徐文俊

【摘? 要】當(dāng)前隨著科技的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)也越來越成熟，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。對(duì)地鐵機(jī)電設(shè)備而言，其在運(yùn)行過程中能源消耗極大，在機(jī)電設(shè)備中合理應(yīng)用變頻技術(shù)，能有效節(jié)約設(shè)備的能源消耗，使得其運(yùn)行成本得到控制。論文以此為切入點(diǎn)，對(duì)變頻技術(shù)在地鐵機(jī)電設(shè)備中的節(jié)能應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，希望能夠更好地發(fā)揮變頻技術(shù)的節(jié)能作用。

【Abstract】At present， with the continuous development of science and technology， frequency conversion technology is becoming more and more mature， and its application scope is becoming more and more extensive. For metro electromechanical equipment， its energy consumption is extremely high during operation. The reasonable application of frequency conversion technology in electromechanical equipment can effectively save energy consumption of equipment and control its operating cost. Taking this as a breakthrough point， this paper makes an in-depth study on the energy saving application of frequency conversion technology in metro electromechanical equipment， hoping to give full play to the energy saving function of frequency conversion technology.

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù);地鐵機(jī)電設(shè)備;節(jié)能;應(yīng)用

【Keywords】frequency conversion technology; metro electromechanical equipment; energy saving; application

【中圖分類號(hào)】U231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0146-02

1 地鐵扶梯中變頻技術(shù)的應(yīng)用分析

在以往的地鐵扶梯設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用工頻電源直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)來帶動(dòng)扶梯上下運(yùn)動(dòng)是常見的一種形式，這種形式主要存在兩個(gè)弊端，首先是電機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候電流較大，即便是利用星-三角對(duì)電機(jī)進(jìn)行降壓啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)造成的損耗仍然無法避免;其次是電梯在工頻電源的作用下，無論是否有人乘坐，其都會(huì)保持一個(gè)較高速的勻速運(yùn)行狀態(tài)，空載狀態(tài)下的能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，長此以往這部分浪費(fèi)掉的能源就十分可觀。

而在地鐵扶梯中利用變頻技術(shù)之后，首先對(duì)電機(jī)啟動(dòng)電流大的問題進(jìn)行了解決，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了一定的節(jié)能。其主要是利用安裝在扶梯上的傳感器的感應(yīng)作用，當(dāng)有乘客進(jìn)入扶梯后，就能通過控制變頻器來提升扶梯的輸入頻率和電壓，促使其保持高速的運(yùn)行狀態(tài)，同樣，若是傳感器檢測(cè)到?jīng)]有乘客進(jìn)入扶梯，那么就會(huì)相應(yīng)地降低對(duì)電機(jī)的輸入頻率和電壓，使得扶梯保持一個(gè)節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)，直到有乘客使用扶梯打破這種狀態(tài)為止，這種扶梯運(yùn)營方式極大地節(jié)約了能耗，降低了成本，并且使得扶梯的適用性得到了提升。

在變頻節(jié)能控制技術(shù)的作用下，地鐵扶梯能夠根據(jù)地鐵站的客流量等數(shù)據(jù)，自動(dòng)化對(duì)扶梯的速度時(shí)間表進(jìn)行調(diào)節(jié)，打破了以往持續(xù)勻速運(yùn)行的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了變速運(yùn)行，而速度時(shí)間表的調(diào)節(jié)主要是通過車站控制室和控制中心將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣?dòng)扶梯的控制器當(dāng)中，在變頻器無極調(diào)速的作用下實(shí)現(xiàn)的。地鐵自動(dòng)扶梯變頻控制技術(shù)和中央空調(diào)控制系統(tǒng)不同，其通過地鐵專用網(wǎng)絡(luò)就能建立起對(duì)所有自動(dòng)扶梯的集中監(jiān)控系統(tǒng)，并在信息化平臺(tái)支持下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和調(diào)節(jié)的功能。已有的案例表明，變頻節(jié)能控制技術(shù)在地鐵扶梯中的應(yīng)用有著較好的節(jié)能作用，例如，南京地鐵南京南站總功率為216.6kW的自動(dòng)扶梯，通過變頻與非變頻的年度能耗對(duì)比發(fā)現(xiàn)，變頻節(jié)能控制自動(dòng)扶梯每年的電能消耗約為0.82×106kW·h，按照南京市0.71元的電價(jià)，其電費(fèi)將近54萬元，同非變頻扶梯電能消耗1.58×106kW·h、電費(fèi)112余萬元形成了鮮明的對(duì)比，由此可見變頻技術(shù)的應(yīng)用能使得該地鐵站15臺(tái)扶梯每年節(jié)省約1370余萬元的電費(fèi)。

