超过设定值（一般为 2.4-2.8MPa）时，保护开关断开，压缩机停止运转。高压保护故障的危害主要表现在三个方面：一是影响客室内的温度调节，降低乘客舒适度；二是频繁的高压保护动作会缩短压缩机使用寿命；三是故障处理需要停车检修，影响列车正常运行秩序。因此，研究高压保护故障的影响因素，对提高铁路客车空调系统的可靠性具有重要意义。

2 高压保护故障的主要影响因素分析

2.1 制冷剂充注量不当

（1）制冷剂过量。

充注的制冷剂过多，会使系统内的制冷剂无法全部冷凝成液态，占据过多的冷凝管道面积，降低冷凝效果，导致压力升高。

（2）系统内有空气。

在空调系统安装或维修后，若系统内混入空气，空气不能冷凝，会存留在冷凝器中，使冷凝压力升高。

2.2 环境温度影响

铁路客车运行环境复杂，夏季高温天气会显著增加空调系统的负荷。当环境温度超过 35℃时，冷凝器散热能力下降，系统压力明显升高。统计表明，环境温度每升高1℃，高压侧压力约上升 。

2.3 部件因素

压缩机故障：压缩机的磨损、活塞环损坏、气阀泄漏等故障，会导致压缩机的排气压力升高，触发高压保护。此外，压缩机电机的故障也可能影响其正常运行，导致系统压力异常。

冷凝器故障：冷凝器的散热片积尘、变形或堵塞，会降低其散热效果，使冷凝压力升高。同时，冷凝器的管道破裂、泄漏等问题，也会影响制冷系统的正常运行，引发高压保护故障。

高压保护装置故障：高压保护装置本身的故障，如压力开关失灵、控制器故障等，可能导致误动作或无法正常动作，从而影响空调机组的正常运行。

2.4 其他因素

（1）控制回路异常。

空调机组的控制回路出现故障，如线路短路、断路、电子元件损坏等，可能导致压力开关误动作，或者使空调系统不能正常调节压力，进而引发高压保护。

（2）压缩机故障。

压缩机出现过载、电机绕组老化、活塞磨损等故障，会使压缩机的工作效率下降，排气温度和压力升高，导致系统高压保护。

3 高压保护故障的预防与处理措施

根据对空调机组制冷系统影响因素的分析 ， 外界环境温度、太阳辐射和冷凝风量等因素对制冷系统的压力影响比较明显 ， 但外界环境温度和太阳辐射的影响无法规避。基于对空调机组高压保护故障的产生原理、影响因素的分析 ，对空调机组控制逻辑进行优化 ， 增加压缩机电流作为触发电磁旁通阀的条件 ，将压力开关冗余动作次数增加至一小时 5 次 ， 通过优化空调机组通风格栅和增加扰流板来减少冷凝风量的衰减。

3.1 设计优化

在铁路客车空调系统的设计阶段，充分考虑环境因素的影响，合理选择空调机组的型号和规格，提高其适应高温环境的能力。同时，优化空调机组的安装位置和布局，改善散热条件。

3.2 严格控制制冷剂充注量

应采用定量加注法，确保制冷剂充注量符合厂家规定。充注前应进行系统检漏，充注后需进行性能测试。建议使用电子秤精确控制充注量，误差控制在±5% 以内。

3.3 电磁旁通阀控制逻辑优化

利用压缩机电流评估制冷系统高压压力来控制电磁旁通阀动作，使旁通阀能够更准确地根据系统压力变化进行调节，提升空调机组的耐高温能力。

3.4 设置压力开关动作冗余次数

基于安全导向原则，在压缩机安全允许范围内设置压力开关动作冗余次数，避免因压力开关的误动作或短暂的压力波动导致空调机组频繁停机，保障车内人员的乘坐舒适性。

3.5 改善机组散热条件

在高温季节，可采取增加辅助散热装置、改善通风条件等措施。对于长期运行的老旧机组，可考虑加装喷淋降温系统，降低冷凝温度。

3.6 优化压力开关控制逻辑

根据压缩机运用经验 ， 压力开关动作 1 次即锁死存在比较大的安全余量 ，在保证压缩机安全运用的前提下 ， 增加压力开关冗余次数。压缩机启动后 ， 当发生压力开关动作时 ， 压缩机停机 2min 并记录 1 次。2min 后如恢复启动 ， 并开启相应电磁旁通阀 15min，15min 后电磁旁通阀按正常逻辑控制。如 2min 后压力开关仍未恢复或1h 内动作次数超过5 次， 则锁死故障并上报。

3.7 建立预防性维护制度

制定科学的维护计划，定期检查系统压力、温度等参数。对运行超过 5 年的机组应进行重点监测，必要时更换老化部件。建议每2 年进行一次全面检修，更换干燥过滤器等易损件。

3.8 系统能效优化建议

1）提升车站公共区乘客舒适度。建议根据客流量及室内相对湿度动态调节空调冷水出水温度，在早晚客流高峰时段及室内相对湿度较大时，冷水出水温度设定为 8～9℃，车站公共区温度设定为 27～29C，降低室内相对湿度至 70% 以下。2） 室内 CO 浓度满足规范及卫生条件要求的情况下，宜降低新风比或空调系统以全回风工况运行·降低室内湿负荷，增大空调送风温差，提升空调系统能效。3）空调冷水夜间进出水温差宜增大至 7C，冷却水进出水宜按 5℃设计温差运行，降低空调水泵能耗。

4 试验验证

（1）试验方案设计。

设计一系列不同工况下的试验，包括改变环境温度、调整冷凝风机转速、改变制冷剂充注量等，观察空调机组的运行状态和压力变化情况。

（2）试验结果分析。

通过试验数据的分析，验证了外界环境温度、冷凝风量、制冷剂充注量等因素对空调机组高压保护故障的影响程度，与理论分析结果相符。

结语

通过对铁路客车空调机组高压保护故障影响因素的探究，明确了外界环境温度、太阳辐射、冷凝风量衰减、制冷剂问题、电磁旁通阀触发条件以及控制回路和压缩机故障等因素对高压保护故障的影响。提出的优化方案和措施经过试验验证，能够有效解决空调机组的高压保护故障，提高空调系统的可靠性和稳定性，为乘客提供更加舒适的乘车环境。同时，加强日常维护与管理对于预防高压保护故障的发生也具有重要作用。在今后的铁路客车空调系统设计和运行管理中，应充分考虑这些因素，以进一步提升空调系统的性能和服务质量。

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