變頻技術(shù)在地鐵機(jī)電設(shè)備中的節(jié)能分析

摘 要：科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了變頻技術(shù)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到生活和工業(yè)中，變頻器成為了電器的一個必備條件。變頻技術(shù)在社會工程當(dāng)中的應(yīng)用也越來越注重其潛能的發(fā)揮，特別是節(jié)能功效受到了極大的關(guān)注。地鐵機(jī)電設(shè)備的工作運(yùn)行是一項(xiàng)消耗非常大的項(xiàng)目，而變頻技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了能源消耗，減少了地鐵運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；地鐵機(jī)電設(shè)備；節(jié)能分析

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

當(dāng)今社會能源的耗費(fèi)越來越大，對環(huán)境造成的傷害也是與日俱增，在這種形勢下，變頻技術(shù)應(yīng)時而生。變頻技術(shù)的運(yùn)用是機(jī)電設(shè)備在能源使用上的一項(xiàng)偉大改革，變頻技術(shù)在為設(shè)備供應(yīng)穩(wěn)定電壓，降低能源消耗等這些方面有著很大優(yōu)勢，廣受機(jī)電設(shè)備等有關(guān)市場的歡迎。變頻技術(shù)具有廣泛的實(shí)用性，其發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，使得廣泛應(yīng)用于地鐵機(jī)電設(shè)備當(dāng)中。變頻技術(shù)的運(yùn)行模式有所不同，其所產(chǎn)生的效果也存在很大差別，本文針對變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)當(dāng)中的節(jié)能應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1 地鐵換控系統(tǒng)節(jié)能原理

變頻技術(shù)被廣泛運(yùn)用于地鐵機(jī)電設(shè)備當(dāng)中，其主要原因是節(jié)約能源的消耗。

變頻技術(shù)的產(chǎn)生在很大程度上改變了人類的生活狀態(tài)，除此之外，也給工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的影響。在地鐵系統(tǒng)當(dāng)中，地鐵環(huán)控系統(tǒng)是其重要的一部分，包含車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和隧道通風(fēng)系統(tǒng)，車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)包含：車站公共區(qū)域的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備和管理用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。對一個地鐵車站來說，車站的結(jié)構(gòu)和規(guī)模影響著設(shè)備和管理用房空調(diào)冷負(fù)荷，根本不采用變頻控制系統(tǒng)。下面只對車站公共區(qū)域空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能原理做解答。

從專業(yè)方面的圖紙來看，室外的新風(fēng)被新風(fēng)機(jī)送到“新回風(fēng)混合室”，當(dāng)新風(fēng)和回風(fēng)充分混合之后，在“組合式空調(diào)機(jī)組”的降溫處理下，然后送到站臺等公共區(qū)域。“回排風(fēng)機(jī)”將室內(nèi)的一部分空氣重新送回“新回風(fēng)混合室”加以利用，其余的一部分被排出室外。地鐵車站空調(diào)通風(fēng)負(fù)荷的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期是30年之后，初期運(yùn)行為3～5年，和遠(yuǎn)期相比，客流量要小很多。在節(jié)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(dāng)中的氣溫和客流量也都存在著巨大差異，車站空調(diào)通風(fēng)設(shè)備如果依照一定的功率運(yùn)行，就會造成能量的浪費(fèi)，并且致使車站溫度不穩(wěn)定。因此可以使用變頻控制系統(tǒng)，在空調(diào)負(fù)荷低的情況下，減少空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到減少能量消耗的目的；當(dāng)空調(diào)負(fù)荷高的情況下，增加空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，加大冷量。通過變頻控制系統(tǒng)達(dá)到調(diào)速功能在其他環(huán)空系統(tǒng)領(lǐng)域中已經(jīng)有了先例，但在地鐵機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用還處于初級階段。車站公共區(qū)域環(huán)控系統(tǒng)的消耗會隨著天氣的變化和車站內(nèi)人員的變化產(chǎn)生變化，所以變頻節(jié)能有很大的發(fā)展空間。

2 地鐵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造和控制方法

2.1 車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

地鐵車站的通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)歷了三代的發(fā)展：開式、閉式以及屏蔽門三種系統(tǒng)。當(dāng)今，國內(nèi)在建的或已經(jīng)建成的大部分地鐵軌道采用的是屏蔽門系統(tǒng)。例如，西安地鐵除了2號線之外，全都是屏蔽門系統(tǒng)，廣州地鐵除了1號線之外也均采用的屏蔽門系統(tǒng)，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(tǒng)。

