地铁车辆空调自动化控制.ppt

项目六、空调装置的自动化控制(一)
模块九、空气调节系统
六、空调装置的自动化控制(一)
城轨车辆空调装置以自动控制为主,在自动控制部分发生故障时,采用手动调节装置。
城轨车辆空调系统的自动化包括:
1、制冷剂供液量的自动调节
2、压缩机制冷量的自动调节
3、被冷却对象温度工况的自动控制
4、自动保护装置
(一)制冷剂供液量的自动调节
(一)热力膨胀阀
在制冷系统中,能够按一定需要向蒸发器中供
应液体制冷剂的设备,总称为流量控制设备。
自动调节流量的设备很多,对蒸发器供液量的
自动调节通常用热力膨胀阀。
热力膨胀阀也称自动膨胀阀,它除了利用蒸发器
出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量外,还
对高压液体制冷剂起节流降压作用,使制冷剂一出阀
孔就沸腾膨胀为湿蒸气,故也称节流阀。
(一)制冷剂供液量的自动调节
1、内平衡式热
力膨胀阀
热力膨胀阀按
平衡方式的不同,
可分为内平衡式和
外平衡式两种。
热力膨胀阀
(一)制冷剂供液量的自动调节
内平衡式热力膨胀阀的结构,它是由感温包、毛细管、膜片、顶杆、阀座、阀针及调节机构等组成。
膨胀阀接在蒸发器的进口管上。
热力膨胀阀结构
(一)制冷剂供液量的自动调节
感温包感受制冷剂离开蒸发器时的温度,与其温度相对应的饱和压力P1经毛细管传至膨胀阀上部的膜片上,使膜片有一向下的推力 F1=P1·A ,(A为膜片受压面积),作用方向使阀门向开启方向移动,膜片下面所承受的力有两个:一是经过阀门节流后制冷剂的压力F0=P0·A;另一个是弹簧力F2。这两个力的作用方向是使阀门朝关闭方向移动,这些力应当平衡,即F1=F0+F2,此时膜片不动,阀针孔的开启度不变。
内平衡热力膨胀阀
膨胀阀的工作原理:利用F1力的变化来改变针孔的开启度,从而改变制冷剂的流量,实现自动调节。
当蒸发器的供液量较少时,蒸发器出口蒸气的过热度增大,使感温包中蒸气温度升高,压力增大,F1> F0+F2,迫使膜片向下弯曲,通过顶杆,使弹簧压缩,因而阀孔开大,供液量增加;反之供液量较多时,出口蒸气过热度减小,感温系统中的压力降低,F1< F0+F2,针阀受弹簧的压力而自动将阀孔关小,供液量减少。热力膨胀阀对于蒸发器的负荷的变动,是通过感温包和蒸发器内的压力,不断地传递给预先调好的弹簧上,根据给定的过热度来调节制冷剂的流量,最大限度的发挥蒸发器的能力。
(一)制冷剂供液量的自动调节
2、外平衡式热力膨胀阀
当蒸发器盘管较长,制冷剂在盘管中流动阻力引起的压力降较大时,蒸发器的进口和出口将有较大的压力差,如仍采用内平衡式膨胀阀,将增加阀门的关闭过热度,导致热力膨胀阀供液量不足,就应采用外平衡式热力膨胀阀。
(一)制冷剂供液量的自动调节
外平衡式热力膨胀阀的结构与内平衡式基本相同,只是它的膜片下方不与供入蒸发器的制冷剂接触,而是设有一个空腔,用平衡管与蒸发器出口连接。所以膜片下面承受的压力不是节流后蒸发进口的压力P0,而是出口压力P01,其调节特性就不受盘管中由于流动阻力所引起的压力差的影响。所以在蒸发器冷却盘管较长,阻力损失较大,应采用外平衡式热力膨胀阀。
外平衡热力膨胀阀
车辆空调装置经常应用的制冷量调节方法有压缩机启停控制,压缩机运行台数控制及采用变频调速几种方式。
1、压缩机启停控制
压缩机启停控制是最简单的制冷量调节方法,用低压继电器直接控制压缩机的启停,这种调节方法适用于热负荷变化不太剧烈的场合。如果热负荷变化过大、过频,会造成压缩机频繁启动,电机过热和运动件过度磨损,引起温度的较大波动。
(二)压缩机制冷量的自动调节
2、压缩机运行台数控制
在单元式空调装置中,如果有两套空调机组,共有四台压缩机,可以根据热负荷的变化,改变投入运行压缩机的台数来实现制冷量的调节。
3、变频调速控制
压缩机的制冷能力与其转速成比例,可以通过改变转速实现制冷量的调节。变频调速是采用变频器改变电机的输入电压,使转速平滑改变,是一种最方便和理想的变速能量调节方式,随着电子工业的发展,制冷及空调装置中已大量采用。
(二)压缩机制冷量的自动调节