地鐵環控系統變頻技術的應用

王明坤（天津市地下鐵道運營有限公司,天津　300222）

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地鐵環控系統變頻技術的應用

王明坤
（天津市地下鐵道運營有限公司,天津300222）

摘 要：當今地鐵處于發展的高峰期，地鐵環控系統如何保證在正常運營以及不影響乘客舒適度情況下，達到節能降耗的目的，是目前研究的熱點，縱觀當代地鐵環控系統，大多的系統中采用變頻技術，使用變頻能夠提高地鐵環控系統的運行效率，從而達到節能減排的要求；其次在地鐵環控系統的各個運行環節，包括通風風機、排熱風機、回排風機、組合式空調機組等采用變頻技術進行控制，可以激發環控系統的巨大潛力，在地鐵環控系統的低壓配電系統提高運行效率并節能降耗的同時，能夠有效提升地鐵運營的乘客體驗。本文在介紹地鐵環控系統的組成以及結構的同時，將變頻技術在地鐵環控中的應用做了介紹。

關鍵詞：環控系統；通風空調；變頻；應用

1　地鐵環空系統的結構組成與設計要點

1.1結構與組成

地鐵環控系統的結構組成，包括通排風以及空調等設備，例如負責通排風的各類風機、風閥以及空調系統的組合式空調機組、水冷冷水機組、風冷冷水機組等，在地鐵環控系統的隧道風機、排熱風機以及組合式空調機組中使用的變頻器，內置具有功率因數校正功能的整流器，同時內置逆變器，還具有其他各種功能作用的控制電路，由MCU根據變風量需求的設計方案對環控系統的設備進行控制，環境溫度、多聯機信息以及室內機的通信同樣也主要依靠該系統實現。壓縮機與風機的驅動控制系統中，無位置傳感器矢量是控制功能實現的關鍵，在高溫、高壓、密封運行空間中能夠盡量減少其影響，實現通風排風以及空調制冷按照環境溫度控制要求運行。

1.2設計要求

地鐵環控設計首先是要保證正常運行期間，乘客的舒適度，而在此基礎上，我們要分析車站公共區域的熱濕負荷變化規律，確定出相應的風機變頻轉速變化規律，針對上述要求，可編程控制器PLC可以選作環控系統的關鍵控制單元，環控控制系統的一般要求，一、地鐵正常運行時對車站公共區域以及隧道進行排熱排濕，保證車站內乘客舒適度的同時，隧道內的熱濕負荷也要符合相關設計規范。此外，對于隧道環控通風以及車站的環控空調系統，如各種送、排風機、排熱風機以及各自的聯動裝置和風閥以及組合式空調機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔等都要求相應的IO接口，該接口能夠與PLC控制系統進行實時通信，將設備狀態和信息傳輸到監控設備中。

2　變頻技術在環控系統中的應用

2.1節能降耗

當今時代國家提倡可持續發展，地鐵環控系統采用變頻技術能夠實現國家能源的可持續利用，同時利用微型計算機進行智能控制，可以實現地鐵環控系統對負載的自動適應和調整，拉高供電電網的功率因數，有效降低能耗。將變頻技術應用到環控供水系統中，水泵揚程與供水流量的需求也可以得到最大程度滿足，供水系統中的節水器，調節水泵轉速與管道水流量的同時，代替傳統的閥門功能，還能夠達到節能降耗的目的。環控系統中的變頻器技術，可以利用網絡對地鐵內的設備能耗進行實時監控，最終可以形成對不同設備用電的數據分析，并將其進行對比，改變控制方法以及程序，在遠程就可以實現故障報警，可以有效減少變頻設備的故障發生率，因此可以減少設備因為故障而導致的能源的浪費，確保地鐵安全運行的同時，實現節能減排的目的。

2.2地鐵熱濕負荷的智能控制

地鐵公共區域的熱濕負荷是隨著客流量、列車運行圖以及氣候不斷變化的一個變量，首先我們要確定上述這行因素引起負荷的波動規律，進而根據這個波動規律我們可以計算出車站公共區域逐時通風量，而利用變頻系統中的溫濕度變送器數據，可以對環控系統中風道的進風以及排風的風量進行檢查和計算，可以根據上述數據對通風空調的系統模式進行定期變更，這樣可以保證地鐵公共區域內的熱濕負荷處于正常范圍。

2.3對環境保護有利

變頻技術引入地鐵環控系統中，可以實現對環境的有效保護，在降低環境污染的同時，可以實現有效的節能降耗。針對環保節能的要求，在環控的變頻設計中，需要將水系統的變流量做相應的改造，這樣在有效節約電能的同時，同時改造后可以使通風空調等設備在最優的狀態下開啟通風制冷模式，這樣做的結果同時順應國家節能的號召。此外利用變頻技術可以實現對空調水系統，包括冷卻塔等的水資源的節約，從而能夠在變流量模式下進行控制，空調水系統中含有很多種類的腐蝕性生物，在流速較低的狀況下對水管的材質具有很大的影響，變流量的控制策略中的冷水機組，利用特殊物質進行改造，這樣的吸收式冷水機組，能夠確保水系統在變流量的情況下運行，實現節能環保的目的。此外還可以降低系統中設備故障的發生。

2.4提高環控系統設備的壽命

利用地鐵內相關風管和水管傳感器的數據分析，可以得到環境控制所需要的各種參數，在環控系統中采用變頻技術，利用微型計算機對系統進行智能控制，可以實現地鐵環控系統對負載的自動適應和調整，拉高供電電網的功率因數，有效降低能耗，同時減小通風空調系統的機械磨損，電機的使用壽命也可以得到延長；另外地鐵環控系統采用變頻技術，還便于工人對環控設備進行維修，同時變頻技術可以對電流限幅、過壓失速以及短路、過壓等實現保護，降低電能以及水資源的消耗，節電器的軟啟動功能也能夠較好的實現，同時空調水流量也可以得到有效調節，減少沖擊的發生。

3　結束語

變頻技術在地鐵環控系統中的使用，可以控制風機進行分級運行，按照不同時間段的需求進行連續變頻運行，在降低地鐵電力以及水資源能耗的同時，使系統設備的使用壽命得到了延長，能量轉化效率也得到了有效提高，在環控系統中發揮著巨大的作用，可以實現對地鐵環控系統的節能減排的目的。

參考文獻：

[1]楊櫻.利用變頻風機進行地鐵環控空調通風的節能運行方案研究[D].天津大學,2006.

[2]韓孟微.昆明地鐵安全門高度對車站氣流影響的模擬研究[D].昆明理工大學,2014.

[3]劉太彪.地鐵綜合監控仿真培訓系統的設計與開發[D].西南交通大學,2014.

[4]蘇銘杰.地鐵環控系統變頻節能研究[D].天津大學,2011.

作者簡介：王明坤（1987-），男，助理工程師，主要從事：地鐵環控系統檢修及故障診斷工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.077