淺談地鐵車輛段地下式庫房低壓配電智能設(shè)計(jì)

丁 赟 (中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

1 前言

隨著土地資源的稀缺，較多城市的軌道交通選擇修建地下式車輛段(或停車場)，即車輛段(或停車場)位于地下或設(shè)置有上蓋(上蓋上再做物業(yè)開發(fā))。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是為了給工作人員提供良好的工作環(huán)境；給設(shè)備提供良好的運(yùn)行環(huán)境；以及發(fā)生火災(zāi)時滿足安全疏散和消防撲救的需要，因此在車輛段有上蓋的庫內(nèi)設(shè)置了大量的排風(fēng)機(jī)及排煙風(fēng)機(jī)。針對此情況，低壓配電專業(yè)應(yīng)如何合理解決風(fēng)機(jī)的配電及工藝要求的控制問題，本文結(jié)合武漢地鐵二號線常青車輛段項(xiàng)目提出了一種靈活的解決思路，其他屬于常規(guī)負(fù)荷的配電和控制，不在此論述。

2 風(fēng)機(jī)控制要求

武漢地鐵二號線常青車輛段采用上蓋物業(yè)開發(fā)方案[1]，蓋下主要為運(yùn)用庫(為地鐵車輛停車、檢修用)，庫內(nèi)風(fēng)機(jī)的設(shè)置情況及控制要求如下 ：

2.1 運(yùn)用庫南端

設(shè)軸流排風(fēng)兼排煙機(jī)72臺，對應(yīng)每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置1臺排煙防火閥，共設(shè)72臺。排煙防火閥與風(fēng)機(jī)的關(guān)系為：排煙防火閥常開，關(guān)閉時聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉并輸出關(guān)閉信號。

72臺排風(fēng)兼排煙機(jī)采用模式控制方式，共設(shè)21種模式，除正常運(yùn)行、停機(jī)工況模式外，其余模式均為火災(zāi)狀態(tài)下的控制模式。每個火災(zāi)狀態(tài)下的模式控制解讀為：72臺風(fēng)機(jī)分為18組，每組4臺，當(dāng)該組區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時，除該組區(qū)域風(fēng)機(jī)啟動外，相鄰組風(fēng)機(jī)亦啟動(即最多共3組、12臺風(fēng)機(jī)啟動)。

2.2 運(yùn)用庫北端

設(shè)排煙風(fēng)機(jī)9臺、排風(fēng)機(jī)9臺，其中3臺排煙風(fēng)機(jī)及3臺排風(fēng)機(jī)設(shè)有聯(lián)動電動風(fēng)閥。9臺排煙風(fēng)機(jī)每臺對應(yīng)設(shè)置1臺排煙防火閥，排煙防火閥與風(fēng)機(jī)的關(guān)系為：排煙防火閥常開，關(guān)閉時聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉并輸出關(guān)閉信號。

3 風(fēng)機(jī)配電方式

3.1 運(yùn)用庫南端

運(yùn)用庫南端的72臺風(fēng)機(jī)為排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)，為一級負(fù)荷。考慮到風(fēng)機(jī)較多，配電距離遠(yuǎn)，如按常規(guī)方式在每臺風(fēng)機(jī)處設(shè)末端切換箱對風(fēng)機(jī)配電，配電方式復(fù)雜，且不利于集中管理。因此，按照地鐵集中設(shè)置環(huán)控電控室的概念(即對暖通的風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥進(jìn)行集中配電和控制，且視環(huán)控電控室為終端切換箱)，在運(yùn)用庫南端的邊跨設(shè)置了1、2、3號三處配電室，實(shí)現(xiàn)對南端的72臺風(fēng)機(jī)配電。每臺風(fēng)機(jī)對應(yīng)一個配電柜抽屜小室，即每臺風(fēng)機(jī)對應(yīng)一個配電回路，控制回路設(shè)于該配電抽屜內(nèi)，并將單回路電源引至風(fēng)機(jī)。其中，1、2號配電室每處負(fù)責(zé)28臺風(fēng)機(jī)的配電；3號配電室負(fù)責(zé)16臺風(fēng)機(jī)的配電。配電室電源由設(shè)于運(yùn)用庫旁的35/0.4kV變電所通過防水型封閉母線引來2路電源，其中2、3號配電室共用2路電源。

3.2 運(yùn)用庫北端

運(yùn)用庫北端的排煙風(fēng)機(jī)及排風(fēng)機(jī)，設(shè)置比較分散，因此，按照負(fù)荷等級，分別在排煙風(fēng)機(jī)附近設(shè)置雙電源切換箱；在排風(fēng)機(jī)附近設(shè)置一般控制箱配電，其電源由較靠近的35/0.4kV變電所通過電纜引來1路或2路電源，并按照相近切換箱共用電源原則配電。