2 地鐵中央空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

地鐵車站中央空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行變頻改造之前，空調(diào)的負(fù)荷并不是一成不變的，盡管冷水機(jī)組可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，但是冷水泵、回排風(fēng)機(jī)等輸送設(shè)備仍然以額定的功率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變小時(shí)，輸送設(shè)備的功率卻沒有變小，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，使得空調(diào)機(jī)組的效率整體效率得不到提升，資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。變頻技術(shù)的應(yīng)用則能夠使得在空調(diào)負(fù)荷降低時(shí)，冷水泵、回排風(fēng)機(jī)等輸送設(shè)備能夠自動(dòng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得其同空調(diào)負(fù)荷相對(duì)應(yīng)，使得空調(diào)系統(tǒng)的效率得到提升。

2.1 空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

深圳華僑城地鐵車站的中央空調(diào)水系統(tǒng)裝備了2臺(tái)功率140kW螺桿式冷水機(jī)組和2臺(tái)18.5kW冷凍泵，同時(shí)還有22kW的冷卻泵2臺(tái)以及7.5kW冷卻塔2臺(tái)，由于其能耗較大，在2009年對(duì)其進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，在系統(tǒng)中加裝了流量、溫度、壓力差等傳感器以及調(diào)速控制器等設(shè)備模塊，使得水系統(tǒng)由原有的定水量變?yōu)樽兯俊Ｔ摰罔F站空調(diào)水系統(tǒng)變頻改造為每個(gè)冷凍泵和冷卻泵都配置了一臺(tái)變頻器，其頻率調(diào)節(jié)范圍為30～50Hz。同時(shí)通過溫度傳感器在冷凍水、冷卻水總管每個(gè)主機(jī)出水管路中對(duì)冷凍水和冷卻水的溫度進(jìn)行記錄。此外，有效檢測(cè)冷凍水總流量，還將超聲波流量計(jì)安裝在其主管的位置，壓力傳感器安裝在分集水器之間，使得其能夠?qū)鋬鏊┗氐乃畨翰钸M(jìn)行檢測(cè)。為了準(zhǔn)確記錄水泵以及主機(jī)的電量，分別對(duì)其加裝了電量采集模塊。

2.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

深圳華僑城地鐵車站空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)裝備了4臺(tái)功率30kW組合式空調(diào)箱，同時(shí)還有11kW回排風(fēng)機(jī)4臺(tái)，同樣在2009年對(duì)其進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，在風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中加裝了溫度傳感器、風(fēng)機(jī)變頻器以及比例積分電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，其中比例積分電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝在4臺(tái)組合式空調(diào)箱表冷器中，能夠依據(jù)回風(fēng)的溫度對(duì)閥門的開度進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)。此外，該地鐵車站對(duì)每臺(tái)組合式空調(diào)箱和回排風(fēng)機(jī)都安裝了風(fēng)機(jī)變頻器，其頻率調(diào)節(jié)范圍同樣設(shè)置為30～50Hz;送風(fēng)管和回風(fēng)管均安裝溫度傳感器，以準(zhǔn)確記錄送風(fēng)溫度和排風(fēng)溫度;電量采集模塊安裝在風(fēng)機(jī)上，以收集并記錄每臺(tái)風(fēng)機(jī)消耗的電能，通過以上改造，使得該地鐵車站的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的控制及其運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)并入到車站的環(huán)控系統(tǒng)當(dāng)中。

2.3 結(jié)果與分析

為使得測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，分別在4月、5月、6月空調(diào)季節(jié)選取了空調(diào)負(fù)荷條件相似的兩天，對(duì)空調(diào)變頻與非變頻運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，結(jié)果如圖1～圖3所示。

通過圖1～圖3的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)采用變頻運(yùn)行后，主要輸送設(shè)備：冷水主機(jī)（LS）、冷凍泵（LDS）、冷卻泵（LQS）、空氣處理裝置（KT）以及回排風(fēng)機(jī)（HPF）的能耗均有了明顯的降低，空調(diào)系統(tǒng)總體節(jié)電效率以及風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的節(jié)電效率如圖4所示，從中可以發(fā)現(xiàn)，空調(diào)總體節(jié)能效率在20%以上，其中風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能在40%以上，水系統(tǒng)節(jié)能則在20%以上，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變小時(shí)，其節(jié)能潛力更大。

3 結(jié)語

當(dāng)前，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵的建設(shè)也如火如荼，在地鐵機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行過程當(dāng)中能源消耗極大，利用變頻節(jié)能控制技術(shù)是非常有必要的，在地鐵機(jī)電設(shè)備中運(yùn)用變頻技術(shù)能夠有效對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約，確保地鐵車站良好的運(yùn)行狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳志慧.變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2019，38（04）：220-222.