變頻技術在地鐵環控系統的應用潛力

宗存

摘 要：隨著地鐵的廣泛建設，優化地鐵環控系統，降低地鐵能耗，成為當前地鐵發展的必然。在地鐵環控系統中應用變頻技術，不僅可以提升地鐵環控系統的智能化，還可以有效大大降能減耗的目的。以下文章就來分析在地鐵環控系統中應用變頻技術的潛力。

關鍵詞：地鐵環控系統；變頻技術；應用潛力

引言

將變頻技術應用到地鐵環控系統中，不僅降低地鐵環控系統使用中的能耗，也應該提高地鐵環控系統使用壽命，使地鐵環控系統的電能轉化效率得到提高，在實際應用中發揮巨大潛力，實現對地鐵環控系統的節能優化。以下就對此做具體介紹。

1 變頻技術原理

1.1 技術原理

變頻技術原理：根據電機學，當轉差率變化不大時， 異步電動機轉速會與定子供電頻率成正比，故此，若是可以連續改變定子供電頻率， 就可以平滑地調節異步電動機轉速。在實際地鐵應用中，需要確保其環控系統具備良好的變頻調速性能，應用變頻技術這樣就可以使定子相電壓按不同規律變化，實現恒轉矩、恒功率調速， 能夠適應不同負載的地鐵環控要求。

1.2 變頻優勢

變頻技術與傳統“定頻空調”相比， 具有快速制冷、制熱、節能、控制溫度精確以及提高空調電壓適應范圍的優點， 同時也為國家能源的可持續利用做出一定的貢獻。采用先進技術的變頻空調，不僅在啟動時電壓較小，使空調可在低電壓以及低溫條件下進行啟動，不僅可以提高空調的使用范圍，同時也可以有效的節約能源，變頻空調中可以實現從交流變頻到直流的調速，能夠依據變頻技術、PWM脈寬調速控制技術以及矢量控制技術，提高變頻空調的智能控制操作，不僅提高變頻空調的調速范圍，還易于實現變頻過程的自動化，滿足消費者的節能需求。

2 地鐵環空系統的組成

地鐵環控系統的組成，包含通風空調設備，諸如空調中的各類風機、風閥以及空調冷卻塔、空調冷水機組等， 對于變頻空調的地鐵環控系統中，不僅包括具有功率因數校正的整流器以及兩個三相逆變器，同時也具有其他的控制電路，該PMSM驅動控制系統中由雙核MCU進行控制[1]。在系統中，還有兩個三相逆變器，主要用于驅動壓縮機永磁同步電機以及用于驅動風機永磁同步電機，其中的功率因數校正電路主要就是用于實現對母線電壓的主動控制，對于其他的控制電路，主要用于控制變頻空調實現在冷媒、環境溫度以及室內機之間的通信等[2]。并且針對變頻空調在壓縮機與風機的驅動控制中，主要應用無位置傳感器矢量控制壓縮機永磁同步電機，這樣可以保證機器不受高溫、高壓、密封環境的影響，保證機器設備的正常運行。

3 地鐵環控系統中變頻技術的應用潛力

3.1 節能

采用變頻技術的地鐵環控系統，為國家能源的可持續利用做出貢獻，可以應用微電腦智能控制，對地鐵環控系統的自動適應負載進行自動調整，可以有效提高電網功率因數，降低能源消耗，從而還節電率20%以上。并且在對地鐵環控系統的供水設計中，應用變頻技術，應該確保其水泵揚程與供水流量可以滿足用戶的最大需求，接節電器到供水系統中，改變水泵轉速調節管道水流量，不僅可以取代閥門調節方式，還可以取得明顯的節能效果[2]。應用變頻技術，對環控系統進行節能控制，通過網絡進行實時監控地鐵站內的耗能信息，完成對不同設備用電的分析比較，優化節能控制策略，可以實現遠程故障報警，不僅降低變頻空調使用過程中的故障發生，也可以有效提高對故障變頻空調的維修積極性，降低因機器設備故障而造成的能源浪費，可以有效實現地鐵的安全高效運行，實現節能控制。

