變頻技術在地鐵機電設備中的節能分析

摘 要：科學技術的迅猛發展促進了變頻技術的發展，被廣泛應用到生活和工業中，變頻器成為了電器的一個必備條件。變頻技術在社會工程當中的應用也越來越注重其潛能的發揮，特別是節能功效受到了極大的關注。地鐵機電設備的工作運行是一項消耗非常大的項目，而變頻技術的應用，大大降低了能源消耗，減少了地鐵運行成本。

關鍵詞：變頻技術；地鐵機電設備；節能分析

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0212-01

當今社會能源的耗費越來越大，對環境造成的傷害也是與日俱增，在這種形勢下，變頻技術應時而生。變頻技術的運用是機電設備在能源使用上的一項偉大改革，變頻技術在為設備供應穩定電壓，降低能源消耗等這些方面有著很大優勢，廣受機電設備等有關市場的歡迎。變頻技術具有廣泛的實用性，其發揮著巨大的經濟和環境效益，使得廣泛應用于地鐵機電設備當中。變頻技術的運行模式有所不同，其所產生的效果也存在很大差別，本文針對變頻技術在地鐵環控系統當中的節能應用進行了分析。

1 地鐵換控系統節能原理

變頻技術被廣泛運用于地鐵機電設備當中，其主要原因是節約能源的消耗。

變頻技術的產生在很大程度上改變了人類的生活狀態，除此之外，也給工業生產帶來了巨大的影響。在地鐵系統當中，地鐵環控系統是其重要的一部分，包含車站空調通風系統和隧道通風系統，車站空調通風系統包含：車站公共區域的空調通風系統、設備和管理用房空調通風系統。對一個地鐵車站來說，車站的結構和規模影響著設備和管理用房空調冷負荷，根本不采用變頻控制系統。下面只對車站公共區域空調通風系統的節能原理做解答。

從專業方面的圖紙來看，室外的新風被新風機送到“新回風混合室”，當新風和回風充分混合之后，在“組合式空調機組”的降溫處理下，然后送到站臺等公共區域。“回排風機”將室內的一部分空氣重新送回“新回風混合室”加以利用，其余的一部分被排出室外。地鐵車站空調通風負荷的設計遠期是30年之后，初期運行為3～5年，和遠期相比，客流量要小很多。在節假日和上下班的高峰期客流量差別很大，一年四季的天氣變化也有所不同，一天當中的氣溫和客流量也都存在著巨大差異，車站空調通風設備如果依照一定的功率運行，就會造成能量的浪費，并且致使車站溫度不穩定。因此可以使用變頻控制系統，在空調負荷低的情況下，減少空調風機的轉速，達到減少能量消耗的目的；當空調負荷高的情況下，增加空調風機的轉速，加大冷量。通過變頻控制系統達到調速功能在其他環空系統領域中已經有了先例，但在地鐵機電設備中的應用還處于初級階段。車站公共區域環控系統的消耗會隨著天氣的變化和車站內人員的變化產生變化，所以變頻節能有很大的發展空間。

2 地鐵空調系統的構造和控制方法

2.1 車站通風空調系統的發展現狀

地鐵車站的通風系統經歷了三代的發展：開式、閉式以及屏蔽門三種系統。當今，國內在建的或已經建成的大部分地鐵軌道采用的是屏蔽門系統。例如，西安地鐵除了2號線之外，全都是屏蔽門系統，廣州地鐵除了1號線之外也均采用的屏蔽門系統，此外還有北京地鐵1號線、天津地鐵2、3號線以及在建的深圳地鐵一期工程采用的都是屏蔽門系統。

2.2 定風量運行的缺點

車站冷負荷和空調系統的風量設計都是依照遠期的客流量來計算的，并按照遠期的計算結果對車站制冷、空調和通風設備進行設置。遠期來看，車站負荷也會隨著客流量和氣候的變化產生變化。在大部分時間下，空調通風系統是在部分負荷下運行的，風機采用恒定轉速的方式運轉消耗了大量能源，需要轉換運行方式，應用變風量的方式推動運轉，大大降低了能耗。

2.3 變風量的控制現狀

變風量控制是指依靠轉變送入車站內的風量來實現室內的變化負荷。應用變頻變風量控制既做到了能源的合理利用，還降低了機械的磨損，改進了設備的性能。當前，國內運行的地鐵線路應用的運行方式大都是恒定轉速。基于變速控制系統的優點，很多車站開始了變頻節能的改造，在風量和空調水系統方面采用變頻技術，而很多地鐵在建造之初就采用變頻控制系統。

3 變頻技術在地鐵機電設備中的節能應用分析

3.1 回排風機的變頻使用方法

兩臺相同功率的回排風機既可以在變頻狀態下工作，也可以在工作工頻狀態下工作。依據車站內溫度、室外溫度、站臺溫度，使用智能控制計算方法來對回排風機的運行頻率、新風閥、排風閥的開度進行合理調控。當所需的回排風量超過單臺風機的額定送風量的時候，一臺回排風機處于工頻狀態，另一臺在變頻狀態下工作。回排風量的需求如果低于單臺風機的額定送風量，則可以關閉一臺風機，讓另一條風機處于變頻工作狀態。

3.2 空調機組和水系統的變頻調控方法

變頻空調機組用來調控站廳和站臺的溫度，在初始的時候，通過公共區溫度的信息反饋來對空調機的送風量進行調控，運用PID的調控方法完成。在空調的送風量降低到一定量后，通過調節水系統中的冷凍水流量電動二通調節閥的開度大小實現水溫度的調控。冷水泵采用變頻控制系統，其運行的頻率決定于水泵兩端的水壓差。水泵依據此系統中冷量和水量沒有比例調配，水量的變化延緩于冷量，就會出現“大流量”，“小溫差”的現象。系統所需的冷量如果超過規定冷量的50%的時候，兩臺冷水機組和冷水泵會一同運行。當冷量減少到工況的一半的時候，就可以關閉一臺冷水機組和一臺冷水泵。冷凍水溫差的調控要依據季節和時段來進行，如果溫度和季節不相符，就要做出對應的調整，以此來適應季節的變換。

4 結束語

采用變頻調控技術，可以減少地鐵車站空調通風系統的能源消耗，對地鐵環控的實際運營有著重大意義，而且，變頻控制可以調控空調系統的送風量，改善地鐵車站內的空氣質量。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-5