文章编号:1002-7602(2011)01-0035-02
铁道车辆 第49卷第1期2011年1月
KLD35型铁路客车空调机组
故障的原因分析
王炳俊
(南车四方车辆有限公司,山东青岛266111)
摘 要:介绍了KLD35型铁路客车空调机组出现的制冷故障,并对故障原因进行了分析。关键词:青藏车;铁路客车;空调机组;压缩机;制冷系统;故障中图分类号:U270.38+3 文献标识码:B
青岛四方客车修理股份有限公司2008年为北京铁路局北京车辆段进行了A4)1级检修的BSP制造25T型客车在线运行过程中频繁出现空调机组制冷故障。据统计出现故障的均是软卧车,采用的是KLD35型空调机组,空调用压缩机为美国产COPELAND)ZR81KC)TFD全封闭涡旋式压缩机。此批出现故障的空调机组与以往机组在结构上的不同之处是取消了气液分离器。
以检修中的奔油不可能致使压缩机缺油。因此可以断定,缺油的主要原因还是系统设计的回油存在问题。
压缩机回油有2种方式:一种是气液分离器回油,另一种是回气管回油。由于蒸发器和回气管路设计不当而引起的回油问题并不罕见。对于用R22作制冷剂的制冷系统来说,蒸发器的回油比较困难。当压缩机比蒸发器位置高时,垂直回气管上必须有回油弯,且回油弯要尽可能紧凑,以减少存油。而此批空调机组的设计既取消了气液分离器又没有增设回油弯,因此影响了压缩机的回油。
压缩机的频繁启动不利于回油。由于连续运转时间很短压缩机就停机,回气管内来不及形成稳定的高速气流,润滑油大量停留在管路中,回油少于奔油,压缩机就会缺油,造成压缩机损坏。造成压缩机频繁启动的原因很多,除了系统问题外,电气控制失灵、温度传感器性能不良、人工误操作等均能造成压缩机频繁启动。
压缩机缺油引起的磨损一般比较均匀。如果润滑油很少或没有油,轴承表面就会出现剧烈的摩擦,温度会在几秒内剧烈升高。此时如果电机的功率足够大,曲轴会继续转动,曲轴和轴承表面会被磨损或划伤;否则曲轴会被轴承抱死,停止转动。2.2 润滑不足
磨损的直接原因是润滑不足。缺油肯定会引起润滑不足,但润滑不足不一定是缺油引起的。以下3种原因可以造成润滑不足:(1)润滑油无法到达轴承表面;(2)润滑油虽已到达轴承表面,但是黏度太小,不能形成足够厚度的油膜;(3)润滑油虽已到达轴承表面,但是由于过热而分解掉了,不能起到润滑作用。
回液是系统常见的问题,回液的一大危害在于稀释润滑油。机组在系统设计上首次取消了气液分离器,导致回液量增加。谷轮涡旋压缩机能够在存有大量液体制冷剂的情况下带液启动和融霜循环,但是,如果系统在压缩机停机时仍有大量制冷剂或在稳定运行
#35#
1 故障情况
在机组运行中发现压缩机排气温度偏高,电机三相对地绝缘电阻值低,运行10min左右低压继电器动作,显示机组故障。将控制线路中低压保护短接后强行启机运行015h,压缩机烧损。现场将机组分解后,发现干燥过滤器被脱落的漆包线绝缘层等杂物脏堵,压缩机分解后发现机油焦化变质,油量少,轴承面磨损划伤,系统中存有部分机油(蒸发器、冷凝器中均有),线圈表面有斑点。
2 原因分析
压缩机是高速运转的复杂机器,保证压缩机曲轴、连杆、轴承等运动件的充分润滑是维持机器正常运转的基本要求。压缩机缺油、系统过热、油焦化变质、回液稀释、制冷剂冲刷、使用劣质润滑油等均会造成运动件润滑不足,引起压缩机故障。经分析,此批压缩机烧损的原因如下。2.1 压缩机缺油
排出压缩机的油回不来,压缩机就会缺油。压缩机是一个特殊的气泵,大量制冷剂气体在被排出的同时也夹带走一小部分润滑油(称为奔油)。压缩机奔油是无法避免的,但涡旋压缩机的奔油量仅为015%~1%,所
收稿日期:2010-07-05
作者简介:王炳俊(1974-),男,工程师。
铁道车辆 第49卷第1期2011年1月
时有过量回液,都会使压缩机润滑油稀释,被稀释的润滑油到达摩擦面后,因黏度低而不能形成足够厚度的保护油膜,久之会造成磨损。回液量比较大时,润滑油会很稀,不但不能起到润滑作用,反而会溶解冲刷原有油膜,引起制冷剂冲刷。由于种种原因没有得到润滑油的摩擦面的温度会迅速攀升,超过175e后润滑油就开始分解,形成了/润滑不足y摩擦y表面高温y油分解y润滑不足0的恶性循环。
