高速列车热泵技术研究

目前高速列车空调大多为单冷机型。为了满足冬季制热需求,本文设计了新型高能效比高速列车热泵空调:机组为双独立循环系统,蒸发器交叉布置,设计优化了冷凝器结构参数;采用自制卧式补气增焓压缩机,通过优化管路布置使得热泵机组制热和制冷时均使用补气增焓,名义制冷能效提高约20%,低温工况下大幅度提高制热能力;热泵机组采用大中间流量四通阀逆向除霜,一系统高频制热的同时另一系统相对低频除霜,解决了除霜期间向列车舱内吹冷风及化霜速率慢的问题,为高速列车变频热泵空调国产化提供推动力。

雾化方式对移动空调免排水能力及其性能的影响

现有移动空调中通常利用打水轮的离心雾化作用将冷凝水抛洒至冷凝器高温翅片上,受热蒸发后经排风管排出,但是其雾化能力有限,在高湿工况下仍需进行人工排水。研究提出了一种新的雾化方式(微孔高速射流撞击雾化/喷管雾化),在高湿工况(t=27℃、RH=90%)下进行了免排水能力及移动空调性能测试,对比了打水轮雾化与微孔高速射流撞击雾化这两种方式对移动空调冷凝水排除能力及制冷系统的影响。结果表明,相较于不打水而言,采用喷管雾化制冷量增加了3.16%(打水轮1.77%)、EER增加了11.70%(打水轮6.62%),能做到24 h不停机连续运行(打水轮6 h)。因此采用喷管雾化在提升整机能效和免排水能力方面更具优势。

大功率离心式制冷压缩机异步电机无速度传感器直接传动控制研究及应用

离心式制冷压缩机领域异步牵引电机通常不安装转速传感器,开环的恒压频比(V/F)控制模式无法很好地应对负载及母线电压的波动,因此,采用无速度传感器闭环控制实现机组的安全可靠运行十分必要。文章介绍了异步直驱系统基本原理,对大功率高速异步直驱系统无速度传感器闭环矢量控制技术进行研究,运用异步电机分段无速度控制的策略,最后通过装机试验验证了该方案的有效性。

基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量调节器

针对采用V/v牵引变压器供电的高速铁路给电网带来的电能质量问题,提出一种谐波负序调节器并进行了深入研究,包括其主电路拓扑结构和控制方法。主电路由多个单相H桥直流侧相连,构成背靠背结构,然后通过单相多绕组变压器接入牵引网。给出了调节器的控制策略,包括整流侧定直流电压控制策略和逆变侧定有功功率输出控制策略,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的主电路拓扑结构和控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,调节器实现了负序和谐波的综合补偿。

一种铁路功率调节器的改进单周控制方法

为了治理高速铁路机车引起的电能质量问题,维持一个清洁安全的电网,文中讨论了一种先进的铁路功率调节器。针对高速铁路机车的随机性和快速性,提出了一种基于等效负载电阻电压前馈控制的改进单周控制方法。通过等效负载电阻电压前馈控制的方法,可以实时跟踪机车负载的变化,能有效提高控制系统动态响应性能。通过单周控制对直流侧电压进行闭环比例—积分控制,可以稳定直流侧电压,以保证铁路功率调节器的正常、可靠工作。为了克服死区时间对单周控制补偿精度的影响,采用一种死区补偿方法对死区进行了有效补偿。最后,通过仿真和实验验证了所提出控制方法的正确性,有效地改善了牵引供电网的电能质量水平。

采用V/v变压器的高速铁路牵引供电系统负序和谐波综合补偿方法

为解决高速铁路牵引供电系统中的负序、谐波电能质量问题,提出采用铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)进行负序和谐波电流综合治理。RPC包含共用直流侧电容的背靠背形式的两变流器,控制其功率能够实现负序补偿和谐波抑制。分析RPC的基本结构和补偿原理后,提出三相V/v变压器下负序和谐波补偿电流检测方法,为保证RPC直流侧电压稳定和实现负序和谐波补偿,提出RPC直流侧电压和两变流器电流控制策略。最后,进行仿真验证。仿真结果表明,在该文提出的负序和谐波检测方法及控制策略下,RPC具有良好的负序和谐波补偿性能。

