轨道车辆空调低压保护方法与流程

本发明属于轨道车辆空调设备技术领域，具体涉及一种轨道车辆空调低压保护方法。

背景技术：

轨道车辆现用的大部分空调主要仍为定频空调，其低压保护方法主要为硬件并采用低压开关，通过软件对低压开关的动作保护次数进行次数记录、故障锁死和故障清零等来实现制冷系统的低压保护。

在外温较低的春秋过渡季节制冷，制冷时车内设定温度偏低和/或空调滤网脏堵导致送风量太小等原因，会使得空调机组的蒸发温度低于水的冰点，蒸发器出现结霜，进而低压开关动作

上述的低压保护方法只能尽量避免系统被低压保护锁死，但是其保护都是基于低压开关已经发生动作的情况下的，未对制冷系统的运行进行预判性的自动控制以提前调节避免低压开关动作，此时制冷系统可能已经出现结霜喷水或者最终仍无法避免系统被低压保护锁死。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种轨道车辆空调低压保护方法，通过对新风温度和回风温度进行检测，并根据检测到的温度值打开或关闭旁通电磁阀以及控制压缩机开启或关闭，将空调系统的低压保护措施提前到发生低压故障前，实现显著降低系统低压保护的故障率的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种轨道车辆空调低压保护方法，基于具有低压压力开关和旁通电磁阀的空调机组，所述低压压力开关设置在空调机组中压缩机的吸气端，所述旁通电磁阀的两端借助管路分别与压缩机的排气端和空调机组中蒸发器的输入端相通，其特征在于，包括温度降载进入步骤和温度降载退出步骤，

所述温度降载进入步骤包括：

空调控制系统实时检测新风温度和回风温度，当检测到满足以下任一条件时打开旁通电磁阀：

a.新风温度低于19℃且持续时间t1，t1取值范围为30~60秒；

b.回风温度低于19℃且持续时间t2，t2取值范围为30~60秒；

c.新风与回风温度均低于21℃且持续时间t3，t3取值范围为30~60秒；

所述温度降载退出步骤包括：

当空调控制系统检测到以下条件均满足且旁通电磁阀已持续开启不小于3分钟时允许关闭旁通电磁阀：

a.新风温度高于22℃且持续时间t4，t4取值范围为30~60秒；

b.回风温度高于22℃且持续时间t5，t5取值范围为30~60秒。

本发明的有益效果是：

1、可靠性提升：结合软硬件，通过卸载启动自动控制和温度降载自动控制，将空调系统的低压保护措施提前到发生低压故障前，可显著降低系统低压保护的故障率；

2、耐低温制冷能力提升：将空调的耐低温制冷能力从现有的“外温19℃以下禁止启动制冷”，拓宽到“外温10℃以下禁止启动制冷”；

3、蒸发器防结霜喷水：通过温度降载自动控制，在蒸发器发生结霜前进行预调节（提前打开旁通电磁阀或主动关闭压缩机一段时间），可避免蒸发器结霜以及结霜导致的低压开关动作保护和化霜时局部风速过高导致的喷水问题；

4、当制冷系统确实出现制冷剂泄露等问题时，低压开关保护逻辑则能很好地将系统锁死进行保护；

5、卸载启动自动控制、温度降载自动控制、低压开关保护自动控制三者互补，对轨道车辆空调的制冷系统起到整体全方位、系统性的低压保护。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明中空调机组的结构示意图；

图2是本发明中卸载启动步骤的流程图；

图3是本发明中温度降载步骤的流程图；

图4是低压开关保护步骤的流程图。

在附图中：1是低压压力开关，2是分液器，3是压缩机，4是高压压力开关，5是冷凝器，6是冷凝风机，7是干燥过滤器，8是热力膨胀阀，9是蒸发器，10是蒸发风机，11是旁通电磁阀。

具体实施方式

参见附图1，本发明提供了一种空调机组，空调机组中包括送风机、压缩机3、冷凝器5、冷凝风机6、蒸发器9和蒸发风机10以及配套管路，其中在压缩机3的吸气端的管路上设有低压压力开关1，在压缩机3的排气端的管路上设有高压压力开关4，在连接冷凝器5和蒸发器9的管路上设有干燥过滤器7，在连接干燥过滤器7和蒸发器9的管路上设有热力膨胀阀8，在连接热力膨胀阀8和蒸发器9的管路上设有分液器2，在连接压缩机3的排气端和蒸发器9的输入端的管路上设有旁通电磁阀11（管路的一端旁通到连接热力膨胀阀8和分液器2的管路中）。同时在空调机组内设置了回风温度传感器和回风温度传感器。

本发明的方法基于上述的空调机组，参见附图3，通过温度降载实现低压保护，具体包括温度降载进入步骤和温度降载退出步骤。

温度降载进入步骤包括：

当空调控制系统检测到以下3个条件中的任一条件满足时打开旁通电磁阀11。

a.新风温度低于19℃持续时间t1，t1优选取值范围是30~60秒。

b.回风温度低于19℃持续时间t2，t2优选取值范围是30~60秒。

c.新风与回风温度均低于21℃且持续时间t3，t3优选取值范围是30~60秒。

打开旁通电磁阀11是为了将排气直接旁通到蒸发器9内以显著提高蒸发压力（低压压力）避免蒸发器9结霜致低压开关动作。

条件a和b中，设置“新风或回风温度低于19℃持续一段时间则打开旁通电磁阀”来源于既有铁路主干线空调为了避免蒸发器结霜导致低压压力开关保护，在控制逻辑上设定当新风或回风温度低于19℃时禁止启动制冷。

