南宁地铁车辆空调机组漏水分析研究及对策

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　　【摘 要】南宁地铁2号线新造地铁车辆在进行高速动调时，车辆客室内部回风口及送风口格栅处有大量水珠，滴到客室座椅与地板上。文章从排水设计、安装工艺、密封技术、淋雨试验等多个角度找出可能的漏水点，对漏水点进行分析处理，提出空调漏水修复方案及后期设计改善建议。
　　【关键词】空调机组;回风口;“V”形密封胶条;西卡胶268;废气排放装置
　　【中图分类号】U270.383 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）05-0105-03
　　 南宁地铁2号线车辆为标准B型地铁车辆，每节车厢顶部配备有2台KG35G型空调机组，单台空调机组制冷量为35 kW。司机室采用通风单元通过支风道与相邻客室空调风道相连，通过通风单元内部的通风机从客室风道向司机室内引风，实现司机室内部的空气调节。空调机组的结构形式为车顶单元式，安装在车顶1/4、3/4处。机组从箱体底部回风，底部送风，新风从机组两侧导入。新风和回风在回风腔内混合后，经蒸发器冷却后通过送风机送入客室内，使室内温度缓缓下降，并使其维持在干球温度为24～28 ℃，相对湿度为50%～70%，对人体较舒适的范围内。空调机组的冷凝水通过机组底部的排水孔直接排至车顶。空调机组的室外冷凝风从机组两侧面进入，通过冷凝器后，再从机组顶部向上排出。
　　 空调机组分为蒸发单元及冷凝单元。蒸发单元主要包含离心风机、蒸发器、混合风滤网、新风阀、回风阀、新风口及新风滤网、新风温度传感器、送风温度传感器、节流装置、空气净化器等。冷凝单元主要包含压缩机、轴流风机、冷凝器、制冷管路、干燥过滤器、视液镜、逆止阀、压力开关、气液分离器等。
　　1 空调机组在客室内部漏水的原因分析及对策
　　 在车辆运营过程中，空调机组回风口及送风口处常出现滴水的情况，地铁车辆客室内部滴水会影响乘客乘车舒适度。在车辆试验阶段，空调滴水严重时，可能进入电器元件内部，影响行车安全。
　　 在南宁地铁新造车辆进行80 km动态调试试验时发现，部分车辆出风格栅出风处或回风格栅回风处出现不同程度的滴水现象，且该现象在进行车辆动态调试时反复出现，但查找淋雨试验记录发现在前期进行淋雨试验时，并未出现客室空调漏水的情况。在出现该问题之后，使用牵引车将地铁车辆再次拖入地铁车辆专用淋雨架，进行漏水试验。根据试验要求，使用2.5 kPa的水压进行静态淋雨5 min，并外接高压对车辆通电，此时空调开启制冷模式，一段时间后发现，空调出风格栅及回风格栅处出现滴水的现象。经过分析发现，空调漏水与车辆空调开启制冷模式有关。当空调运行时，车顶回风口处空气压力要小于空调机体内侧压力，该处形成的负压导致车体顶部的冷凝积水被反吸至回风口处，致使车顶积水与冷凝水进入机组内部，从回风口处溢出。之后对漏水点一一排查，在排除车门密封胶条漏水及铝合金车体漏水等原因后，初步确定为空调机组与车顶法兰口处密封不到位，车顶积水无法顺畅排走等原因，最终导致空调机组冷凝水经空调底部排水口排至车顶后被反吸至回风道，进入客室回风口处。
　　2 优化改进措施