4 風(fēng)機(jī)的控制

4.1 智能控制方案

上述運(yùn)用庫南、北端的風(fēng)機(jī)按照暖通工藝[2]的要求，均要實(shí)現(xiàn)模式控制，即一種模式對應(yīng)多臺風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥的聯(lián)動控制。以本工程實(shí)例來說，共設(shè)置21種模式，如果通過控制電纜及相應(yīng)的二次接線來實(shí)現(xiàn)這種多模式的控制，則控制線將是非常復(fù)雜的，因此，我們引入了智能控制方式，具體方案如下：

在運(yùn)用庫南端的1、2、3號配電室每個風(fēng)機(jī)回路以及北端風(fēng)機(jī)切換箱(控制箱)風(fēng)機(jī)回路設(shè)置智能馬達(dá)保護(hù)模塊；在電動風(fēng)閥回路設(shè)置小型PLC(僅北端風(fēng)機(jī)有聯(lián)動電動風(fēng)閥)；在2號配電室設(shè)置一臺PLC及相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備等，并配置工作站(電腦終端)，PLC與各回路智能馬達(dá)保護(hù)模塊通過總線連接。正常工況下，由工作站控制各臺風(fēng)機(jī)、電動風(fēng)閥的運(yùn)行；火災(zāi)狀況下，由火災(zāi)報警系統(tǒng)(FAS)發(fā)布模式指令給配電室的PLC，PLC按照預(yù)設(shè)的模式啟動相應(yīng)風(fēng)機(jī)。

4.2 與火災(zāi)自動報警(FAS)的接口處理

1)通信接口

FAS與2號配電間PLC自動部分接口為通信接口，通過FAS側(cè)FACP盤的RS485接口與PLC通信連接實(shí)現(xiàn)。

2)硬線接口

按照火災(zāi)自動報警規(guī)范要求，發(fā)生火災(zāi)時，排煙風(fēng)機(jī)除應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動控制外，還應(yīng)由聯(lián)動控制盤實(shí)現(xiàn)手動控制[3]。因此，按照常規(guī)設(shè)置方式，F(xiàn)AS的聯(lián)動控制盤應(yīng)設(shè)置81根(南端72臺、北端9臺排煙風(fēng)機(jī))手動控制電纜至排煙風(fēng)機(jī)控制箱(或回路)，但由于排煙風(fēng)機(jī)在火災(zāi)狀態(tài)下均按模式控制，所以，只需從聯(lián)動控制盤設(shè)置21根模式控制電纜至2號配電室的PLC即可。

注：按照地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范及設(shè)計(jì)原則，排煙風(fēng)機(jī)與正常通風(fēng)合用的風(fēng)機(jī)，可由FAS發(fā)布模式指令，BAS啟動相應(yīng)火災(zāi)控制模式，并在IBP盤(亦稱緊急綜合后備盤，在盤內(nèi)設(shè)置PLC)上設(shè)置模式控制按鈕，達(dá)到直接啟動排煙風(fēng)機(jī)的目的[5]。上述運(yùn)用庫內(nèi)的排煙風(fēng)機(jī)均為與正常通風(fēng)合用的風(fēng)機(jī)，因此，上述設(shè)計(jì)是滿足規(guī)范要求的。

運(yùn)用庫智能控制方案見圖1。

4.3 風(fēng)機(jī)與排煙防火閥、電動風(fēng)閥的聯(lián)動

1)排煙風(fēng)機(jī)與排煙防火閥的聯(lián)動

排煙防火閥與排煙風(fēng)機(jī)的聯(lián)動要求為：排煙防火閥常開，關(guān)閉時聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉并輸出關(guān)閉信號。因此，每臺排煙風(fēng)機(jī)控制回路需設(shè)置1根與排煙防火閥的聯(lián)動控制電纜，排煙防火閥關(guān)閉信號應(yīng)輸出至FAS監(jiān)視。

2)普通風(fēng)機(jī)與電動風(fēng)閥的聯(lián)動

普通風(fēng)機(jī)與電動風(fēng)閥的聯(lián)動要求為：風(fēng)機(jī)啟動時，風(fēng)閥開啟。因此，每臺風(fēng)機(jī)控制回路需設(shè)置1根與電動風(fēng)閥的聯(lián)動控制電纜。

5 結(jié)論

采用上述設(shè)計(jì)方案后，達(dá)到了對風(fēng)機(jī)的集中、智能化管理，運(yùn)營人員可方便地對每臺風(fēng)機(jī)或多臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行操作控制，也可對控制命令進(jìn)行修改等。

為了滿足軌道交通發(fā)展的不同需求，在低壓配電及其接口設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮各種設(shè)備的控制要求及特點(diǎn)，利用自動化控制領(lǐng)域的成熟產(chǎn)品達(dá)到智能控制的目的，提高軌道交通低壓配電的自動化水平。

[1]武漢軌道交通2號線一期工程常青車輛段和上蓋綜合開發(fā)工程初步設(shè)計(jì)及外部市政工程可行性研究 [M].2008.

[2]武漢地鐵二號線常青車輛段低壓配電施工設(shè)計(jì)說明書[R].

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50157-2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國計(jì)劃出版社, 2001.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50490-2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

[5]中華人民共和國公安部.GB50116-2008火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國計(jì)劃出版社, 2008.