条件c中，“新风与回风温度均低于21℃且持续一段时间则打开旁通电磁阀”来源于铁路标准tbt1804中规定空调机组可持续运行的低温工况为：外温21℃，内温（干球/湿球）21℃/15.5℃。

温度降载退出步骤包括：

当空调控制系统检测到以下条件均满足且本次旁通电磁阀11已持续开启一段时间（不小于3分钟）时，允许关闭旁通电磁阀11：

a.新风温度高于22℃且持续时间t4，t4推荐取值范围为30~60秒；

b.回风温度高于22℃且持续时间t5，t5推荐取值范围为30~60秒。

如果空调控制系统一直未检测到满足允许旁通电磁阀11关闭退出的条件而一直处于温度降载进入步骤（即旁通电磁阀保持开启）时，如果机组保持降载运行达到压缩机3已持续工作不小于30分钟时则关闭压缩机3并保持通风，2-5分钟后允许压缩机3恢复启动。

“如一直未检测到允许旁通电磁阀关闭的复位条件，且本次压缩机3已持续工作一段时间则关闭对应压缩机3一段时间”是为了在系统无其他进一步降载措施的情况下，如仍然存在结霜致低压开关动作风险，则在结霜前主动提前关闭，通过一段时间的通风运行来恢复系统。其中因用来进行降载控制的是新风和回风温度，无法做到和制冷系统的蒸发温度或低压压力完全一一对应，故控制逻辑定的是如一直未检测到允许旁通电磁阀11关闭的复位条件，只要压缩机3持续工作满一段时间则对应压缩机3停止运行一段时间。

对各温度检测时均持续一段时间后方才进行相关控制逻辑的执行，原因是：不管是外界还是车内，其温度都是一直在波动变化的，需通过持续一段时间的检测来进行滤波。

“设置旁通电磁阀关闭和开启两者间新风和回风温度的复位回差（即允许旁通电磁阀关闭的温度22℃与旁通电磁阀打开的温度21℃和19℃之间的差值）”和“且本次旁通阀已开启一段时间”是为了避免旁通电磁阀频繁开启和关闭，以便让制冷系统能在模式切换后能达到相对稳定的运行状态。

参见附图2，由于压缩机3启动时造成的制冷系统低压侧短暂抽空，可能导致低压开关动作，因此还包括卸载启动步骤。

卸载启动步骤包括：当空调机组有制冷需求运行制冷模式时，首先运转送风机送风，送风机开启时间t6（开机时首先运转送风机一段时间可以促进蒸发器9内的制冷剂蒸发，提高开机前的系统低压压力）后启动冷凝风机6并同时打开旁通电磁阀11，旁通电磁阀11打开时间t7（旁通电磁阀11和冷凝风机6同时打开一段时间可以让高压侧的制冷剂提前流到低压侧，减弱压缩机3启动时对低压侧的抽空影响）后启动压缩机3，压缩机3启动时间t8后允许关闭旁通电磁阀11（旁通电磁阀11保持开启直至压缩机3启动一段时间后可以让压缩机3卸载启动，加快制冷剂循环，将排气直接旁通到蒸发器内以显著提高蒸发压力，避免压缩机3启动时的低压开关动作，对于旁通电磁阀11还同时用于制冷容量调节的空调，根据制冷需求自动判断是否继续打开或关闭旁通电磁阀11）。

其中，t6的取值范围是5-10秒，t7的取值范围是5-10秒，t8的取值范围是30-60秒。

参见附图4，由于制冷系统的制冷剂泄露也会导致低压开关动作，通过低压保护步骤实现低压保护。

低压开关保护步骤包括：

在空调机组运行过程中，检测到低压压力开关1动作则压缩机3立即停机2-5分钟并保持旁通电磁阀11保持打开状态。

如果在压缩机3的停机时间内低压压力开关1恢复则执行上述停机时间后允许压缩机3启动并记录低压故障次数为1次。压缩机3正常运行时间t9（取值范围为5-15分钟）后则对低压故障次数清零，否则当所记录的低压故障为m次（取值范围为3-8次）时锁死故障。

如果在压缩机3的停机时间内低压压力开关1不能复位，则锁死低压故障并关闭旁通电磁阀11。

空调机组开启后，首先进行模式需求判断（判断是否需要制冷/制暖/通风），当判断需要制冷时首先执行制冷卸载启动步骤，然后正常制冷调节运行。在运行过程中，持续检测是否满足降载或压力保护等条件，如果满足则降载运行或执行压力保护步骤以及持续检测是否满足降载或压力保护退出条件，然后继续保持降载运行或压力保护的执行逻辑（如否）或者转回正常制冷调节运行（如是）。

本发明针对引发低压故障的3种情况，通过压缩机卸载启动、温度降载措施以及低压保护措施，对制冷系统的运行进行预判性的自动控制，以便提前调节避免低压开关动作系统被锁死，从而最大限度地保证系统的可用性。而当制冷系统确实出现制冷剂泄露等问题时，低压开关保护逻辑则能很好地将系统锁死进行保护，三者互补，从而对轨道车辆空调的制冷系统起到整体全方位、系统性的低压保护。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。