　　（1）使用2.5 T吊带将空调机组吊装后发现，车顶上有大量的积水沉积，空调顶部的冷凝积水主要依靠车顶自身的弧度从车顶两侧的排水沟向外排走，当使用水平尺测量车顶水平度时发现，车辆车顶未设置有从两侧向下的明显坡度，在送风口及回风口法兰处有多处明显低洼处，车顶由多块板材焊接而成，存在多处焊缝，而焊缝的突起明显高于车顶正常平面，导致车顶有多处洼地出现积水，排水不畅。在车体车顶弧度设计时，可适当考虑车顶带有较小的从两侧朝下的弧度，即车体水平面向两侧具有3‰的坡度，利于车頂积水依靠自身重力向两侧排出。同时，车顶焊缝偏高，可以设置竖向的排水槽，便于积水通过排水槽向外流至车辆端墙的雨水槽内。
　　（2）在检查车顶“V”形密封胶条时，发现胶条内侧均有水珠，同时车顶法兰口内侧表面也有大量水珠附着。空调下方的出风口与车体间法兰口采用两橡胶条密封。检查“V”形密封胶条的安装工艺要求时发现，安装采用的密封胶条为一捆100 m长的橡胶条，作业员工根据法兰口的长度进行自行截断，然后将“V”形密封胶条扣压在车体法兰口上，在密封胶条合拢处使用乐泰胶进行黏接，防止车顶的冷凝水通过断口处回流进入空调机组。该密封方式有以下几个缺陷。首先，操作人员使用剪割工具裁剪“V”形胶条时，人工操作时存在偶然性，即“V”形胶条接口处不平整，易出现端部不平齐的情况，对接时存在喇叭口。其次，使用“乐泰”胶黏接胶条断开处，由于后期车辆运行时，长期处于挤压的状态，“乐泰”胶水黏接力度不够，容易裂开，且“乐泰”胶水为黏接胶，无法起到密封的作用。
　　 改进方法：对现有“V”形密封胶条进行涂胶密封处理，取出“V”形密封胶条，在胶条内侧涂抹“德邦”高黏度胶水，使其能够与车体法兰框贴合紧密，然后在“V”形胶条与车顶空隙处四周使用胶枪注射西卡胶268，再经过24 h的恒温恒湿等待时间，以保证西卡胶的密封功能，同时在“V”形胶条接口处使用西卡胶进行黏接处理，保证接口处无明显缝隙。
　　 由于改方案仅为临时处理方法，后期项目及车辆维保时，建议更改“V”形密封胶条的结构。根据车顶出风口与回风口的尺寸，将胶条制作成一体成形无缝隙的结构，以避免人工裁剪的偶然性。安装时，可直接嵌入车体顶部法兰口，保证车顶空调的积水不会因为断口开裂，从断口处流入空调机组回风口处。
　　（3）对空调密封性进行研究，空调下部粘贴一层厚度为15 mm的方形橡胶块，利用空调自身的重力，挤压车体顶部法兰口处的“V”形密封胶条达到密封效果。在进行空调密封测试时，使用游标卡尺测量“V”形密封胶条圆弧处的厚度为6 mm，经过使用6～12 mm厚度不一的密封胶条进行多次试验发现，由于空调外形尺寸（3.5 m×1.9 m）较大，空调机组通过8颗M12×45的螺栓固定在车顶上方，但由于各安装座在焊接时会存在误差，安装座的上表面难以控制在同一水平面，空调机组送风口尺寸为920 mm×260 mm，密封区域较大。安装后，空调机组容易与车体形成一个较小角度，导致空调四周的角度存在高低不平的状况。此时，将导致两密封胶条未变形到一定程度，无法形成有效密封。 　　 使用ANSYS仿真软件进行力学实验分析，以及使用不同厚度的“V”形密封胶条进行试验发现，当“V”形密封胶条厚度为8～10 mm时，此时密封效果较佳，同时“V”形密封胶条也不可太厚，否则会导致空调被垫起，安装螺栓无法形成有效力矩，建议更改“V”形密封胶条厚度为8 mm。
　　（4）地铁车辆在进行淋雨试验时，通常分为两种情况：①在静态条件下，车辆不通电，此时使用2.5 MPa水压进行淋雨，主要检测车顶空调安装孔与定位孔是否漏水，以及车体、车门等部件的密封性。②车辆激活，受电弓不升起取电（淋雨架处无DC 1 500 V高压线路），车辆使用蓄电池箱内的DC 110 V蓄电池进行供电，此时，可以进行制动、照明等紧急措施。由于淋雨架处无DC 1 500 V高压线路，受电弓无法升起取电，此时空调只能开启正常通风模式，功率达不到制冷状态，无法模拟车辆真实运行状态。