大功率混合型电气化铁路功率补偿装置

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的负序、谐波等电能质量问题,提出一种新型混合电能质量补偿系统。该系统主要由铁路功率调节器(RPC)、晶闸管控制电抗器和三次滤波器组成。为了达到负序与谐波综合治理的目的,首先采用无源装置分别给两个供电臂补偿固定容量的容性与感性电流来改变两供电臂电流相位差,然后RPC根据补偿情况来转移相应量的有功、补偿余额的无功并补偿指定量的谐波,这样大大减小了有源部分的容量,节省了成本,提高了系统的可靠性。考虑到电流内环指令信号的交流特性,故采用了一种模糊递推PI控制方法并能够很好地消除稳态误差,并提高系统的动态性能。根据补偿要求设计了补偿装置参数,最后仿真与实验结果验证了本文研究内容的正确性。

基于铁路功率调节器的高速铁路牵引供电系统储能方案及控制策略

针对高速铁路牵引供电系统中大量再生制动能量不能得到有效利用的问题,提出一种基于铁路功率调节器(RPC)的牵引供电系统储能方案及其控制方法。首先,研究牵引供电系统储能方案的拓扑结构,分析四种典型工况下系统的能量传输特性;接着,分析RPC动态补偿电能质量的基本原理,并提出一种计及储能装置的RPC控制策略;然后,研究基于电流闭环的储能装置控制策略;最后,通过仿真算例证明本文所提出储能方案和RPC控制策略的正确性和可行性。结果表明,所采用的储能方案能有效回收利用高速铁路牵引供电系统产生的再生能量,所提出的RPC控制策略能更好地解决储能装置接入牵引供电系统后的负序和谐波电流补偿问题。

一种适用于高速电气化铁路的混合型功率调节系统及其容量分析

随着交流电力机车的广泛使用,牵引网负序和过分相问题日益突出,采用配置铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）的同相供电系统是一种可行方案.为了提高该方案中功率调节系统的性价比,本文提出了一种适用于同相供电系统的新型混合铁路功率调节器（hybrid RPC,HRPC）.与传统RPC相比,该系统变流器的端口电压更低,从而大幅降低了有源部分的容量.文章详细描述了系统的拓扑结构、补偿原理,给出了关键参数的设计方法,并对HRPC的容量进行了系统分析.研究结果表明,在完成相同补偿任务的前提下,所提HRPC变流系统的容量将比传统RPC降低46%-50%.所得结论通过仿真得到了验证.

武汉铁路局高速动车组集中空调冷凝水中嗜肺军团菌污染现状及分析

目的调查武汉铁路局高速动车组集中空调冷凝水中嗜肺军团菌的污染状况。方法对2014年和2015年共采集的138份高速动车组集中空调冷凝水水样按标准方法进行嗜肺军团菌培养分离和鉴定。结果高速动车组集中空调冷凝水中均未检出嗜肺军团菌,合格率为100%。结论武汉铁路局高速动车组集中空调冷凝水未受到嗜肺军团菌的污染,但仍应加强集中空调定期监测,以保障旅客健康和铁路运输生产安全。

空调压缩机滑片用低成本GDL-4高速钢与M2钢耐磨性对比

滑片是空调压缩机的核心零件,要求其材料有较高红硬性及耐磨性,对低成本GDL-4高速钢与M2钢分别在软氮化和未经软氮化的处理状态下,进行300 N载荷的耐磨性对比试验。结果表明:在未经软氮化状态GDL-4高速钢的耐磨性稍低于M2钢;而经过相同的软氮化工艺后,GDL-4钢的耐磨性能略好于M2钢;GDL-4高速钢和M2钢软氮化渗层厚度相当,且GDL-4高速钢渗层的外层硬度高于M2钢。

空调安装方式优化对列车气动特性影响研究

基于三维、不可压和定常N-S方程的数值模拟计算方法,从空调机组的安装位置和高度等2个方向着手,分析不同方案下列车运行时的气动特性。研究结果表明:当头车空调位置远离车头、尾车空调位置靠近车尾时列车总阻力最大,较之其他方案大2.66%左右;空调阻力随着车体高度增加而逐渐减小,当车体增加高度达到350 mm时,3节车总阻力下降7.55%,但与此同时,列车在横风环境下运行稳定性变差。

