變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)的應(yīng)用潛力

宗存

摘 要：隨著地鐵的廣泛建設(shè)，優(yōu)化地鐵環(huán)控系統(tǒng)，降低地鐵能耗，成為當(dāng)前地鐵發(fā)展的必然。在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)，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(yīng)用變頻技術(shù)的潛力。

關(guān)鍵詞：地鐵環(huán)控系統(tǒng)；變頻技術(shù)；應(yīng)用潛力

引言

將變頻技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化效率得到提高，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮巨大潛力，實(shí)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(shù)原理

1.1 技術(shù)原理

變頻技術(shù)原理：根據(jù)電機(jī)學(xué)，當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)， 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在實(shí)際地鐵應(yīng)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(yīng)用變頻技術(shù)這樣就可以使定子相電壓按不同規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速， 能夠適應(yīng)不同負(fù)載的地鐵環(huán)控要求。

1.2 變頻優(yōu)勢

變頻技術(shù)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(yīng)范圍的優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)也為國家能源的可持續(xù)利用做出一定的貢獻(xiàn)。采用先進(jìn)技術(shù)的變頻空調(diào)，不僅在啟動(dòng)時(shí)電壓較小，使空調(diào)可在低電壓以及低溫條件下進(jìn)行啟動(dòng)，不僅可以提高空調(diào)的使用范圍，同時(shí)也可以有效的節(jié)約能源，變頻空調(diào)中可以實(shí)現(xiàn)從交流變頻到直流的調(diào)速，能夠依據(jù)變頻技術(shù)、PWM脈寬調(diào)速控制技術(shù)以及矢量控制技術(shù)，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(shí)現(xiàn)變頻過程的自動(dòng)化，滿足消費(fèi)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(fēng)空調(diào)設(shè)備，諸如空調(diào)中的各類風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥以及空調(diào)冷卻塔、空調(diào)冷水機(jī)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(gè)三相逆變器，同時(shí)也具有其他的控制電路，該P(yáng)MSM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中由雙核MCU進(jìn)行控制[1]。在系統(tǒng)中，還有兩個(gè)三相逆變器，主要用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)以及用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)永磁同步電機(jī)，其中的功率因數(shù)校正電路主要就是用于實(shí)現(xiàn)對母線電壓的主動(dòng)控制，對于其他的控制電路，主要用于控制變頻空調(diào)實(shí)現(xiàn)在冷媒、環(huán)境溫度以及室內(nèi)機(jī)之間的通信等[2]。并且針對變頻空調(diào)在壓縮機(jī)與風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中，主要應(yīng)用無位置傳感器矢量控制壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)，這樣可以保證機(jī)器不受高溫、高壓、密封環(huán)境的影響，保證機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 地鐵環(huán)控系統(tǒng)中變頻技術(shù)的應(yīng)用潛力

3.1 節(jié)能

采用變頻技術(shù)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(xiàn)，可以應(yīng)用微電腦智能控制，對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載進(jìn)行自動(dòng)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(shè)計(jì)中，應(yīng)用變頻技術(shù)，應(yīng)該確保其水泵揚(yáng)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(zhuǎn)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(yīng)用變頻技術(shù)，對環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控地鐵站內(nèi)的耗能信息，完成對不同設(shè)備用電的分析比較，優(yōu)化節(jié)能控制策略，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報(bào)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(jī)器設(shè)備故障而造成的能源浪費(fèi)，可以有效實(shí)現(xiàn)地鐵的安全高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。

3.2 優(yōu)化地鐵溫度控制

應(yīng)用變頻技術(shù)，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(jìn)風(fēng)道進(jìn)行監(jiān)測計(jì)算，需要定期對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模式的控制與工況的轉(zhuǎn)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(yīng)該確保站臺(tái)的干球溫度為 28±1℃，實(shí)現(xiàn)對車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的BAS級監(jiān)控管理。在正常運(yùn)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(guān)閉此時(shí)的車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)[3]；變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，針對壓縮機(jī)與風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，應(yīng)用無位置傳感器矢量控制壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)在冷媒、環(huán)境溫度以及室內(nèi)機(jī)之間的通信，可以保證機(jī)器不受高溫、高壓、密封環(huán)境的影響，保證機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)行。并且在夜間運(yùn)行中，可以對隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行半小時(shí)縱向機(jī)械通風(fēng)，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(fēng)的形式進(jìn)行通風(fēng)換氣；并且在列車正常運(yùn)行時(shí)，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(fēng)井實(shí)施通風(fēng)換氣，此時(shí)也可以關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，降低能耗。

3.3 環(huán)保

變頻空調(diào)技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)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(shí)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(shè)計(jì)中，可以對水系統(tǒng)的變流量進(jìn)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(fèi)用，也可以使空調(diào)在改造后能夠更好的運(yùn)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(jìn)行有效的節(jié)能控制，實(shí)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(jié)，以及在蒸發(fā)器內(nèi)水流速改變對水側(cè)放熱系數(shù)的影響，以及水中有機(jī)物在流速低時(shí)會(huì)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(jī)組，確保水系統(tǒng)可以變流量運(yùn)行，降低地鐵環(huán)控系統(tǒng)使用過程中的能源浪費(fèi)，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(jī)器設(shè)備故障而造成的能源浪費(fèi)。

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(fēng)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(yīng)用變頻技術(shù)，并結(jié)合微電腦智能控制，對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載工況實(shí)施自動(dòng)調(diào)整，不僅可以有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，防止通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)機(jī)械磨損，還可以延長通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)電機(jī)使用的壽命[5]；同時(shí)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，應(yīng)用變頻技術(shù)，不僅維修簡便，還可以實(shí)現(xiàn)對地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的電流限幅、過壓失速以及短路、過壓保護(hù)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(dá)到20%以上。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電器的軟啟動(dòng)功能，平穩(wěn)調(diào)節(jié)空調(diào)水流量，降低啟動(dòng)沖擊的發(fā)生，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，改變水泵轉(zhuǎn)速變化，不僅要保持泵體內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)，還將會(huì)確保泵體內(nèi)的水流量與轉(zhuǎn)速成正比，有效延長機(jī)組與管組壽命。

4 結(jié)束語

綜上所述，在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中，應(yīng)用變頻技術(shù)，有效提高地鐵環(huán)控系統(tǒng)的性能，可以有效實(shí)現(xiàn)對變頻空調(diào)中電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(yùn)行效率；應(yīng)用變頻技術(shù)對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，發(fā)揮巨大的應(yīng)用潛力，提升地鐵內(nèi)低壓設(shè)備的運(yùn)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(yùn)營提供良好的體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[5]豆鵬亮.地鐵活塞風(fēng)與新型屏蔽門環(huán)控系統(tǒng)的數(shù)值研究[D].東華大學(xué)，2013.endprint