董偉平

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，社會建設的各個方面取得了很大的進步，交通方面的基礎建設也不例外。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)代的交通方式被應用到各個城市中，為緩解交通壓力和保證交通安全做出了重要的貢獻。當前階段新科技和新材料應用到地鐵相關(guān)系統(tǒng)中去的趨勢越來越明顯，其中變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的應用較為突出，但是其受到應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)和設計進行進一步的分析和研究。文章通過分析地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的原理，結(jié)合其設計要求和組成結(jié)構(gòu)，對地鐵環(huán)控系統(tǒng)中變頻技術(shù)的應用進行系統(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)；應用

當前地鐵的發(fā)展進入高峰期，地鐵環(huán)控系統(tǒng)如何在保證地鐵正常穩(wěn)定運行的基礎上達到節(jié)約能源，降低消耗和保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標成為了當前工作的重點和難點。變頻技術(shù)的應用成為解決這一問題的熱門話題，在實際嘗試和應用中有不錯的表現(xiàn)，通過把地鐵環(huán)控系統(tǒng)各個運行環(huán)節(jié)如通風風機，排熱風機，組合式空調(diào)機組等采用變頻技術(shù)加以控制，激發(fā)環(huán)控系統(tǒng)的巨大潛能，在低壓節(jié)能的同時提升乘客體驗，為基礎設施和交通設施未來的建設打下了良好的基礎。

1 變頻技術(shù)的原理

根據(jù)電機學來說，如果轉(zhuǎn)差率變化不大，異步變動機轉(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)異步電動機轉(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)中應用變頻調(diào)控技術(shù)時，通過使得定子按照一定規(guī)律進行供電，實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速從而達到恒溫度，以求實行不同情況下對地鐵環(huán)控系統(tǒng)的要求。與傳統(tǒng)的定頻相比，變頻技術(shù)的應用使得空調(diào)可以快速達到制冷，制熱和節(jié)能的要求，提高溫度控制的精確性和擴大電壓的適應范圍。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)約資源的同時通過變頻過程的自動化實現(xiàn)節(jié)能條件的自動化和智能化。

2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的組成與設計

基于對變頻技術(shù)應用原理和地鐵環(huán)控系統(tǒng)的要求，為了迎合當前階段可持續(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)設計的根本出發(fā)，通過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，對其中涉及到各個環(huán)節(jié)和部分進行調(diào)整和改進。因為地鐵是大型的交通設施和基礎設施，不僅關(guān)乎乘客出行的便利和舒適程度，還與社會整體建設掛鉤，所以認真研究地鐵環(huán)控系統(tǒng)相關(guān)設置和設施的合理性和安全性，研究如何把變頻技術(shù)科學地應用在其中，是節(jié)能降耗和保護環(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，如一些風機，風閥，而其中隧道風機，排熱風機風內(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)機信息，室內(nèi)機的聯(lián)信能夠?qū)崟r獲得和改變。另一部分是空調(diào)設備，包括組合式空調(diào)機組，水冷冷水機組，風冷冷水機組等。而在壓縮機和風機的驅(qū)動控制系統(tǒng)中控制無位置傳感器的矢量營造了一個高溫，高壓和密封的運行環(huán)境，在減少外部影響的同時使得通風排風和空調(diào)制冷按照規(guī)定溫度運行。

2.2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的設計要求

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)原理和地鐵運行實際需求進行設計要求的研究，為后續(xù)的實行和應用打下良好的基礎。首先，地鐵環(huán)控系統(tǒng)要保證正常運行時乘客的舒適度。分析地鐵運行區(qū)域內(nèi)的熱濕負荷變化規(guī)律以確定風機變頻頻速變化規(guī)律就是必要的，使得其在不影響正常運行需求的同時符合相關(guān)規(guī)范，比如排風機，排熱風機及聯(lián)動裝置相應的接口能與實時控制系統(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)的應用

3.1 保證節(jié)能降耗，實現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)

地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應用是符合可持續(xù)發(fā)展趨勢的，在重復利用資源的同時還做到了節(jié)能降耗，使得交通設施的建設朝著高效節(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。舉例來說，通過微型計算機智能控制地鐵環(huán)控系統(tǒng)，使得自動適應和調(diào)整負載得以實現(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)中的變頻器可以遠程監(jiān)控相關(guān)環(huán)節(jié)的用電多少，并進行比較和分析，以便提出相應的改進方案，還能對故障進行及時分析并找出原因，提高了工作效率和減輕了工作負擔。例如風機在風量61m3/s、額定轉(zhuǎn)速990rpm時，風機功率為70kW，效率為75%。其中有85%的負荷需要風量為180000m3/h左右。如果保持風機按額定轉(zhuǎn)速990rpm進行工作時，通過對閥門進行相應的調(diào)節(jié)使風量達到180000m3/h時，其所能達到的風機功率為100kW、效率為71%；當使用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)風機風量為180000m3/h時，風機的轉(zhuǎn)速為702rpm、功率為14kW、效率為78%。因此，將變頻技術(shù)應用到風機系統(tǒng)之中，可以有效的提高其工作效率，從而達到節(jié)能降耗效果。

例如，以夏季典型日為例，對空調(diào)水系統(tǒng)變頻節(jié)能效果進行分析。通常情況下，冷凍水泵流量改變的過程中會使冷水機組能耗升高，冷凍水泵的初期、近期及遠期變頻節(jié)能量分別設定為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)應用到流量調(diào)節(jié)之中，使冷凍水泵的初期、近期及遠期變頻節(jié)能量分別設定為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荷

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

3.3 保護環(huán)境，減少污染

地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應用符合可持續(xù)發(fā)展的要求還體現(xiàn)在保護環(huán)境和減少污染中，比如對水系統(tǒng)的變流量進行改造，在有效節(jié)約電能的同時使得通風排風和空調(diào)裝置能夠在最優(yōu)狀態(tài)下運行，實際上就是做到了節(jié)約能源和降低消耗?？照{(diào)水系中腐生物對水管的材質(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)運行，使得在應用中既能達到節(jié)能環(huán)保的目的又能減少其中的故障和由此帶來的運行風險和損失。

3.4 延長地鐵環(huán)控系統(tǒng)的壽命

變頻技術(shù)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的應用實際上在許多方面都保證了運行的安全性和可靠性，無形中避免了很多意外和問題，為延長地鐵環(huán)控系統(tǒng)的壽命做出了貢獻。通過分析地鐵環(huán)控系統(tǒng)和變頻技術(shù)運行中的各種參數(shù)，利用微型計算機進行智能控制，有效提高功率因數(shù)，實現(xiàn)對負載的自動適應和調(diào)整，達到節(jié)約能源和保護設備的目的；產(chǎn)品技術(shù)對故障的預測和分析都及時有效，減輕了工作人員的負擔。

4 結(jié)束語

在地鐵中應用變頻技術(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，需要在實踐中了解變頻技術(shù)的工作原理，組成結(jié)構(gòu)和設計要求，使得其在應用到地鐵環(huán)控系統(tǒng)中時發(fā)揮積極的作用。地鐵環(huán)控系統(tǒng)變頻技術(shù)的應用是結(jié)合了根本原理，基本構(gòu)成和設計理念的重要應用，在實際中為相關(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)的應用不僅為當前階段出現(xiàn)的問題和阻礙提出了建議和做出了嘗試，還為基礎設施的完善和交通的發(fā)展提供了新思路。

參考文獻

[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.