南寧地鐵車輛空調機組漏水分析研究及對策
來源:用戶上傳
作者:
【摘 要】南寧地鐵2號線新造地鐵車輛在進行高速動調時，車輛客室內部回風口及送風口格柵處有大量水珠，滴到客室座椅與地板上。文章從排水設計、安裝工藝、密封技術、淋雨試驗等多個角度找出可能的漏水點，對漏水點進行分析處理，提出空調漏水修復方案及后期設計改善建議。
【關鍵詞】空調機組;回風口;“V”形密封膠條;西卡膠268;廢氣排放裝置
【中圖分類號】U270.383 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）05-0105-03
南寧地鐵2號線車輛為標準B型地鐵車輛，每節車廂頂部配備有2臺KG35G型空調機組，單臺空調機組制冷量為35 kW。司機室采用通風單元通過支風道與相鄰客室空調風道相連，通過通風單元內部的通風機從客室風道向司機室內引風，實現司機室內部的空氣調節?？照{機組的結構形式為車頂單元式，安裝在車頂1/4、3/4處。機組從箱體底部回風，底部送風，新風從機組兩側導入。新風和回風在回風腔內混合后，經蒸發器冷卻后通過送風機送入客室內，使室內溫度緩緩下降，并使其維持在干球溫度為24～28 ℃，相對濕度為50%～70%，對人體較舒適的范圍內?？照{機組的冷凝水通過機組底部的排水孔直接排至車頂?？照{機組的室外冷凝風從機組兩側面進入，通過冷凝器后，再從機組頂部向上排出。
空調機組分為蒸發單元及冷凝單元。蒸發單元主要包含離心風機、蒸發器、混合風濾網、新風閥、回風閥、新風口及新風濾網、新風溫度傳感器、送風溫度傳感器、節流裝置、空氣凈化器等。冷凝單元主要包含壓縮機、軸流風機、冷凝器、制冷管路、干燥過濾器、視液鏡、逆止閥、壓力開關、氣液分離器等。
1 空調機組在客室內部漏水的原因分析及對策
在車輛運營過程中，空調機組回風口及送風口處常出現滴水的情況，地鐵車輛客室內部滴水會影響乘客乘車舒適度。在車輛試驗階段，空調滴水嚴重時，可能進入電器元件內部，影響行車安全。
在南寧地鐵新造車輛進行80 km動態調試試驗時發現，部分車輛出風格柵出風處或回風格柵回風處出現不同程度的滴水現象，且該現象在進行車輛動態調試時反復出現，但查找淋雨試驗記錄發現在前期進行淋雨試驗時，并未出現客室空調漏水的情況。在出現該問題之后，使用牽引車將地鐵車輛再次拖入地鐵車輛專用淋雨架，進行漏水試驗。根據試驗要求，使用2.5 kPa的水壓進行靜態淋雨5 min，并外接高壓對車輛通電，此時空調開啟制冷模式，一段時間后發現，空調出風格柵及回風格柵處出現滴水的現象。經過分析發現，空調漏水與車輛空調開啟制冷模式有關。當空調運行時，車頂回風口處空氣壓力要小于空調機體內側壓力，該處形成的負壓導致車體頂部的冷凝積水被反吸至回風口處，致使車頂積水與冷凝水進入機組內部，從回風口處溢出。之后對漏水點一一排查，在排除車門密封膠條漏水及鋁合金車體漏水等原因后，初步確定為空調機組與車頂法蘭口處密封不到位，車頂積水無法順暢排走等原因，最終導致空調機組冷凝水經空調底部排水口排至車頂后被反吸至回風道，進入客室回風口處。
2 優化改進措施
?。?）使用2.5 T吊帶將空調機組吊裝后發現，車頂上有大量的積水沉積，空調頂部的冷凝積水主要依靠車頂自身的弧度從車頂兩側的排水溝向外排走，當使用水平尺測量車頂水平度時發現，車輛車頂未設置有從兩側向下的明顯坡度，在送風口及回風口法蘭處有多處明顯低洼處，車頂由多塊板材焊接而成，存在多處焊縫，而焊縫的突起明顯高于車頂正常平面，導致車頂有多處洼地出現積水，排水不暢。在車體車頂弧度設計時，可適當考慮車頂帶有較小的從兩側朝下的弧度，即車體水平面向兩側具有3‰的坡度，利于車頂積水依靠自身重力向兩側排出。同時，車頂焊縫偏高，可以設置豎向的排水槽，便于積水通過排水槽向外流至車輛端墻的雨水槽內。
