地铁列车空调机组性能试验台结构设计
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摘 要：随着城镇化进程的快速发展，城市交通拥堵成了影响城市经济发展的阻碍。而地铁列车以其运输量大，不占用地上空间，安全性高，准时率好的优势成为各城市争相发展的新思路。但随着地铁行业的快速发展，给地铁列车检修带来了空前的压力。而地铁检修过程中地铁列车空调机组性能试验台是检修检测地铁空调机组的重要设备。本文根据地铁空调机组性能检测要求，对空调机组性能试验台的构成、功能、特点及结构设计作了浅析。
关键词：地铁 空调性能试验 结构设计 特点
中图分类号：U70 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0058-02
随着地铁行业的快速发展，地铁检修压力不断增加。在地铁检修中，地铁列车的单元集中空调机组在使用一段时间后需进行性能检测，以检测其制冷效果，检测合格后方能投入使用。本文对空调机组性能试验台进行了简要的浅析，分析其构成及功能。
1 设备构成
空调机组性能试验台主要由台架、回风管路、送风管路、电缆及安装支架、测量传感器、接线箱、电气控制柜及待测空调机组等组成。为便于运输，台架一般由几部分组装而成，台架各侧面开门，门上需有进风风栅及排风风栅，门与台架主体接触面需密封，台架制作时还需考虑管路的固定及电缆、接线箱的安装固定;回风管路又分为回风整流腔、回风风速测量段、回风均流板、回风加热段及各段之间的过渡段;送风管路分为送风支管及送风主管。
2 设备功能
该试验台模拟空调工况，测试其制冷性能，也就是送、回风温差是否能达到8℃～11℃范围，风量是否达到标称值。台架主要是固定空调机组，便于测试。回风整流腔、风速测量段及均流板是使进入空调机组的风的流场和温度场分布均匀，便于温度及风速测量。回风加热段就是将温度较低的空气加热至26℃左右，再经空调制冷后吹送至送风管路排出。
3 试验台设计
3.1 风量设计
以地铁上常见空调机组为例：机组尺寸长3400mm×宽2100mm，制冷量37kW，风量4000m3/h（约1.11m3/s），新风量1300m3/h，空调送风口176mm×210mm*4个，空调回风口830mm×265mm。该空调机组送风风速约为：9.96m/s;回风风速约为5.05m/s。空调机组制冷时正常的循环风为：进风温度控制在26℃左右，则送风温度为18℃左右。
回风管路的风量测定采用管道用风速仪测量，再根据管道截面积可计算出风量，采用铂电阻测量回风温度。风速仪选择量程为0～20m/s，风速控制在10～15m/s，测量点距空调的回风口一端直管长度为5倍的测量段管径D，变径至空调回风口，变径斜度控制在15°以内。由于回风管加热段一般都需风速较慢以保证充分热交换，所以测量段至加热段之间须变径，使加热段管道截面变大，测量点至加热段一端的变径处的直线管长为2倍测量段管径D，至加热段变径斜度控制在10°以内。为使热交换充分，回风加热段的风速最佳控制在2.5m/s内。回风管各段相互关系见图1。
3.2 结构设计
加热段与测量段间设均流板，使风在管道整个空间内均匀流动。由于加热段内加热器功率较大，温度较高，一般与邻段之间加隔热保温层。空调机组性能试验台的送风管路风速无严格控制，一般送风支管可等截面于空调送风口设计，送风主管截面为支管截面之和。但送风管路需加保温层保护防止生成冷凝水，送风主管端部采用软管连接至台架端部，风由端部排风栅排出。各管段连接处需密封良好，与空调机组对接处需加密封圈，防风量损失。
3.3 安装接口设计
在室内有限空间内的空调机组试验台做成整体箱式台架，空调机组置于台架上，送、回风管路藏于台架内，台架上设送、回风口与空调机组对接，送回风口均装铂电阻检测送、回风温度，铂电阻安装处应方便安装检修，送、回风口与空调连接处加密封骨架。加热器整装于加热管段内，易装易拆。接线箱置于箱式台架内，台架上平面对应空调机组设置定位销及定位孔，试验过程中会产生冷凝水，台架上对应空调机组冷凝管处还需设置接水盘，冷凝水从接水盘沥下由水管排至基础下水道。
3.4 管路布置
试验管路集成浓缩在台架内，不影响室内整体布局，整齐美观。现场能提供给回风加热的电容量为18kW，送风量在室内循环后进入回风管。回风测量段截面为260mm2×320mm2，至空调回风口变径加大，斜度15°以内，变径长度100mm，单侧变径宽度25，故试验台连接空调回风口处截面310mm2×370mm2。风速传感器测量点对直线段要求，上游820mm，下游325mm，260mm×320mm截面转换为等截面圆直径162.7mm。实际上游直线段760mm，下游直线段长237mm，测量段管道通风面积83200mm2，计算风速为13.34m/s，孔板通风面积65738mm2，孔板计算风速为16.89m/s。测量段过渡到加热段，变径角度要求控制在10°以内，实际14.5°。加热段截面148096mm2，风速7.5m/s。空调风管是由0.8mm的白铁弯制而成，该试验台作为工业集成设备，送、回风管道采用2mm钢板制作，台架采用3mm钢板制成，并在内部加加强筋。
3.5 控制柜设计
控制柜何用钢琴台外形，显示器于斜面居中布置，按钮及指示灯对称布置于显示器两侧，工控机、打印机及其它电气控制元件置于柜内。
4 结语
本文浅析了铁路空调性能试验台结构、功能以及设计思路。本文设计的试验台较传统试验台材料成本降低，运输成本降低，加工成本降低，且外形更美观齐整。且本文设计的试验台回风采用PTC加热器置于回风管内小范围针对性加温，台架放置区无需特别密封。但尤其结构限制，本试验台进能够实现定性的判断空调制冷性能合格与否，精确度不足以作为试验使用，但完全可以满足地铁检修过程中空调机的性能判定。
参考文献
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