吕鹏程
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省 杭州市 311122
摘要:目前，中央空调水泵的节能通常采用闭环改造工作，其系统改造都是在变频技术的加持下实现的。从使用效果分析，在制冷主机、冷冻水系统、冷却水系统的节能系统改造中，尤其是对于水泵的节能改造，变频技术具有一定的优势。
关键词：变频技术；地铁机电设备；节能；应用
引言
随着各城市地铁运营里程的不断增长，能耗问题日益凸显，电费支出占运营成本的30%左右，而车辆牵引和通风空调系统又是整个系统的耗电大户。由于通风空调系统按照远期运营指标设计，并留有较大裕量，所以具有较大的节能空间。
1变频技术的特点
目前，应用到地铁通风机中的变频控制方式相对较大，包括液力耦合器调速、内反馈交流调速、变频调速、调节风机叶片角度等方式，根据不同矿井的空气质量及环境，选用不同形式的变频调速方式。但变频调速技术在通风机中应用过程中，主要通过软启动方式进行启动，可实现电流从零的缓慢启动，所产生的冲击电流及电流相对较小，对通风机中用电设备具有更小的冲击影响。在通风机实际安装过程中，可不用考虑通风机的安装方式，通过对电流的变频调速，即可根据实际需求，满足左右的驱动电机的正转或反转需求，调速过程中，只需调节变位器，即可实现对矿井中风量、风压、电机运转速度的调节。与传统的调速方式相比，变频调速方式，不仅提高了通风机的运行精度，有效保护了电机的运转效率，实现了电机的正反转自动切换，也大大提高了矿井中通风机的智能化水平，不仅给企业减少了大量的电量损耗，降低了设备的运行成本，将变频技术成功应用到地铁通风机的实际运行中十分有必要。
2变频技术在地铁机电设备中节能应用
2.1变频技术对主机制冷系统的控制
对于主机冷却系统，热负荷调节将冷却压缩机限制在阈值设置范围内，使其能够在指定范围内运行。通过中央气候保护系统中的内部控制器调节压缩机转速，可以实现智能温度控制。变频器空气可以优化到实际应用中的温度要求，并作为高层住宅温度作为高层室内住宅温度可以用来保证实际值。与此同时，变频器技术允许在空调运行时在高温下进行快速冷却，不仅是传统压缩机的工作频率，而且冷却性能也是同类空调的两倍，因此这些优势在传统中央空调系统中也无法相提并论。变频器空气可以自动激活，如果传统的热电机在电源故障时挂起，而电源故障是通过手动控制切换的，则使用变频器技术的中央模型的自动重启功能可以在非易失性系统中激活。
2.2地铁扶梯中变频技术的应用分析
在以往的地铁扶梯设计当中，利用工频电源直接驱动电机来带动扶梯上下运动是常见的一种形式，这种形式主要存在两个弊端，首先是电机在启动的时候电流较大，即便是利用星-三角对电机进行降压启动，对电网和电机造成的损耗仍然无法避免；其次是电梯在工频电源的作用下，无论是否有人乘坐，其都会保持一个较高速的匀速运行状态，空载状态下的能源浪费较为严重，长此以往这部分浪费掉的能源就十分可观。而在地铁扶梯中利用变频技术之后，首先对电机启动电流大的问题进行了解决，同时实现了一定的节能。其主要是利用安装在扶梯上的传感器的感应作用，当有乘客进入扶梯后，就能通过控制变频器来提升扶梯的输入频率和电压，促使其保持高速的运行状态，同样，若是传感器检测到没有乘客进入扶梯，那么就会相应地降低对电机的输入频率和电压，使得扶梯保持一个节能的运行状态，直到有乘客使用扶梯打破这种状态为止，这种扶梯运营方式极大地节约了能耗，降低了成本，并且使得扶梯的适用性得到了提升。
2.3变流量智能控制模块
变流量智能控制模块实现冷水机组、冷冻泵、冷却泵和冷却塔风机等水系统设备联动控制，通过对各设备的运行参数进行动态优化调节，实现水系统节能的目标。