2.2 定風(fēng)量運(yùn)行的缺點(diǎn)

車站冷負(fù)荷和空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量設(shè)計(jì)都是依照遠(yuǎn)期的客流量來計(jì)算的，并按照遠(yuǎn)期的計(jì)算結(jié)果對車站制冷、空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置。遠(yuǎn)期來看，車站負(fù)荷也會隨著客流量和氣候的變化產(chǎn)生變化。在大部分時間下，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是在部分負(fù)荷下運(yùn)行的，風(fēng)機(jī)采用恒定轉(zhuǎn)速的方式運(yùn)轉(zhuǎn)消耗了大量能源，需要轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式，應(yīng)用變風(fēng)量的方式推動運(yùn)轉(zhuǎn)，大大降低了能耗。

2.3 變風(fēng)量的控制現(xiàn)狀

變風(fēng)量控制是指依靠轉(zhuǎn)變送入車站內(nèi)的風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的變化負(fù)荷。應(yīng)用變頻變風(fēng)量控制既做到了能源的合理利用，還降低了機(jī)械的磨損，改進(jìn)了設(shè)備的性能。當(dāng)前，國內(nèi)運(yùn)行的地鐵線路應(yīng)用的運(yùn)行方式大都是恒定轉(zhuǎn)速。基于變速控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，很多車站開始了變頻節(jié)能的改造，在風(fēng)量和空調(diào)水系統(tǒng)方面采用變頻技術(shù)，而很多地鐵在建造之初就采用變頻控制系統(tǒng)。

3 變頻技術(shù)在地鐵機(jī)電設(shè)備中的節(jié)能應(yīng)用分析

3.1 回排風(fēng)機(jī)的變頻使用方法

兩臺相同功率的回排風(fēng)機(jī)既可以在變頻狀態(tài)下工作，也可以在工作工頻狀態(tài)下工作。依據(jù)車站內(nèi)溫度、室外溫度、站臺溫度，使用智能控制計(jì)算方法來對回排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率、新風(fēng)閥、排風(fēng)閥的開度進(jìn)行合理調(diào)控。當(dāng)所需的回排風(fēng)量超過單臺風(fēng)機(jī)的額定送風(fēng)量的時候，一臺回排風(fēng)機(jī)處于工頻狀態(tài)，另一臺在變頻狀態(tài)下工作。回排風(fēng)量的需求如果低于單臺風(fēng)機(jī)的額定送風(fēng)量，則可以關(guān)閉一臺風(fēng)機(jī)，讓另一條風(fēng)機(jī)處于變頻工作狀態(tài)。

3.2 空調(diào)機(jī)組和水系統(tǒng)的變頻調(diào)控方法

變頻空調(diào)機(jī)組用來調(diào)控站廳和站臺的溫度，在初始的時候，通過公共區(qū)溫度的信息反饋來對空調(diào)機(jī)的送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控，運(yùn)用PID的調(diào)控方法完成。在空調(diào)的送風(fēng)量降低到一定量后，通過調(diào)節(jié)水系統(tǒng)中的冷凍水流量電動二通調(diào)節(jié)閥的開度大小實(shí)現(xiàn)水溫度的調(diào)控。冷水泵采用變頻控制系統(tǒng)，其運(yùn)行的頻率決定于水泵兩端的水壓差。水泵依據(jù)此系統(tǒng)中冷量和水量沒有比例調(diào)配，水量的變化延緩于冷量，就會出現(xiàn)“大流量”，“小溫差”的現(xiàn)象。系統(tǒng)所需的冷量如果超過規(guī)定冷量的50%的時候，兩臺冷水機(jī)組和冷水泵會一同運(yùn)行。當(dāng)冷量減少到工況的一半的時候，就可以關(guān)閉一臺冷水機(jī)組和一臺冷水泵。冷凍水溫差的調(diào)控要依據(jù)季節(jié)和時段來進(jìn)行，如果溫度和季節(jié)不相符，就要做出對應(yīng)的調(diào)整，以此來適應(yīng)季節(jié)的變換。

4 結(jié)束語

采用變頻調(diào)控技術(shù)，可以減少地鐵車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的能源消耗，對地鐵環(huán)控的實(shí)際運(yùn)營有著重大意義，而且，變頻控制可以調(diào)控空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量，改善地鐵車站內(nèi)的空氣質(zhì)量。

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收稿日期：2018-8-5