變頻技術在地鐵環(huán)控系統(tǒng)的應用潛力

宗存

摘 要：隨著地鐵的廣泛建設，優(yōu)化地鐵環(huán)控系統(tǒng)，降低地鐵能耗，成為當前地鐵發(fā)展的必然。在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中應用變頻技術，不僅可以提升地鐵環(huán)控系統(tǒng)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(huán)控系統(tǒng)中應用變頻技術的潛力。

關鍵詞：地鐵環(huán)控系統(tǒng)；變頻技術；應用潛力

引言

將變頻技術應用到地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，不僅降低地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用中的能耗，也應該提高地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用壽命，使地鐵環(huán)控系統(tǒng)的電能轉化效率得到提高，在實際應用中發(fā)揮巨大潛力，實現(xiàn)對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)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(jù)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(xù)改變定子供電頻率， 就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動機轉速。在實際地鐵應用中，需要確保其環(huán)控系統(tǒng)具備良好的變頻調(diào)速性能，應用變頻技術這樣就可以使定子相電壓按不同規(guī)律變化，實現(xiàn)恒轉矩、恒功率調(diào)速， 能夠適應不同負載的地鐵環(huán)控要求。

1.2 變頻優(yōu)勢

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

2 地鐵環(huán)空系統(tǒng)的組成

地鐵環(huán)控系統(tǒng)的組成，包含通風空調(diào)設備，諸如空調(diào)中的各類風機、風閥以及空調(diào)冷卻塔、空調(diào)冷水機組等， 對于變頻空調(diào)的地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，不僅包括具有功率因數(shù)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(tǒng)中由雙核MCU進行控制[1]。在系統(tǒng)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(shù)校正電路主要就是用于實現(xiàn)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(diào)實現(xiàn)在冷媒、環(huán)境溫度以及室內(nèi)機之間的通信等[2]。并且針對變頻空調(diào)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(huán)境的影響，保證機器設備的正常運行。

3 地鐵環(huán)控系統(tǒng)中變頻技術的應用潛力

3.1 節(jié)能

采用變頻技術的地鐵環(huán)控系統(tǒng)，為國家能源的可持續(xù)利用做出貢獻，可以應用微電腦智能控制，對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的自動適應負載進行自動調(diào)整，可以有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低能源消耗，從而還節(jié)電率20%以上。并且在對地鐵環(huán)控系統(tǒng)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(jié)電器到供水系統(tǒng)中，改變水泵轉速調(diào)節(jié)管道水流量，不僅可以取代閥門調(diào)節(jié)方式，還可以取得明顯的節(jié)能效果[2]。應用變頻技術，對環(huán)控系統(tǒng)進行節(jié)能控制，通過網(wǎng)絡進行實時監(jiān)控地鐵站內(nèi)的耗能信息，完成對不同設備用電的分析比較，優(yōu)化節(jié)能控制策略，可以實現(xiàn)遠程故障報警，不僅降低變頻空調(diào)使用過程中的故障發(fā)生，也可以有效提高對故障變頻空調(diào)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(xiàn)地鐵的安全高效運行，實現(xiàn)節(jié)能控制。

3.2 優(yōu)化地鐵溫度控制

應用變頻技術，可以根據(jù)系統(tǒng)中的溫濕度變送器，對地鐵站環(huán)控系統(tǒng)中進風道進行監(jiān)測計算，需要定期對通風空調(diào)系統(tǒng)進行模式的控制與工況的轉換，以確保地鐵站廳內(nèi)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(xiàn)對車站通風空調(diào)系統(tǒng)的BAS級監(jiān)控管理。在正常運行狀態(tài)下，對地鐵室外日夜溫差的蓄冷降溫，可以有效抑制區(qū)間溫度上升，因此需要關閉此時的車站隧道通風系統(tǒng)[3]；變頻技術在地鐵環(huán)控系統(tǒng)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(xiàn)在冷媒、環(huán)境溫度以及室內(nèi)機之間的通信，可以保證機器不受高溫、高壓、密封環(huán)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(tǒng)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(huán)控系統(tǒng)根據(jù)列車活塞作用，在區(qū)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(diào)系統(tǒng)，降低能耗。

3.3 環(huán)保

變頻空調(diào)技術發(fā)展中，應用到地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，更加注重健康綠色環(huán)保理念，不僅要降低對周圍生活環(huán)境的污染，同時對節(jié)能減耗方面也提出更多的需求。對今后變頻空調(diào)設計中，可以對水系統(tǒng)的變流量進行節(jié)能改造，這樣不僅可以有效節(jié)省地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用費用，也可以使空調(diào)在改造后能夠更好的運行，擁有更好的節(jié)能效果。可以根據(jù)變頻空調(diào)水系統(tǒng)進行有效的節(jié)能控制，實施變流量控制，針對傳統(tǒng)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(fā)器的凍結，以及在蒸發(fā)器內(nèi)水流速改變對水側放熱系數(shù)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(tǒng)可以變流量運行，降低地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用過程中的能源浪費，具有環(huán)保潛力。不僅降低地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用過程中的故障發(fā)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(huán)控系統(tǒng)壽命

針對地鐵內(nèi)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(shù)據(jù)，從而獲知環(huán)境控制參數(shù)，應用變頻技術，并結合微電腦智能控制，對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的自動適應負載工況實施自動調(diào)整，不僅可以有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，防止通風空調(diào)系統(tǒng)機械磨損，還可以延長通風空調(diào)系統(tǒng)電機使用的壽命[5]；同時在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，應用變頻技術，不僅維修簡便，還可以實現(xiàn)對地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)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(jié)電率達到20%以上。同時還可以實現(xiàn)節(jié)電器的軟啟動功能，平穩(wěn)調(diào)節(jié)空調(diào)水流量，降低啟動沖擊的發(fā)生，調(diào)節(jié)水泵轉速，改變水泵轉速變化，不僅要保持泵體內(nèi)部的流動狀態(tài)，還將會確保泵體內(nèi)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(huán)控系統(tǒng)中，應用變頻技術，有效提高地鐵環(huán)控系統(tǒng)的性能，可以有效實現(xiàn)對變頻空調(diào)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(diào)的運行效率；應用變頻技術對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的各個運行環(huán)節(jié)進行控制，發(fā)揮巨大的應用潛力，提升地鐵內(nèi)低壓設備的運行效率不僅可以有效節(jié)省地鐵環(huán)控系統(tǒng)能耗，也可以為地鐵運營提供良好的體驗。

參考文獻

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[2]馬守為.城市地鐵環(huán)控系統(tǒng)節(jié)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(huán)控大系統(tǒng)變風量節(jié)能效果模擬[J].建筑熱能通風空調(diào)，2012（1）.

[4]趙振江.安全門對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的能耗分析[J].現(xiàn)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(huán)控系統(tǒng)的數(shù)值研究[D].東華大學，2013.endprint