列车空调出风口导流板高度对冷凝风量影响研究

高速列车运行过程中空调系统冷凝风量会出现下降趋势,导致空调散热困难甚至停机。基于三维非定常不可压缩雷诺时均N-S方程,采用k-ε湍流模型和DDES方法,研究导流板高度对冷凝风量的优化效果,同时分析了不同导流板高度下阻力的变化规律。研究结果表明:在出风口外侧安装锲状导流板对缓解冷凝风量随车速快速下降的情况有显著效果。导流板通过改变出风口处流动结构,扬起车侧的高速气流形成负压区,达到缓解风量下降的目的。导流板高度直接决定了冷凝风量的大小,导流板越高,冷凝风量越大,但同时也会带来阻力增加的问题。综合考虑,导流板高度取45 mm即可有效改善冷凝风量下降的问题,同时阻力增幅相对较小。

车速对高速列车司机室空调冷凝风量影响研究

列车高速运行过程中,伴随列车行驶产生的列车风会对车体表面设备产生强烈的空气动力学扰动。空调系统普遍安装于车体表面,受列车风干扰严重,导致热交换效率降低、冷凝器温度升高、空调停机等一系列问题。采用大涡模拟(LES)方法,对不同车速下高速列车司机室空调冷凝风量及流场特性展开研究。研究结果表明:随着车速增加,空调冷凝风入口处压力下降,出口处压力上升,导致空调冷凝风量产生较大幅度下降。

空调压缩机滑片用GDL-4高速钢与M2钢氮化后不同载荷下耐磨性能的对比分析

空调压缩机滑片对制造材料的红硬性和耐磨性能有较高要求,生产中通常采用高速钢+表面氮化处理工艺制造。本文将研发的GDL-4高速钢与M2钢在同一软氮化工艺下,分别在300 N,400 N和500 N的载荷下进行摩擦磨损试验,对比其耐磨性。结果表明:相同软氮化工艺条件下,GDL-4高速钢在各个载荷下的耐磨性能均优于M2钢,钢氮化后的表层硬度对其耐磨性有明显影响。

空调翅片用精密高速伺服数控冲床辅助机构设计

为了实现翅片高速冲压的自动化要求,设计了一套精密高速伺服数控冲床辅助机构。重点介绍了辅助机构的整体设计及开卷、浸油、送料、拉料、吸附和集料等装置的设计。通过分析悬臂式结构和开卷张力形成特点,设计出由减速电机、开卷滚筒和装料轴组成的开卷装置;为满足铝箔上油和去除多余油料的要求,设计出一款由辊轴和毛毡组成的浸油装置;为满足冲压初期送料要求,对辊轴送料精度进行分析后设计出由空心辊轴、伺服电机和气缸组成的送料装置;为了满足能够冲压不同翅片要求及避免铝箔涂油后由于粘连现象不利于送料的情况,设计了一个拉料步距可调的拉料机构;根据压差吸附原理、翅片和换热器外形特点,设计出能够吸附和收集翅片的吸附装置和集料装置。

改善壁挂式变频空调器高风速档凝露现象的研究

凝露问题对空调的舒适性有重要影响,本文针对壁挂式变频空调高风速档下的凝露问题产生的原因进行了分析,并提出了有效的改善方法。

高速纸机毛毯保洁剂的应用

首先介绍高速纸机毛毯保洁剂的组成、分类及添加方式,随后阐述了制订高速纸机保洁方案需要考虑的问题以及使用效果的评价方法,最后阐明了高速纸机毛毯保洁剂应用的发展方向。

精密高速伺服数控冲床主机结构设计

为了实现空调翅片的精密高速冲压,设计了一款精密高速伺服数控冲床用主机结构。重点介绍了冲床主机的整体设计、床身结构设计、传动系统的设计、闭合高度调节系统的设计和液压系统的设计。通过分析开闭式机身结构优缺点、铸造结构特点、球墨铸铁材料特性和框架结构床身的受力特点后设计出整体框架闭式球墨铸铁铸造结构的床身;为了满足翅片高速冲压和大冲压力的要求,设计出采用齿轮增力的伺服电机驱动的传动系统;根据螺旋传动的特点,设计出由伺服电机、调节螺杆组成的闭合高度调节机构;为了实现滑块平衡施压、缓冲保护床身及提模换模的作用,设计出一种液压过载保护系统。设计计算表明,该冲床主机的床身具有较高的强度和刚度,传动系统、闭合高度调节系统和液压系统满足冲床生产翅片的动作要求。