浅议变频调速在地铁环控系统中的应用

摘　要：随着地铁运量的逐年上升，地铁环控系统的能耗逐年增加，因此对如何降低地铁环控系统的能耗展开研究具有重要的现实意义。本文在对地铁环控系统进行阐述的基础上，分析了变频调速在地铁环控系统中的应用，以期为地铁环控系统能耗的降低贡献自己的绵薄之力。

关键词：变频调速；地铁；环控系统
随着城市化进程的日益深入，城市人口急剧膨胀，车辆逐渐增多，这给城市的环境和能源带来了极大的影响。作为解决城市道路交通严重阻塞的有效途径，地铁在解决居民乘车困难的同时，还能够有效降低城市污染和地面噪声，产生显著的经济和社会效益。环控系统能够为地铁创造一个舒适的运营环境，但是其耗电量较高，而将变频调速技术应用到地铁环控系统中能够有效降低能耗，提高地铁的经济效益。
  　1.地铁环控系统的概述
　　利用空调或者是通风等手段来排除余湿和余热，地铁环控系统能够为乘客创造比较舒适的乘车环境，最大限度地吸引客流；地铁环控系统能够为车站内各种设备的运行提供适宜的温度和适度，为工作人员通过舒适的工作环境，确保地铁的安全运营；当地铁列车阻塞在区间隧道时，地铁环控系统能够通过足够的风量，保证空调冷凝器能够继续运行。地铁环控系统可以分为以下三类：(1)开式环控系统。开式环控系统是指地铁空间内与外界相通，地铁空间内的空气通过列车活塞风效应或者是机械通风方式来与外界进行空气交换，从而排除地铁环境空间的余湿和余热；(2)闭式环控系统。闭式环控系统是在空调季节，车站和区间隧道内的空气除空调机引进少量新风外，系统和外界基本处于不相通的形式；(3)屏蔽门环控系统。屏蔽门环控系统是在车站站台上设置与列车车门联动启闭的屏蔽门，将站台与轨道隔绝开，车站的通风空调系统相对独立运行。
　　2.变频调速在地铁环控系统中的应用

　　应用变频器节电率一般在20%~60%，投资回收期1.5~3年，企业和社会经济效益相当可观。所以，大力推广应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗、提高产品质量的重要手段，而且也是实现经济增长方式转变和我国可持续发展战略的必然要求。
　　2.1 变频调速技术在车站变风量双风机系统的应用
　　典型地铁车站空调风系统采用双风机系统，需同时对送风机和回风机进行联动控制。送风机和回风机的频率一一对应，当送风量减小时，回风量相应减小，送风机和回风机频率都相应降低，且均在各自的高效区内运行。因此，采用两台变频器分别对送风机和回风机进行变频控制。控制规则可以通过温度传感器采集回风总管的回风温度来确定所需的送风量，对送风机进行变频调速，同时通过联动控制回风机的频率，改变回风机的回风量，控制原理图见图1。也可通过回风温度确定回风量对回风机进行变频调速，同时联动控制送风机频率改变送风量。两种控制规则均能满足要求，前者送风机处于主动调节状态，回风机处于被动调节；后者反之。
　　图1 变风量控制原理图
　　2.2 变频调速技术在隧道排热风机中的应用
　　根据隧道内空气平均温度的变化，可以分别对不同车站轨道排热风机进行反馈和前馈控制。采用反馈控制时，由于隧道内空气平均温度均出现在车站段，监测点可以设在车站段或轨道排热风井中，通过对轨道排热风的温度进行实时监测，以两列车运行时间间隔为一控制周期对轨道排热风机进行控制。需要指出的是控制是以一个周期内轨道排热风的平均温度为目标，所以必须对一个周期内时监测的温度进行加权平均。当空气温度低于规范要求的40℃时，减小轨道排热风量甚至关闭轨道排热风机；当空气温度高于40℃时，加大轨道排热风量，这样可以大量的节省轨道排热风机的能耗。采用反馈控制存在一个滞后现象，因此也可以采用前馈预测控制。
　　2.3 变频调速技术在车站冷水泵的应用
　　典型车站水系统采用两台制冷机配三台同型号水泵，其中一台水泵备用。根据对冷水变流量分析可知，车站最大负荷时其冷水量是199m3/h，最小负荷时其冷水量是124m3/h。为节省初投资一般采用一台水泵定速一台水泵变频。但如果采用一台定速泵其额定流量为100m3/h，另一台水泵采用变频调节，当负荷较小时，所需冷水量较小，其中一台水泵在额定流量下运行，另一台水泵很可能在额定流量的50%以下运行。考虑水泵的效率，当水泵的流量低于额定流量的50%以下，其节能效果并不明显。因此，采用两台变频器分别对两台水泵电机进行变频控制。当车站负荷最大时，两台水泵均在额定工况下运行；负荷减小时，供回水温差减小，变频控制柜同时降低两台水泵频率，降低两台水泵转速。当车站负荷
最低时，两台水泵的水流量均在额定流量的60%以上运行，两台水泵均在其高效区内运行。
　　2.4 变频调速技术在地铁环控系统中使用的注意事项
　　在地铁环控系统中采用变频调速器时，要注意以下几个问题：(1)地铁是由很多个不同的子系统设备组成的庞大而复杂系统，各个子系统在运行时都会产生一些电磁污染，为确保系统设备的正常运行，系统设备必须要有良好的电磁兼容性，即设备自身要有强的抗干扰能力而又不会产生危害其他设备的电磁幅射。所以在变频器的选型时，要特别注意它的电磁兼容性；(2)所选用的变频器应具有良好的稳定性及可靠性，能适应地下环境；(3)所选用的变频器应具备良好的通信功能，便于与BAS系统联结，实现远程控制和群控。
　　结论:
　　随着经济和社会的发展，地铁作为一种快速、环保和舒适的交通工具迅速在我国各大城市投入建设，地铁客运量逐年上升，地铁环控系统的能耗问题日益突出。将变频调速技术应用到地铁环控系统中是非常重要的，它是解决地铁大能耗问题的有效途径之一，同时能够节约地铁的运营费用，提高经济效益。
参考文献：
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