3.2 優化地鐵溫度控制

應用變頻技術，可以根據系統中的溫濕度變送器，對地鐵站環控系統中進風道進行監測計算，需要定期對通風空調系統進行模式的控制與工況的轉換，以確保地鐵站廳內的干球溫度在30±1℃，相對濕度在40-65%，并且還應該確保站臺的干球溫度為 28±1℃，實現對車站通風空調系統的BAS級監控管理。在正常運行狀態下，對地鐵室外日夜溫差的蓄冷降溫，可以有效抑制區間溫度上升，因此需要關閉此時的車站隧道通風系統[3]；變頻技術在地鐵環控系統中，針對壓縮機與風機的驅動控制，應用無位置傳感器矢量控制壓縮機永磁同步電機，實現在冷媒、環境溫度以及室內機之間的通信，可以保證機器不受高溫、高壓、密封環境的影響，保證機器設備的正常運行。并且在夜間運行中，可以對隧道通風系統進行半小時縱向機械通風，這樣就可以有效排除隧道中的廢氣及余熱余濕，利用自然通風的形式進行通風換氣；并且在列車正常運行時，針對地鐵環控系統根據列車活塞作用，在區間隧道車站兩端利用活塞風井實施通風換氣，此時也可以關閉空調系統，降低能耗。

3.3 環保

變頻空調技術發展中，應用到地鐵環控系統中，更加注重健康綠色環保理念，不僅要降低對周圍生活環境的污染，同時對節能減耗方面也提出更多的需求。對今后變頻空調設計中，可以對水系統的變流量進行節能改造，這樣不僅可以有效節省地鐵環控系統使用費用，也可以使空調在改造后能夠更好的運行，擁有更好的節能效果?？梢愿鶕冾l空調水系統進行有效的節能控制，實施變流量控制，針對傳統定流量控制中的要素，為避免冷水流量突然減小而引起蒸發器的凍結，以及在蒸發器內水流速改變對水側放熱系數的影響，以及水中有機物在流速低時會對管壁造成腐蝕[4]，改造變流量，可以采用的溴化鋰吸收式冷水機組，確保水系統可以變流量運行，降低地鐵環控系統使用過程中的能源浪費，具有環保潛力。不僅降低地鐵環控系統使用過程中的故障發生，也可以降低因機器設備故障而造成的能源浪費。

3.4 提高地鐵環控系統壽命

針對地鐵內溫濕度傳感器、風管式溫濕度傳感器以及水管溫度傳感器的數據，從而獲知環境控制參數，應用變頻技術，并結合微電腦智能控制，對地鐵環控系統的自動適應負載工況實施自動調整，不僅可以有效提高電網功率因數，防止通風空調系統機械磨損，還可以延長通風空調系統電機使用的壽命[5]；同時在地鐵環控系統中，應用變頻技術，不僅維修簡便，還可以實現對地鐵通風空調系統的電流限幅、過壓失速以及短路、過壓保護功能，不僅可以有效降低能源消耗，從而還可以是節電率達到20%以上。同時還可以實現節電器的軟啟動功能，平穩調節空調水流量，降低啟動沖擊的發生，調節水泵轉速，改變水泵轉速變化，不僅要保持泵體內部的流動狀態，還將會確保泵體內的水流量與轉速成正比，有效延長機組與管組壽命。

4 結束語

綜上所述，在地鐵環控系統中，應用變頻技術，有效提高地鐵環控系統的性能，可以有效實現對變頻空調中電機轉子轉速與位置的估算，可以抑制諧波，也能夠確保變頻空調的運行效率；應用變頻技術對地鐵環控系統的各個運行環節進行控制，發揮巨大的應用潛力，提升地鐵內低壓設備的運行效率不僅可以有效節省地鐵環控系統能耗，也可以為地鐵運營提供良好的體驗。

參考文獻

[1]徐向彬.變頻技術在地鐵車輛空調系統中的應用分析[J].鐵道運營技術，2009（1）.

[2]馬守為.城市地鐵環控系統節能措施與效果的初步研究[J].山西建筑，2010（6）.

[3]鄧元媛.地鐵環控大系統變風量節能效果模擬[J].建筑熱能通風空調，2012（1）.

[4]趙振江.安全門對地鐵環控系統的能耗分析[J].現代城市軌道交通，2011（2）.

[5]豆鵬亮.地鐵活塞風與新型屏蔽門環控系統的數值研究[D].東華大學，2013.endprint