在任何负荷条件下，都能以最少的系统能耗获得需要的冷量，在保证末端空调服务质量的前提下，实现空调水系统的综合优化与高效节能。变流量智能控制模块包括以下4个功能。1）关联控制功能：根据实际需要制定关联计划，来指定受控设备之间的关联关系，并按要求来启动/停止相关的设备组合，操作简便。2）泵组优选功能：在并联冷冻水泵系统中，系统能够实时计算当前负荷所需的冷冻水流量，推算出运行的并联水泵台数及工作频率，在该状态下泵组消耗的总能耗最低，实现泵组电量总消耗最低的控制目标。3）冷水机组群控功能：在多台冷水机组并联运行时，系统可以根据实际的运行情况和负荷变化，智能选择空调冷水机组运行台数，实现系统最佳运行组合，确保空调系统的高效运行；同时，可以根据车站空调使用习惯，制定机组启停计划，满足控制需求。4）动态水力平衡控制：能够通过对空调系统的水力分配加以干预，使每个空调环路都能够获得需要的冷冻水流量，实现中央空调管网的水力动态检测和自动调节，实现对空调系统水力平衡的有效控制，确保各支路的能量分配均衡和良好的制冷效果。
2.4全面计量系统参数
IECS为更准确地实现变频条件，对各系统测量元器件的要求也比较高。对于空调风系统，在新风道设置小型气象仪，以准确测量室外空气温湿度参数；在风系统送风总管、回风总管、混合风室设置温湿度传感器；在送风主管、回风主管设置风量传感器。对于水系统，在冷却塔附近设置室外微型气象仪；在冷水机组蒸发器、冷凝器进出水主管设置流量传感器和温度传感器；冷却塔进出水主管设置温度传感器；在组合式空调机组、柜式风机盘管、风机盘管回水主管设置温度传感器；在分集水器设置压力传感器；在水系统A、B两端最不利环路设置压力传感器。
2.5地铁中央空调变频节能技术的应用
地铁车站中央空调系统在进行变频改造之前，空调的负荷并不是一成不变的，尽管冷水机组可以自动调节，但是冷水泵、回排风机等输送设备仍然以额定的功率进行运转，当空调负荷变小时，输送设备的功率却没有变小，出现“大马拉小车”的现象，使得空调机组的效率整体效率得不到提升，资源浪费现象严重。变频技术的应用则能够使得在空调负荷降低时，冷水泵、回排风机等输送设备能够自动对电机转速进行调节，使得其同空调负荷相对应，使得空调系统的效率得到提升。
2.6PLC控制柜设计
在变频节能监控系统设计过程中，PLC控制器采用了双CPU、双电源及单个通讯模块进行冗余设计，通过内部的容错技术，可保证整个PLC具有较高的控制精度而不发生错报现象，其中，一个主CPU则主要负责对通风机的启停及运行速度进行全面控制，而辅助CPU则主要负责将通风机的相关信息传输至主CPU中，实现两个CPU信息的共享。同时，当主CPU出现故障问题时，可立即切换至辅助CPU，以此保证PLC控制器能实时对通风机进行控制。PLC控制器、相关线路及壳体，组成了PLC控制柜结构。另外，所选用的PLC控制器中包含了A3机架、AO模块、1769DO模块、电源模块、冗余光纤、模拟量输入模块、模拟量输出模块等，且稳定性相对较高。
结束语
当前，随着城市规模的不断扩大，地铁的建设也如火如荼，在地铁机电设备的运行过程当中能源消耗极大，利用变频节能控制技术是非常有必要的，在地铁机电设备中运用变频技术能够有效对能源进行节约，确保地铁车站良好的运行状态。
参考文献
[1]沙国荣,邓嘉,陈正泉,钱青.地铁车站环控通风与空调系统分析[J].南京工业职业技术学院学报,2018,18(04):13-15.
[2]陈哲,张九根,陈浩.地铁冰蓄冷空调系统负荷预测研究[J].现代电子技术,2018,41(23):169-174+178.
[3]徐丽.地铁空调水系统设备的节能运行[J].绿色环保建材,2018(11):27-28.
[4]李珂,王妍萍,郭飞.基于PLC的地铁站内空调群控系统设计[J].电脑知识与技术,2018,14(32):235-238.
[5]王成龙.关于地铁通风空调工程施工技术的研究[J].智能城市,2018,4(21):51-52.