?。?）在檢查車頂“V”形密封膠條時，發現膠條內側均有水珠，同時車頂法蘭口內側表面也有大量水珠附著?？照{下方的出風口與車體間法蘭口采用兩橡膠條密封。檢查“V”形密封膠條的安裝工藝要求時發現，安裝采用的密封膠條為一捆100 m長的橡膠條，作業員工根據法蘭口的長度進行自行截斷，然后將“V”形密封膠條扣壓在車體法蘭口上，在密封膠條合攏處使用樂泰膠進行黏接，防止車頂的冷凝水通過斷口處回流進入空調機組。該密封方式有以下幾個缺陷。首先，操作人員使用剪割工具裁剪“V”形膠條時，人工操作時存在偶然性，即“V”形膠條接口處不平整，易出現端部不平齊的情況，對接時存在喇叭口。其次，使用“樂泰”膠黏接膠條斷開處，由于后期車輛運行時，長期處于擠壓的狀態，“樂泰”膠水黏接力度不夠，容易裂開，且“樂泰”膠水為黏接膠，無法起到密封的作用。
改進方法：對現有“V”形密封膠條進行涂膠密封處理，取出“V”形密封膠條，在膠條內側涂抹“德邦”高黏度膠水，使其能夠與車體法蘭框貼合緊密，然后在“V”形膠條與車頂空隙處四周使用膠槍注射西卡膠268，再經過24 h的恒溫恒濕等待時間，以保證西卡膠的密封功能，同時在“V”形膠條接口處使用西卡膠進行黏接處理，保證接口處無明顯縫隙。
由于改方案僅為臨時處理方法，后期項目及車輛維保時，建議更改“V”形密封膠條的結構。根據車頂出風口與回風口的尺寸，將膠條制作成一體成形無縫隙的結構，以避免人工裁剪的偶然性。安裝時，可直接嵌入車體頂部法蘭口，保證車頂空調的積水不會因為斷口開裂，從斷口處流入空調機組回風口處。
?。?）對空調密封性進行研究，空調下部粘貼一層厚度為15 mm的方形橡膠塊，利用空調自身的重力，擠壓車體頂部法蘭口處的“V”形密封膠條達到密封效果。在進行空調密封測試時，使用游標卡尺測量“V”形密封膠條圓弧處的厚度為6 mm，經過使用6～12 mm厚度不一的密封膠條進行多次試驗發現，由于空調外形尺寸（3.5 m×1.9 m）較大，空調機組通過8顆M12×45的螺栓固定在車頂上方，但由于各安裝座在焊接時會存在誤差，安裝座的上表面難以控制在同一水平面，空調機組送風口尺寸為920 mm×260 mm，密封區域較大。安裝后，空調機組容易與車體形成一個較小角度，導致空調四周的角度存在高低不平的狀況。此時，將導致兩密封膠條未變形到一定程度，無法形成有效密封。 使用ANSYS仿真軟件進行力學實驗分析，以及使用不同厚度的“V”形密封膠條進行試驗發現，當“V”形密封膠條厚度為8～10 mm時，此時密封效果較佳，同時“V”形密封膠條也不可太厚，否則會導致空調被墊起，安裝螺栓無法形成有效力矩，建議更改“V”形密封膠條厚度為8 mm。
?。?）地鐵車輛在進行淋雨試驗時，通常分為兩種情況：①在靜態條件下，車輛不通電，此時使用2.5 MPa水壓進行淋雨，主要檢測車頂空調安裝孔與定位孔是否漏水，以及車體、車門等部件的密封性。②車輛激活，受電弓不升起取電（淋雨架處無DC 1 500 V高壓線路），車輛使用蓄電池箱內的DC 110 V蓄電池進行供電，此時，可以進行制動、照明等緊急措施。由于淋雨架處無DC 1 500 V高壓線路，受電弓無法升起取電，此時空調只能開啟正常通風模式，功率達不到制冷狀態，無法模擬車輛真實運行狀態。
