地铁环控系统变频技术的应用

董伟平

摘 要：随着经济的发展和科技的进步，社会建设的各个方面取得了很大的进步，交通方面的基础建设也不例外。为了满足人们提高生活质量和便利交通出行的需求，地铁作为一种现代的交通方式被应用到各个城市中，为缓解交通压力和保证交通安全做出了重要的贡献。当前阶段新科技和新材料应用到地铁相关系统中去的趋势越来越明显，其中变频技术在地铁环控系统中的应用较为突出，但是其受到应用观念和手段的限制并不能发挥出全部的作用，就需要根据变频技术的原理，结构和设计进行进一步的分析和研究。文章通过分析地铁环控系统变频技术的原理，结合其设计要求和组成结构，对地铁环控系统中变频技术的应用进行系统和具体阐述。

关键词：地铁环控系统；变频技术；原理；结构；应用

当前地铁的发展进入高峰期，地铁环控系统如何在保证地铁正常稳定运行的基础上达到节约能源，降低消耗和保护环境的可持续发展目标成为了当前工作的重点和难点。变频技术的应用成为解决这一问题的热门话题，在实际尝试和应用中有不错的表现，通过把地铁环控系统各个运行环节如通风风机，排热风机，组合式空调机组等采用变频技术加以控制，激发环控系统的巨大潜能，在低压节能的同时提升乘客体验，为基础设施和交通设施未来的建设打下了良好的基础。

1 变频技术的原理

根据电机学来说，如果转差率变化不大，异步变动机转速与定子供电频率成正比；相反，如果可以连续的改变定子供电频率，那么就可以平滑地调节异步电动机转速，这就是变频技术的基本原理。所以在地铁环控系统中应用变频调控技术时，通过使得定子按照一定规律进行供电，实现恒转速从而达到恒温度，以求实行不同情况下对地铁环控系统的要求。与传统的定频相比，变频技术的应用使得空调可以快速达到制冷，制热和节能的要求，提高温度控制的精确性和扩大电压的适应范围。这样一方面就能使得空调在电压较小的情况下也能运行，提高使用范围；另一方面，符合可持续发展的要求，有效节约资源的同时通过变频过程的自动化实现节能条件的自动化和智能化。

2 地铁环控系统的组成与设计

基于对变频技术应用原理和地铁环控系统的要求，为了迎合当前阶段可持续发展的要求和节能减排的需求，就需要从地铁环控系统设计的根本出发，通过研究具体的组成和结构，结合变频技术的工作原理，对其中涉及到各个环节和部分进行调整和改进。因为地铁是大型的交通设施和基础设施，不仅关乎乘客出行的便利和舒适程度，还与社会整体建设挂钩，所以认真研究地铁环控系统相关设置和设施的合理性和安全性，研究如何把变频技术科学地应用在其中，是节能降耗和保护环境的必然之举。

2.1 地铁环控系统的结构与组成

地铁环控系统基本包括两部分：一部分是通排风，如一些风机，风阀，而其中隧道风机，排热风机风内置变频器，具有功率因数校正功能的整流器，逆变器，控制电路等以保证环境温度，多联机信息，室内机的联信能够实时获得和改变。另一部分是空调设备，包括组合式空调机组，水冷冷水机组，风冷冷水机组等。而在压缩机和风机的驱动控制系统中控制无位置传感器的矢量营造了一个高温，高压和密封的运行环境，在减少外部影响的同时使得通风排风和空调制冷按照规定温度运行。

2.2 地铁环控系统的设计要求

了解了地铁环控系统的结构和组成后，就需要根据变频技术原理和地铁运行实际需求进行设计要求的研究，为后续的实行和应用打下良好的基础。首先，地铁环控系统要保证正常运行时乘客的舒适度。分析地铁运行区域内的热湿负荷变化规律以确定风机变频频速变化规律就是必要的，使得其在不影响正常运行需求的同时符合相关规范，比如排风机，排热风机及联动装置相应的接口能与实时控制系统保持通信状态，并把该接口的信息传输到监控系统中去。

