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摘要:地铁是以地下运行为主的一种城市轨道交通系统,其主体部分的车站和隧道一般修筑于地下数米至数十米深处。地铁系统只有少量的车站出入口和隧道通风井与外界相连,是一个相对封闭的环境。由于地铁长期运行且站内大量乘客集散,因此造成空气中含有大量有害气体、颗粒物以及热湿负荷。而地铁系统相对封闭,仅靠空气自然流动、扩散,无法排出如此大量的热湿负荷和污染物。若地铁车站中不设通风空调系统,则难以保证车站内环境质量,致使空气质量恶化。
关键词:地铁;通风空调系统;组合式空调机组;冷水机组
1通风空调系统运行概述
通风空调系统主要包括通风设备和制冷设备两大类,分别是组合式空调机组、风机、风阀、风管路等通风设备,以及冷水机组、水泵、冷却塔、水阀与管路等制冷设备。其中,组合式空调机组是地铁通风空调系统的重要空气处理设备,用于对地铁车站站厅、站台等公共区域,以及设备与管理用房的空调送风进行冷却、除湿和空气净化等处理;冷水机组是地铁制冷系统的重要组成部分,在通风空调系统运行时为车站公共区域、设备与管理用房提供冷量。
1.1通风系统
地铁车站的站厅和站台等公共区域是乘客主要的集散场所,控制该区域的通风空调系统称为大系统,而小系统指的是控制设备与管理用房的通风空调系统。地铁车站的通风、空调设备设置于车站两端的站厅层,两端对称设置通风空调机房,每端各负担半个车站的热湿负荷。大、小系统在两端机房内设置有组合式空调机组、风机、风阀、防火阀等设备。
站厅层的空气调节采用上送上回形式,即新风通过送风井经消声设备和组合式空调机组进行空气处理后由站厅顶部送风道送风,站厅浑浊空气经顶部回风道由排风井排出。如图2所示,站台层的空气调节包括上送上回和上送下回两种形式,站台隧道顶部设置轨顶回、排风管回风将列车空调散发的热量带走,站台底部设置下回、排风道回风将列车运行过程中的设备发热、制动生热以及尘埃带走。
1.2制冷系统
制冷系统是各车站为供给其大、小系统空调用水所设置的空调水系统。地铁车站中设置有独立的冷冻机房,分别根据大、小系统空调冷负荷进行冷水机组选型。一般大系统空调配置两台制冷量大于1000kW的冷水机组,小系统空调配置一台制冷量低于500kW的冷水机组,三台冷水机组组合运行。
制冷系统的末端设备除冷水机组外,还包括冷却塔、空调箱和冷冻、冷却水泵等。冷水机组制得的冷冻水经冷冻泵送至空调末端设备,通过热交换为地铁车站大、小系统供冷,再把吸热升温后的冷冻水送回冷水机组内进行制冷,冷冻水在冷冻泵、空调器、冷水机组的蒸发器间循环。冷水机组在压缩制冷的过程中,需要把从冷冻水吸收的热量以及压缩机工作时消耗的热量交换給冷却水散热到周围环境,冷却水在冷却塔、冷却泵、冷水机组的冷凝器间循环。
2通风空调系统控制策略
2.1BAS系统控制策略
地铁通风空调系统由环境与设备监控系统进行监视、控制,BAS系统集成了车站通风空调系统的主要设备,能够按照预定的方法、模式或工况控制多台设备联动,对全线车站及区间的环境与设备进行自动化监控及管理,实现安全、可靠、节能的优化控制目标。
典型的车站BAS系统为三层控制网络结构,分别是车站级监控层、中央级控制层和现场设备层,控制方式有单点控制、模式控制、时间表控制、系统联动控制四种。中央级和车站级的主要控制方式为模式控制,中央级有夜间模式、阻塞模式、隧道火灾模式三种,车站级主要有正常模式控制。
2.2制冷机组群控策略
为了使地铁制冷设备达到最高效的运行状态,降低人工手动操作劳动强度和设备维护成本,延长制冷机组的使用寿命,一般在每座地铁车站的冷冻机房内设置一套制冷机组群控系统,实现制冷系统的远程管理控制。制冷机组的群控是指利用自动控制技术对制冷站内部的冷水机组、水泵、冷却塔、阀门等相关设备进行自动化监控,使制冷站内的设备达到最高效的运行状态。