缺油现象可在拆开的压缩机中看到。缺油一般表现为大面积、比较均匀的表面损伤和高温,而润滑不足更多地表现为在一些特定部位(如轴承面等)的磨损、划伤和高温。另外,润滑油中的制冷剂在输送过程中遇热会沸腾,影响润滑油的正常输送。如果电机端的轴承发生严重磨损,曲轴可能向一侧沉降,容易导致定子扫堂及电机烧毁。2.3 系统过热
系统过热主要表现在压缩机过热、电机过热和排气温度高3个方面。
压缩机的排气温度是判断压缩机是否过热的重要指标之一。前面分析的压缩机回油不好致使部分油留在制冷系统特别是蒸发器和冷凝器中,不仅造成系统过热,还直接影响制冷效果。从现场试验看,此批损坏的压缩机均存在排气温度过高的现象。由于测量上的困难,实际应用中是通过测量排气管表面的温度来判断压缩机是否过热。由于润滑油到150e会变得很稀,在175e左右将开始变质,因此排气温度应控制在150e以内。而排气管温度通常比排气温度低10e~40e,因此,如果排气管温度超过135e,一般认为压缩机已经处于严重过热状态;如果排气管温度低于120e,则压缩机温度正常。
排气温度高的原因主要有回气温度高、电机加热量大、压缩比高、冷凝压力高、制冷剂选择不当等。回气温度的高低是相对于蒸发温度而言的。为了防止回液,一般回气管路都要求回气过热度为20e。如果回气管路保温不好,过热度就远远超过20e。回气温度越高,汽缸吸气温度和排气温度就越高。回气温度每升高1e,排气温度将升高1e~113e。
排气温度受压缩比的影响很大,压缩比越大,排气温度就越高。降低压缩比可以明显降低排气温度,具体方法包括提高回气压力和降低排气压力。回气压力由蒸发压力和回气管路阻力决定。提高蒸发温度,可以有效提高回气压力,迅速降低压缩比,从而降低排气温度。降低回气管路阻力也可以提高回气压力,具体方法包括及时更换脏堵的干燥过滤器、尽可能缩小蒸发管和回气管路的长度等。实践表明,通过提高回气#36#压力来降低排气温度,比其他方法更简单有效。制冷剂蒸气在流经电机腔时被电机加热,汽缸吸
气温度再一次被提高。电机的发热量受功率和效率影响,而消耗功率与排量、容积效率、工况、摩擦阻力等密切相关。电机温度升高的原因是发热太多、冷却不足或二者兼有。电压不稳、电压太低或太高、电压不平衡、缺相等会引起电机发热量增大。启动电流和堵转电流是正常电流的4倍~8倍,因此压缩机频繁启动、连杆抱轴、润滑不足或缺油等问题均会大大增加发热量。此外,超范围使用压缩机很容易引起电机过热和损坏。蒸发温度每提高10e,电机负载可增加30%甚至更高,造成/小马拉大车0的现象。压缩机长时间处于超负荷状态对电机的损伤很大,大大降低了电机的可靠性,使电机以后遇到电压波动、电涌等突发情况时很容易烧毁。
电机长时间过热,不仅会降低绝缘性能和可靠性,缩短寿命,还会降低润滑油的润滑能力,甚至引起润滑油碳化和酸解碳化,导致润滑能力大大下降,引起磨损。润滑油中的酸性物质会腐蚀绕组漆包线,降低绕组的绝缘性能。酸化润滑油还会引起镀铜现象。在实际应用中,润滑油碳化总是伴随着酸解,因而磨损和腐蚀常常同时存在。磨损产生的细小金属屑夹杂于润滑油中,一方面削弱了润滑油的润滑作用;另一方面,细小的金属屑由于磁性而聚集于电机绕组中,构成导电回路。漆包线绝缘层被腐蚀后可能出现一些微小的裸露点,很容易引起局部放电。如果润滑油中夹杂的细小金属被制冷剂带到系统中则会造成干燥过滤器堵塞,低压保护动作,停机后低压继电器迅速复位,压缩机又可启动,这也是造成压缩机频繁启动的直接原因。
3 结论与建议
压缩机在使用范围内正常运转时不应该有电机高温和排气温度过高等现象。压缩机过热是一个重要的故障信号,表明制冷系统存在较严重的问题,或者压缩机的使用和维护不当。
缺油会引起严重的润滑不足,缺油的根本原因不在于压缩机奔油,而是系统回油不好。安装气液分离器可以快速回油。蒸发器和回气管路的设计必须考虑回油。回液和制冷剂迁移会稀释润滑油,不利于油膜的形成。摩擦面高温会促使润滑油分解,使润滑油失去润滑能力。这些问题引起的润滑不足常常造成压缩机损坏。
压缩机过热、缺油的根源在于制冷系统,单纯更换压缩机或某些配件不能彻底解决问题,只有从改进制冷系统设计和维护方面着手才是解决问题的根本。
(编辑:颜 纯)
DiscussionofProblemsexistinginOperation,InspectionandRepairof
Bogiesof25TTypePassengerCar(ToBeContinued)
CHENJian-long,etal.
