某地铁电客车客室风量不足原因分析

某地铁电客车客室风量不足原因分析

胡继飞

郑州地铁集团有限公司运营分公司  河南省郑州市 450007

1.问题的提出

某地铁线路自2013年开通运营以来，客流量逐年增加，至2021年随着客流量的不断攀高，春秋季客室未启动制冷与制热时，客室内部较闷，空气不流通，风量较小，影响地铁乘坐的舒适度。通过对客室内风量不足情况进行综合数据分析。

2.原因分析

根据空调回风和新风的气流组织，能够影响风量的因素有空调风门的开度、通风机状态、混合风滤网状态、新风滤网状态。

3.客室风量数据分析

3.1客室风量测量方法

空调机组在通风模式下运行，使用风量罩测量单节客室内每段送风口的送风量，合计所有送风量数值即为单节车总送风量。

3.2客室风量统计

2021年4月16日对0108车、0123车、0131车、0138车、0139车送风量进行检测。

现通过改变风门开度及混合风滤网状态、机组状态进行风量统计，结果如下：

1号线电客车单节车正常通风≥8500m³/h，测量结果发现一期电客车通风量较小，一期增购及二期电客车通风量正常。排除混合风滤网及新风滤网状态导致客室风量较小的可能性，随对风门开度及通风机状态进行综合数据分析。

3.2影响因素分析

1. 风门开度

根据最新智能温控软件逻辑，1号线一期电客车风门开度状态为新风门全开，回风门开度为2/3。一期增购及二期电客车风门开度状态为新风门全开。当新风阀和回风阀角度改变时，相应空调的新风量与回风量会相应改变，当风机频率改变时，空调系统的送风量也会相应改变。根据风阀阻力特性，风阀开度在2/3与全开时，风阀阻力变化很小。

通过改变风阀的角度测量风量的变化发现，当新风阀不变的情况下，回风角度在全关闭状态到2/3，送风量增大1668m³/h,变化较大，在回风角度从2/3到全开状态，排除测量误差，送风量大约变化在240m³/h左右，风阀开度符合风阀阻力特性。回风门角度从2/3调节到全开，单节车可以增加240m³/h的风量。

2. 通风机

1号线通风机采用离心式通风机，依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。通风机将混合风送入风道内，风机的功率，扇叶状态也是影响风量的直接原因。

对0104车机组二通风机2更换对比测量发现整体通风量增加332m³/h，排除测量误差，风量有相应增加。测量更换新通风机处两侧送风格栅共10组数据前后对比，发现每组数据增加20-25m³/h，且数据均在110-126m³/h之间。并对0117车12月更换的新通风机进行测量，发现数据也均大于100m³/h。通风机导致风量衰减因素占比较高。现对通风机风量衰减进行理论分析，1号线一期电客车采用的通风机类型如下表：

通风机工作时，空气随着叶轮的旋转被汇集在叶壳中并流向排气口，最后以一定的压力被从排气口压出。通风机每单位时间给予空气的有效功,即在单位时间内克服阻力,输送空气所做的功称为离心风机有效功率,它相当于通风机的输出功率。根据功率P=K×风量Q×全风压。在全风压与系数K一定的情况下，其功率越大产生的风量越大。通风机叶面表面越光滑，在叶片的转动过程中，气流划过叶片的迎风面时所遇到的阻力会小，产生的风量也会增大。对通风机在试验台进行试验用来验证离心通风机衰减原因。

(1)测量通风机参数

将新旧风机在试验台进行测量，并对0104车风机清洗后在试验台进行测量，其参数对比如下表：

(2)通风机参数分析

通过监测试验台数据发现两台通风机三相绕阻都在15.1-15.8Ω之间，但0104车通风机空载功率在928W左右，新通风机1088W左右。清洗后叶片表面光滑，迎风面所遇阻力减少，通风机功率相较之前功率增加37.1W，通风量有增加，但是与新风机功率相差122.5W，叶面灰尘附着程度对于风量影响占比不大，大约在20%。由此可知，对于空调机组风量衰减影响最大的是风机电机本身功率下降导致通风机风量减少。

(3)拆解通风机

对通风机电机进行拆解检查，目视检查定子与转子，未发现明显缺损。用手转动转子，发现电机轴转动内部有轻微异音，轴承长时间工作内部润滑状态下降。为验证轴承对功率下降影响占比，是否机械损耗增加，更换新的轴承，并让轴承充分润滑后在试验台试验。与更换前参数对比如下表：

更换后通风机功率为948W，结果显示轴承对于通风机功率影响较小。通过多项对比，发现导致通风机功率下降的原因为通风机运行时间增长，其无功功率增加，相应输出功率降低。根据功率P=K×风量Q×全风压，功率下降，单个风机产生风量达不到2200m3/h，由以上可以得知，对于通风量下降影响因素中通风机状态占比80%。现在1号线客室空调风量下降的最主要原因是通风机运行时间长，无用功功耗增多，有功功率下降。

四、风量整改方案

通过分析得出，造成客室风量不足的原因为通风机电机运行时间长，电机内部铁损、铜损损耗增加，导致无功功耗增加，效率降低，导致通风机通风量下降。随后结合架修进行整列更换，测量风量有所提升，并进行长期跟踪，在后续使用过程中闷热情况消失，新通风机跟踪使用效果良好。

五、结语

根据客室内部较闷，空气不流通，风量较小，舒适度低的情况，通过线路运行状态跟踪、客室风量测量及系统状态监测，提出更换通风机的解决方案，并结合架修进行更换的措施，随后进行跟踪，车厢内闷热问题逐渐减少，均未收到相关投诉，实践证明，文中提出的改造为空调的通风效果提升发挥关键作用。