　　 建议在车辆淋雨试验时，利用淋雨架泵房的电源，外接AC 380 V高压电到空调控制盘，使单台空调机组4台压缩机全部运行，空调开启100%制冷模式，并提前开启15 min。此时，空调车顶存在部分积水且空调内部形成负压，可较真实地模拟车辆运行情况。
　　（5）空调两侧底部设置有多个直径为10 mm的冷凝水排水孔，在排水孔下方粘贴了10 mm厚的保温棉，用于吸附飞溅的水珠，在车辆正线运行时，车辆在不同坡度的路面行驶时，车顶上部积水在振动失重条件下容易向上飞溅，进入空调机组内部，因此建议在排水孔末端缩口配置逆向半截止球，冷凝水利用自身重力，打开逆向半截止球阀门，当车顶积水飞溅时，由于有一片阀门遮挡，所以可有效阻止积水飞溅到空调机组内部。
　　3 空调机组其他漏水情况的原因分析及对策
　　（1）为了维持客室气压正常，在车辆顶部两侧设置了4个废气排放装置，并沿车体的中心線对称放置，利用空调机组向客室内部送风，在客室形成正压，此时排气装置的调节合页由于压力向外张开，向外排气，客室内部正压越大，排气装置的合页开度越大。当空调机组不向车内送风时，排气装置在合页弹簧的作用下，自动合拢。由于排气装置采用合页进行开关，当合页的弹簧失效时，此时排气装置为常开状态。在淋雨试验时，正对排气装置的淋雨架喷头将大量水流灌入车体内部，此时表现为漏水量大且急等特点。
　　 对于该问题，建议停止淋雨试验，防止水大量流入客室内部，进入摄像头及动态地图等部件的电气元件。在安全作业情况下，登上车辆顶部，拆下废气排放装置，取出废气排放装置的内罩，检查内罩两侧的合页是否能够开关自由，如出现卡滞或不顺畅的情况，需要更换新的内罩。
　　（2）在空调机组安装时，空调机组两侧各有2个定位孔，位于安装吊耳旁，在安装时，空调定位孔与车体顶部预留孔位一一对应。该孔位与车体预留孔位对应时，空调8个安装吊耳与车体可以保持较高的平面度。南宁地铁2号线车辆在淋雨试验过程中，淋雨试验进行了1 min后，侧顶板处出现了大量的溢水，水流直接从侧顶板侧面上的动态地图流下。此时，虽及时关闭淋雨系统，但由于水量太大，动态地图接头处进水导致电线短路，动态地图被烧毁。在分析原因时，发现有2个车体空调定位孔与客室内部是连通的。经与车体焊接人员分析，此为焊接人员在开孔时，未观察注意风枪进给深度，导致车体空调定位孔过深，与车体客室内部相连，在淋雨时，雨水直接进入客室内部，从侧顶板处流入客室内部。
　　 该类情况发生次数较少，主要原因是焊接人员作业时未仔细观察钻头进给深度，导致客室型材被打穿，此时可以在车顶焊接一块型材，进行补孔，并重新进行淋雨验证。
　　4 结语
　　 本文通过对地铁车辆试制组装现场发现的一些问题，针对车顶结构及空调密封结构进行优化改进，在地铁车辆组装和设计时有效地解决空调机组顶部排水、客室漏水的问题，从源头上清除问题，空调机组漏水问题在后续项目得到有效解决，极大地提高了车辆出厂质量。
　　参 考 文 献
　　[1]李启俊.南京地铁车辆空调机组漏水问题分析与对策[J].北京：现代城市轨道交通，2009（3）.
　　[2]张宝霞.铁道车辆制冷与空气调节[M].北京：中国铁道出版社，2005.
　　[3]袁秀玲，田怀璋，张华俊.制冷与空调设备[M].西安：西安交通大学出版社，2001.
　　[责任编辑：陈泽琦]
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