制冷机组群控系统选用分布式控制系统,采用集中管理,分散控制的方式。在冷冻站现场设置DDC或PLC及各类传感器,采集被控设备的各种参数。中央操作站设置监控计算机实时监测和控制这些参数,地铁工作人员可通过计算机界面信息来了解设备的运行状态,设定或修改各类运行参数,完成对制冷机组的集中操作和优化控制。
3通风空调系统维护管理
3.1组合式空调机组维护保养
1)过滤段滤网清洗。粗效过滤段由铝合金粗效过滤网组成,能够过滤新风与回风中的大颗粒灰尘(≥5μm),如果滤网中积聚大量粉尘会导致风阻力加大,使空调机组能力下降,损耗更多能源;同时,风道内的温湿度环境也容易促使大量细菌、微生物生长,各种病原体通过风循环系统容易造成交叉感染。因此,在日常维修保养中应注意检查风道内有无异物,风道的过滤网是否干净,进出风口处的网格有无堵塞、损坏,并定期清洗过滤网。
2)表冷器清洁。表冷器的铜管交错排列,铝翅片采取正线波纹设计,因此具有热传递性能好、空气阻力低的优点,但是表冷器积灰严重时会增加空气阻力,使传热系数下降,影响制冷效果。日常维护保养应根据运行情况检查表冷器是否积灰,可用自来水配合清洗剂冲洗灰尘杂质,必要时可使用软质刷子洗刷。
3)传送皮带维护保养。皮带属于组合式空调机组容易磨损的部件,也是维护保养的重点对象。在日常检查的过程中,要注意检查皮带有无脱落、磨损、损坏的现象,如果因为磨损严重导致皮带变形,需要及时进行更换。同时,要观察正常运行时皮带是否松紧适宜,如果皮带过长、松弛,可能会出现打滑情况,影响设备正常工作,需要更换;如果皮带较短、紧绷,则可适当进行松动,保证皮带以正常状态运行。
3.2冷水机组季前维护保养
空调季前冷水机组经过一个长时间的停机再开机时需要进行季前维护检查,以保证地铁通风空调系统的冷却性能和冷却效果,延长机组的使用寿命,防止出现问题和故障造成经济损失。
1)机组外观检查。检查机组是否有腐蚀、漏油以及制冷剂泄漏等问题。检查机组外壳及驱动装置,是否有磨损、生锈现象,如有则需要进行局部除锈、补漆。
2)电控系统检查。冷冻机的电控系统在季节性恢复开机时需要检查电气回路上有关部件是否有松动,接触器等吸合、分离动作是否自如,绝缘包裹是否有破损,使用压缩空气除尘剂吹扫积累的灰尘,保持电控柜内及各电气部件的清洁干燥,不能有水渍、金属屑、灰尘或其他杂物,必要时使用清洗剂来清扫电路板。
3)冷冻机油检查。冷冻机油具有冷却、密封、润滑、能量调节、降低噪音的重要作用,好的油呈浅黄色,变质油有碳颗粒,空调季前需对油进行化验或更换,保证油的品质,避免因油变质烧毁线圈导致压缩机烧坏而减少冷水机组的使用寿命;同时,油过滤器和干燥过滤器也需进行检查和更换。
4)冷凝器清洗和检查。空调季前需进行冷凝器的清洗,一般分为物理清洗和化学清洗,物理清洗主要是使用电子设备对水质进行处理,如采用高压水射流冲刷冷凝器内壁中的泥、藻,化学清洗即使用弱酸化学试剂来清洗机组换热器铜管内的结垢,防止堵塞;同时,冷凝器的冷凝器安全阀、排气压力传感器、供液管路、电动执行器、电子膨胀阀等部件需要进行检查、校验或更换。
4结束语
本文系统研究了地铁通风空调系统的组成与工作原理,以及BAS系统控制策略和制冷机组群控策略,提出了组合式空调机组和冷水机组等通风空调系统关键设备的维护保养方法,为地铁车站工作人员对通风空调设备的使用和日常维护保养提供了参考依据。
参考文献
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