建議在車輛淋雨試驗時，利用淋雨架泵房的電源，外接AC 380 V高壓電到空調控制盤，使單臺空調機組4臺壓縮機全部運行，空調開啟100%制冷模式，并提前開啟15 min。此時，空調車頂存在部分積水且空調內部形成負壓，可較真實地模擬車輛運行情況。
?。?）空調兩側底部設置有多個直徑為10 mm的冷凝水排水孔，在排水孔下方粘貼了10 mm厚的保溫棉，用于吸附飛濺的水珠，在車輛正線運行時，車輛在不同坡度的路面行駛時，車頂上部積水在振動失重條件下容易向上飛濺，進入空調機組內部，因此建議在排水孔末端縮口配置逆向半截止球，冷凝水利用自身重力，打開逆向半截止球閥門，當車頂積水飛濺時，由于有一片閥門遮擋，所以可有效阻止積水飛濺到空調機組內部。
3 空調機組其他漏水情況的原因分析及對策
?。?）為了維持客室氣壓正常，在車輛頂部兩側設置了4個廢氣排放裝置，并沿車體的中心線對稱放置，利用空調機組向客室內部送風，在客室形成正壓，此時排氣裝置的調節合頁由于壓力向外張開，向外排氣，客室內部正壓越大，排氣裝置的合頁開度越大。當空調機組不向車內送風時，排氣裝置在合頁彈簧的作用下，自動合攏。由于排氣裝置采用合頁進行開關，當合頁的彈簧失效時，此時排氣裝置為常開狀態。在淋雨試驗時，正對排氣裝置的淋雨架噴頭將大量水流灌入車體內部，此時表現為漏水量大且急等特點。
對于該問題，建議停止淋雨試驗，防止水大量流入客室內部，進入攝像頭及動態地圖等部件的電氣元件。在安全作業情況下，登上車輛頂部，拆下廢氣排放裝置，取出廢氣排放裝置的內罩，檢查內罩兩側的合頁是否能夠開關自由，如出現卡滯或不順暢的情況，需要更換新的內罩。
?。?）在空調機組安裝時，空調機組兩側各有2個定位孔，位于安裝吊耳旁，在安裝時，空調定位孔與車體頂部預留孔位一一對應。該孔位與車體預留孔位對應時，空調8個安裝吊耳與車體可以保持較高的平面度。南寧地鐵2號線車輛在淋雨試驗過程中，淋雨試驗進行了1 min后，側頂板處出現了大量的溢水，水流直接從側頂板側面上的動態地圖流下。此時，雖及時關閉淋雨系統，但由于水量太大，動態地圖接頭處進水導致電線短路，動態地圖被燒毀。在分析原因時，發現有2個車體空調定位孔與客室內部是連通的。經與車體焊接人員分析，此為焊接人員在開孔時，未觀察注意風槍進給深度，導致車體空調定位孔過深，與車體客室內部相連，在淋雨時，雨水直接進入客室內部，從側頂板處流入客室內部。
該類情況發生次數較少，主要原因是焊接人員作業時未仔細觀察鉆頭進給深度，導致客室型材被打穿，此時可以在車頂焊接一塊型材，進行補孔，并重新進行淋雨驗證。
4 結語
本文通過對地鐵車輛試制組裝現場發現的一些問題，針對車頂結構及空調密封結構進行優化改進，在地鐵車輛組裝和設計時有效地解決空調機組頂部排水、客室漏水的問題，從源頭上清除問題，空調機組漏水問題在后續項目得到有效解決，極大地提高了車輛出廠質量。
參 考 文 獻
[1]李啟俊.南京地鐵車輛空調機組漏水問題分析與對策[J].北京：現代城市軌道交通，2009（3）.
[2]張寶霞.鐵道車輛制冷與空氣調節[M].北京：中國鐵道出版社，2005.
[3]袁秀玲，田懷璋，張華俊.制冷與空調設備[M].西安：西安交通大學出版社，2001.
[責任編輯：陳澤琦]
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14814468.htm