(male,bornin1965,seniorengineer,ShanghaiMotorPassengerCarDepotofShanghaiRailwayBu-reau,Shanghai200070,China)
Abstract:InviewoftheproblemsappearedinoperationandclassAinspectionandrepairof25Ttypepassengercarbogies,thecausestothemarean-alyzed,andcorrespondingopinionsandmeasuresforimprovementareputforward.
Keywords:passengercarbogie;operation,in-spectionandrepair;problem;discussion
TheAntislipControlofTrainandCalculationofBrakeForcewithHarmfulAdhesion
FANGShao-an
(male,bornin1974,engineer,BasicDevelop-mentDepartmentofChangchunRailwayVehicleCo.,Ltd.,Changchun130062,China)
Abstract:Thefundamentalfactorsaffectingad-hesionandregulationsontheadhesionfactorinChinaandabroadareanalyzed.Themethodofantislipcon-trolisdescribed.Incombinationofthepracticalcon-ditionsandtestingexperienceinoperationoftrains,thecalculationsofbrakeforcewithharmfuladhesionbetweenwheelsandrailaregiven.
Keywords:adhesion;accelerationanddecelera-tionintractionandbraking;residualacceleration;brakingdistance
DevelopmentoftheAM96Test
StandforAirSpringsonQingzangTrains
FANGYi,etal.
(male,bornin1973,engineer,BeijingMotorPassengerCarDepot,Beijing102613,China)
Abstract:Describedarethesystemcomposition,testingprinciplesanddesignofsoftwareandhard-waresystemsofAM96teststandforairspringsonQingzangtrains.
Keywords:Qingzangtrain;AM96;airspring;teststand
AnalysisofCausestoTroublesinKLD35Air-ConditioningSetson
RailwayPassengerCarsWANGBing-jun
(male,bornin1974,engineer,QingdaoSifangPas-sengerCarRepairCo.,Ltd.,Qingdao266111,China)Abstract:TherefrigerationtroublesinKLD35air-conditioningsetsonrailwaypassengercarsarede-scribed,andcausestothetroublesareanalyzed.
Keywords:railwaypassengercar;air-condition-ingset;compressor;refrigeratorsystem;troubleReformandApplicationofIncreasing
CapacityofKF-60SideDumpCar
CHANGX-iyuan,etal.
(male,bornin1964,engineer,MineBranchofJin-duichengMolybdenumCo.,Ltd.,Weinan714102,China)
Abstract:Describedarethedevelopmentprocess,mainreformedstructure,schemedemonstration,refor-mingtechnicalparametersandoperationtestofthere-formedcar,etc.inthereformofincreasingcapacityoftheKF-60sidedumpcaronthebasisoftheexist-ingtypeofcars.
Keywords:KF-60sidedumpcar;increaseofca-pacity;reform
InvestigationandAnalysisofTroublesinWheelsetsontheDiscBrakingPassengerCarwithoutMountingofElectronicWSP
ZHUChao-quan
(male,bornin1975,engineer,RollingStockSectionofChengduRailwayBureau,Chengdu610081,China)
Abstract:Inviewofthetypicaltroublesinwheelsetsduringoperationofpassengercars,theconditionsandcausestotroublesinwheelsetsonthediscbrakingpassengercarsmountedandnotmount-edwithelectronicWSPsarecomparedandanalyzed,andmeasuresforsolutionareputforward.
Keywords:passengercar;wheelset;trouble;a-nalysis
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