董偉平

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，社會(huì)建設(shè)的各個(gè)方面取得了很大的進(jìn)步，交通方面的基礎(chǔ)建設(shè)也不例外。為了滿足人們提高生活質(zhì)量和便利交通出行的需求，地鐵作為一種現(xiàn)代的交通方式被應(yīng)用到各個(gè)城市中，為緩解交通壓力和保證交通安全做出了重要的貢獻(xiàn)。當(dāng)前階段新科技和新材料應(yīng)用到地鐵相關(guān)系統(tǒng)中去的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，其中變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的應(yīng)用較為突出，但是其受到應(yīng)用觀念和手段的限制并不能發(fā)揮出全部的作用，就需要根據(jù)變頻技術(shù)的原理，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究。文章通過(guò)分析地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的原理，結(jié)合其設(shè)計(jì)要求和組成結(jié)構(gòu)，對(duì)地鐵環(huán)控系統(tǒng)中變頻技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)和具體闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵環(huán)控系統(tǒng)；變頻技術(shù)；原理；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

當(dāng)前地鐵的發(fā)展進(jìn)入高峰期，地鐵環(huán)控系統(tǒng)如何在保證地鐵正常穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)約能源，降低消耗和保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)成為了當(dāng)前工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。變頻技術(shù)的應(yīng)用成為解決這一問(wèn)題的熱門話題，在實(shí)際嘗試和應(yīng)用中有不錯(cuò)的表現(xiàn)，通過(guò)把地鐵環(huán)控系統(tǒng)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)如通風(fēng)風(fēng)機(jī)，排熱風(fēng)機(jī)，組合式空調(diào)機(jī)組等采用變頻技術(shù)加以控制，激發(fā)環(huán)控系統(tǒng)的巨大潛能，在低壓節(jié)能的同時(shí)提升乘客體驗(yàn)，為基礎(chǔ)設(shè)施和交通設(shè)施未來(lái)的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

1 變頻技術(shù)的原理

根據(jù)電機(jī)學(xué)來(lái)說(shuō)，如果轉(zhuǎn)差率變化不大，異步變動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與定子供電頻率成正比；相反，如果可以連續(xù)的改變定子供電頻率，那么就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這就是變頻技術(shù)的基本原理。所以在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)控技術(shù)時(shí)，通過(guò)使得定子按照一定規(guī)律進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到恒溫度，以求實(shí)行不同情況下對(duì)地鐵環(huán)控系統(tǒng)的要求。與傳統(tǒng)的定頻相比，變頻技術(shù)的應(yīng)用使得空調(diào)可以快速達(dá)到制冷，制熱和節(jié)能的要求，提高溫度控制的精確性和擴(kuò)大電壓的適應(yīng)范圍。這樣一方面就能使得空調(diào)在電壓較小的情況下也能運(yùn)行，提高使用范圍；另一方面，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，有效節(jié)約資源的同時(shí)通過(guò)變頻過(guò)程的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能條件的自動(dòng)化和智能化。

2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)

基于對(duì)變頻技術(shù)應(yīng)用原理和地鐵環(huán)控系統(tǒng)的要求，為了迎合當(dāng)前階段可持續(xù)發(fā)展的要求和節(jié)能減排的需求，就需要從地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本出發(fā)，通過(guò)研究具體的組成和結(jié)構(gòu)，結(jié)合變頻技術(shù)的工作原理，對(duì)其中涉及到各個(gè)環(huán)節(jié)和部分進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。因?yàn)榈罔F是大型的交通設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施，不僅關(guān)乎乘客出行的便利和舒適程度，還與社會(huì)整體建設(shè)掛鉤，所以認(rèn)真研究地鐵環(huán)控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置和設(shè)施的合理性和安全性，研究如何把變頻技術(shù)科學(xué)地應(yīng)用在其中，是節(jié)能降耗和保護(hù)環(huán)境的必然之舉。

2.1 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成

地鐵環(huán)控系統(tǒng)基本包括兩部分：一部分是通排風(fēng)，如一些風(fēng)機(jī)，風(fēng)閥，而其中隧道風(fēng)機(jī)，排熱風(fēng)機(jī)風(fēng)內(nèi)置變頻器，具有功率因數(shù)校正功能的整流器，逆變器，控制電路等以保證環(huán)境溫度，多聯(lián)機(jī)信息，室內(nèi)機(jī)的聯(lián)信能夠?qū)崟r(shí)獲得和改變。另一部分是空調(diào)設(shè)備，包括組合式空調(diào)機(jī)組，水冷冷水機(jī)組，風(fēng)冷冷水機(jī)組等。而在壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中控制無(wú)位置傳感器的矢量營(yíng)造了一個(gè)高溫，高壓和密封的運(yùn)行環(huán)境，在減少外部影響的同時(shí)使得通風(fēng)排風(fēng)和空調(diào)制冷按照規(guī)定溫度運(yùn)行。

2.2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

了解了地鐵環(huán)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成后，就需要根據(jù)變頻技術(shù)原理和地鐵運(yùn)行實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)要求的研究，為后續(xù)的實(shí)行和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。首先，地鐵環(huán)控系統(tǒng)要保證正常運(yùn)行時(shí)乘客的舒適度。分析地鐵運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的熱濕負(fù)荷變化規(guī)律以確定風(fēng)機(jī)變頻頻速變化規(guī)律就是必要的，使得其在不影響正常運(yùn)行需求的同時(shí)符合相關(guān)規(guī)范，比如排風(fēng)機(jī)，排熱風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)裝置相應(yīng)的接口能與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)保持通信狀態(tài)，并把該接口的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中去。

