變頻技術在地鐵機電設備中的節(jié)能應用

蔡貴雄

摘 要：隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷加快發(fā)展，對公共交通造成了較大的壓力，地鐵作為城市的公共交通工具之一，同時也消耗了大量的電力能源。地鐵在運行過程中，由于部分機電設備的運行不合理，比如，地鐵自動扶梯在早晚高峰階段處于額定速度運行，當?shù)罔F在運營低谷時，扶梯還處于正常運行速度，造成電能浪費，為改變地鐵運營低谷期機電設備的運行狀態(tài)，在地鐵機電設備上應用變頻技術進行改造，達到節(jié)能降耗的目的，降低地鐵運營成本。

關鍵詞：變頻技術;地鐵;機電設備;設備節(jié)能

地鐵作為城市公共交通工具，正常運行需要消耗大量的電力，由于我國大力倡導節(jié)能減排工作，地鐵作為電力消耗的大戶，引起人們的關注。地鐵的耗電設備主要包含了自動扶梯、通風空調(diào)等，通過對地鐵機電設備耗電量的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，耗電量較大的機電設備是自動扶梯和通風空調(diào)，因此運用變頻技術對兩類設備作為地鐵節(jié)能改造的重點，達到節(jié)能降耗的目的。

1.變頻技術在自動扶梯中的節(jié)能應用

自動扶梯在改造前，是按照設置的固定額定速度工作，在空載和有人乘坐時，均保持額定速度不變，導致自動扶梯空載運行過程中造成一定的電能消耗。使用變頻技術進行扶梯的節(jié)能改造后，當扶梯空載時，通過設置變頻器改變扶梯電機的運行頻率，使扶梯的運行速度變慢;當有人踏上扶梯時，安裝的感應裝置接收到信號后，將信號傳遞給變頻器，隨著變頻器頻率改變后提高扶梯運行速度，到達額定速度時停止加速，直至乘客走出扶梯后，變頻器再改變頻率后將扶梯速度降至節(jié)能運行的速度。通過變頻技術的運用，控制扶梯有人和空載時的運行速度，保證扶梯空載時，處于節(jié)能狀態(tài)。以下表1來自某2個地鐵車站4部自動扶梯改造前后數(shù)據(jù)對比，可以看出在安裝變頻裝置改造后扶梯的節(jié)能效果。從表1中可以計算出扶梯的平均節(jié)電率為22.5%。

2.變頻技術在中央空調(diào)中的節(jié)能應用

中央空調(diào)維持著地鐵的溫度和通風，耗電量較大，系統(tǒng)主要設備有：冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、送排風設備等，占據(jù)地鐵總耗能的一半左右，其中輸送設備耗能比例較大，大概為中央空調(diào)總體能耗的65%左右，所以變頻節(jié)能改造的重點放在輸送設備上。應用變頻技術，控制設備電機的運轉速度，達到減少設備用電量的目的。

2.1水系統(tǒng)變頻改造

在空調(diào)水系統(tǒng)上安裝變頻器，將頻率范圍設為35-48Hz，在所有的冷凍泵和冷卻泵上，安裝變頻器;在出水位置安裝溫度傳感器，實時測量系統(tǒng)的進水溫度;使用流量計檢測冷凍水的流量;使用壓差傳感器檢測冷凍水供回水壓差;安裝計量設備，記錄各個水泵和主機的用電情況。中央空調(diào)水系統(tǒng)通過技術改造后，采取變水量方式，在各個冷凍和冷卻泵上安裝溫度測量和水壓測量，自動控制空調(diào)的溫度，安裝變頻器以后設定頻率范圍，在水系統(tǒng)運行中，保證頻率在設置的范圍內(nèi)，安裝的溫度傳感器和壓差傳感器，將記錄的數(shù)據(jù)傳輸給變頻器，變頻器根據(jù)溫度和壓差，控制水系統(tǒng)的運行，在溫度較低時，減緩中央空調(diào)的運行速度，溫度升高后，恢復中央空調(diào)的正常運行，從而減少中央空調(diào)的耗電量。

2.2變頻技術在通風系統(tǒng)中的應用

在中央空調(diào)的風系統(tǒng)中安裝電動調(diào)節(jié)閥，設置變頻器的頻率范圍在35-48Hz之間，在風系統(tǒng)的進出風口，安裝溫度傳感器，監(jiān)測風的溫度，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給變頻器，當溫度低于設定值時，變頻器降低中央空調(diào)的運行速度，減緩制冷;當溫度高于設定值時，變頻器提高中央空調(diào)的運行速度，加快空調(diào)制冷，通過監(jiān)測到的溫度，自動調(diào)整空調(diào)運行狀態(tài)，控制地鐵站中的溫度在合理的范圍內(nèi)。

2.3變頻式多聯(lián)機的應用

使用變頻式多聯(lián)機進行地鐵中央空調(diào)的改造，在夜間，地鐵對空調(diào)需求較少時，關閉中央空調(diào)，開啟多聯(lián)機系統(tǒng)利用小系統(tǒng)供冷，可節(jié)約大量電能。以某地地鐵為例，在夜間使用多聯(lián)機系統(tǒng)制冷，第一，使用系統(tǒng)之前，關閉中央空調(diào)的所有系統(tǒng)，開啟的小系統(tǒng)只為值班室供冷，具體數(shù)據(jù)如表2;第二，使用中央空調(diào)，設置水系統(tǒng)的運行頻率，關閉大系統(tǒng)，多聯(lián)機系統(tǒng)開啟所有的小系統(tǒng)，具體數(shù)據(jù)如表3。通過表中數(shù)據(jù)可以看出，使用變頻技術改造后，中央空調(diào)的總耗能為421.6kW·h，未使用變頻技術的總能耗為1190kW·h，數(shù)據(jù)差距明顯，改造后的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省總耗能的64.5%的電量，使用小系統(tǒng)制冷，完全可以滿足地鐵制冷的需要，可在地鐵中推廣和應用。

3.變頻技術在地鐵中節(jié)能應用的總結

變頻技術通過監(jiān)測設備的運行條件，控制設備的運行狀態(tài)，達到節(jié)能降耗的目的，在地鐵自動扶梯上安裝變頻器，當扶梯處于空載運行時降低運行速度，節(jié)約電能達20%以上;在中央空調(diào)水系統(tǒng)上安裝變頻設備、溫度傳感器、壓差傳感器，監(jiān)測空調(diào)進出水的溫度，從而將中央空調(diào)耗電量降低近26%;通風系統(tǒng)中使用變頻技術后，節(jié)約電能近50%;變頻式多聯(lián)機的安裝，減少了地鐵晚間空調(diào)的耗電量，節(jié)約總耗能的64.5%。變頻技術在地鐵機電設備節(jié)能中的應用，對耗能大的機電設備進行節(jié)能改造，降低了地鐵運營成本，符合我國現(xiàn)階段節(jié)能低碳、環(huán)保的發(fā)展要求。

結束語：地鐵在正常運行過程中，部分設備處于高耗能的運行狀態(tài)，造成設備過渡消耗縮短設備的使用壽命，并且造成電能的浪費。變頻技術具有較好的節(jié)能功能，在地鐵機電設備上安裝變頻裝置，改善設備運行狀態(tài)，依據(jù)地鐵運營的實際調(diào)整設備運行模式，使設備始終處于良好的工作狀態(tài)，保障地鐵的正常運轉。

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