3 地铁环控系统变频技术的应用

3.1 保证节能降耗，实现发展可持续

地铁环控系统变频技术的应用是符合可持续发展趋势的，在重复利用资源的同时还做到了节能降耗，使得交通设施的建设朝着高效节能的方向不断发展，为其他行业的发展做出了示范。举例来说，通过微型计算机智能控制地铁环控系统，使得自动适应和调整负载得以实现，并能提高供电网功率因数以降低能耗；地铁环控系统中的变频器可以远程监控相关环节的用电多少，并进行比较和分析，以便提出相应的改进方案，还能对故障进行及时分析并找出原因，提高了工作效率和减轻了工作负担。例如风机在风量61m3/s、额定转速990rpm时，风机功率为70kW，效率为75%。其中有85%的负荷需要风量为180000m3/h左右。如果保持风机按额定转速990rpm进行工作时，通过对阀门进行相应的调节使风量达到180000m3/h时，其所能达到的风机功率为100kW、效率为71%；当使用变频技术调节风机风量为180000m3/h时，风机的转速为702rpm、功率为14kW、效率为78%。因此，将变频技术应用到风机系统之中，可以有效的提高其工作效率，从而达到节能降耗效果。

例如，以夏季典型日为例，对空调水系统变频节能效果进行分析。通常情况下，冷冻水泵流量改变的过程中会使冷水机组能耗升高，冷冻水泵的初期、近期及远期变频节能量分别设定为125.2kWh、116.3kWh、153.4kWh，其节能率依次为46.5%、41.4%、45.4%；但是将变频技术应用到流量调节之中，使冷冻水泵的初期、近期及远期变频节能量分别设定为95.8kWh、85.3kWh、125.1kWh，其节能率依次为29.9%、27.3%、33.6%。节能量及节能率均得到了明显的提升。

3.2 智能控制地铁热湿负荷

保证地铁公共区域的热湿负荷是为乘客提供一个舒适环境的根本条件，这就需要首先调查影响的因素，通过分析客流量，地铁运行图，气候变化等对其的影响大小决定后续的解决方案。其次，通风量的计算与变频器测量到的数据进行对比，通过排查和检测使得地铁热湿负荷保持在一个合理的范围内。最后，定期的检查是非常必要的，地铁的通风量热湿负荷在不断变更中保持正常水平，其实是为乘客的良好感受做好了保障。

3.3 保护环境，减少污染

地铁环控系统变频技术的应用符合可持续发展的要求还体现在保护环境和减少污染中，比如对水系統的变流量进行改造，在有效节约电能的同时使得通风排风和空调装置能够在最优状态下运行，实际上就是做到了节约能源和降低消耗。空调水系中腐生物对水管的材质有很大的影响，所以就需要变流量的控制冷水机组和改变水管材质，确保水系统能在变流量的情况下平稳运行，使得在应用中既能达到节能环保的目的又能减少其中的故障和由此带来的运行风险和损失。

3.4 延长地铁环控系统的寿命

变频技术在地铁环控系统中的应用实际上在许多方面都保证了运行的安全性和可靠性，无形中避免了很多意外和问题，为延长地铁环控系统的寿命做出了贡献。通过分析地铁环控系统和变频技术运行中的各种参数，利用微型计算机进行智能控制，有效提高功率因数，实现对负载的自动适应和调整，达到节约能源和保护设备的目的；产品技术对故障的预测和分析都及时有效，减轻了工作人员的负担。

4 结束语

在地铁中应用变频技术可以提高环控系统的性能，估算变频空调中电力转子转速与位置，需要在实践中了解变频技术的工作原理，组成结构和设计要求，使得其在应用到地铁环控系统中时发挥积极的作用。地铁环控系统变频技术的应用是结合了根本原理，基本构成和设计理念的重要应用，在实际中为相关行业的研究和分析提供了借鉴。分析地铁环控系统变频技术的应用不仅为当前阶段出现的问题和阻碍提出了建议和做出了尝试，还为基础设施的完善和交通的发展提供了新思路。

参考文献

[1]庞李彬.地铁环控系统节能技术探讨[J].铁路技术创新，2016（4）：74-76.