3 地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用

3.1 保證節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)

地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用是符合可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的，在重復(fù)利用資源的同時(shí)還做到了節(jié)能降耗，使得交通設(shè)施的建設(shè)朝著高效節(jié)能的方向不斷發(fā)展，為其他行業(yè)的發(fā)展做出了示范。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)智能控制地鐵環(huán)控系統(tǒng)，使得自動(dòng)適應(yīng)和調(diào)整負(fù)載得以實(shí)現(xiàn)，并能提高供電網(wǎng)功率因數(shù)以降低能耗；地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的變頻器可以遠(yuǎn)程監(jiān)控相關(guān)環(huán)節(jié)的用電多少，并進(jìn)行比較和分析，以便提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，還能對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)分析并找出原因，提高了工作效率和減輕了工作負(fù)擔(dān)。例如風(fēng)機(jī)在風(fēng)量61m3/s、額定轉(zhuǎn)速990rpm時(shí)，風(fēng)機(jī)功率為70kW，效率為75%。其中有85%的負(fù)荷需要風(fēng)量為180000m3/h左右。如果保持風(fēng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速990rpm進(jìn)行工作時(shí)，通過(guò)對(duì)閥門進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)使風(fēng)量達(dá)到180000m3/h時(shí)，其所能達(dá)到的風(fēng)機(jī)功率為100kW、效率為71%；當(dāng)使用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為180000m3/h時(shí)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為702rpm、功率為14kW、效率為78%。因此，將變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)系統(tǒng)之中，可以有效的提高其工作效率，從而達(dá)到節(jié)能降耗效果。

例如，以夏季典型日為例，對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)變頻節(jié)能效果進(jìn)行分析。通常情況下，冷凍水泵流量改變的過(guò)程中會(huì)使冷水機(jī)組能耗升高，冷凍水泵的初期、近期及遠(yuǎn)期變頻節(jié)能量分別設(shè)定為125.2kWh、116.3kWh、153.4kWh，其節(jié)能率依次為46.5%、41.4%、45.4%；但是將變頻技術(shù)應(yīng)用到流量調(diào)節(jié)之中，使冷凍水泵的初期、近期及遠(yuǎn)期變頻節(jié)能量分別設(shè)定為95.8kWh、85.3kWh、125.1kWh，其節(jié)能率依次為29.9%、27.3%、33.6%。節(jié)能量及節(jié)能率均得到了明顯的提升。

3.2 智能控制地鐵熱濕負(fù)荷

保證地鐵公共區(qū)域的熱濕負(fù)荷是為乘客提供一個(gè)舒適環(huán)境的根本條件，這就需要首先調(diào)查影響的因素，通過(guò)分析客流量，地鐵運(yùn)行圖，氣候變化等對(duì)其的影響大小決定后續(xù)的解決方案。其次，通風(fēng)量的計(jì)算與變頻器測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)排查和檢測(cè)使得地鐵熱濕負(fù)荷保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。最后，定期的檢查是非常必要的，地鐵的通風(fēng)量熱濕負(fù)荷在不斷變更中保持正常水平，其實(shí)是為乘客的良好感受做好了保障。

3.3 保護(hù)環(huán)境，減少污染

地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用符合可持續(xù)發(fā)展的要求還體現(xiàn)在保護(hù)環(huán)境和減少污染中，比如對(duì)水系統(tǒng)的變流量進(jìn)行改造，在有效節(jié)約電能的同時(shí)使得通風(fēng)排風(fēng)和空調(diào)裝置能夠在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)際上就是做到了節(jié)約能源和降低消耗。空調(diào)水系中腐生物對(duì)水管的材質(zhì)有很大的影響，所以就需要變流量的控制冷水機(jī)組和改變水管材質(zhì)，確保水系統(tǒng)能在變流量的情況下平穩(wěn)運(yùn)行，使得在應(yīng)用中既能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的又能減少其中的故障和由此帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和損失。

3.4 延長(zhǎng)地鐵環(huán)控系統(tǒng)的壽命

變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)際上在許多方面都保證了運(yùn)行的安全性和可靠性，無(wú)形中避免了很多意外和問(wèn)題，為延長(zhǎng)地鐵環(huán)控系統(tǒng)的壽命做出了貢獻(xiàn)。通過(guò)分析地鐵環(huán)控系統(tǒng)和變頻技術(shù)運(yùn)行中的各種參數(shù)，利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能控制，有效提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的自動(dòng)適應(yīng)和調(diào)整，達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)設(shè)備的目的；產(chǎn)品技術(shù)對(duì)故障的預(yù)測(cè)和分析都及時(shí)有效，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在地鐵中應(yīng)用變頻技術(shù)可以提高環(huán)控系統(tǒng)的性能，估算變頻空調(diào)中電力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與位置，需要在實(shí)踐中了解變頻技術(shù)的工作原理，組成結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，使得其在應(yīng)用到地鐵環(huán)控系統(tǒng)中時(shí)發(fā)揮積極的作用。地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用是結(jié)合了根本原理，基本構(gòu)成和設(shè)計(jì)理念的重要應(yīng)用，在實(shí)際中為相關(guān)行業(yè)的研究和分析提供了借鑒。分析地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅為當(dāng)前階段出現(xiàn)的問(wèn)題和阻礙提出了建議和做出了嘗試，還為基礎(chǔ)設(shè)施的完善和交通的發(fā)展提供了新思路。

參考文獻(xiàn)

[1]龐李彬.地鐵環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)探討[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2016（4）：74-76.