1地铁电扶梯及中央空调节能控
1.1地铁电扶梯节能控制的必要性
我们都知道，若地铁电扶梯采用传统的运行方式，则电扶梯始终处在额定速度的运行状态，从而造成不必要的能耗浪费。然而，若对电扶梯进行变频节能改造，则空载时，电扶梯保持节能速度的运行状态；载人时，电扶梯再经控制系统从节能速度快速转变为额定速度；反之，若电扶梯再次处在空载状态，则电扶梯再经变频器从额定速度转变为节能状态，从而达到变频节能控制的目的。由此可见，电扶梯变频供电频率与速度呈正相关，详见表2-1．由表2-1可知，电扶梯高速运行时，供电频率为50Hz；中速运行时，供电频率为38.5；低速运行时，供电频率为10，因此对地铁电扶梯进行变频节能改造非常必要。
1.2地铁中央空调节能控制的必要性
地铁中央空调系统由回排风机、送风设备、冷却泵、冷冻泵及冷水机组等设备组成，且该部分的能耗占地铁总能耗的40~50%左右。此外，中央空调系统中输送设备的能耗占总能耗的60~70%左右。可见，地铁中央空调实行节能控制非常必要，尤其应重视对输送设备进行节能改造。中央空调系统变频节能改造前，地铁空调始终保持着持续变化的负荷状态，且能对冷水机组进行自动化调节，但系统中的某些设备始终处在额定转速的运行状态，如此机组的效率势必因空调负荷的降低而降低，并最终导致能源浪费。由此可见，对地铁中央空调系统进行节能改造非常必要，即中央空调负荷降低时，应用变频技术来使冷水机组能量与相应的输送设备转速实现同步及自动化调节，从而最终实现降低能耗、提升效率的目的。
2地铁机电设备中变频节能技术的应用研究
2.1地铁电扶梯变频节能控制技术的应用
地铁电扶梯变频节能控制技术是指依据全变频控制技术的无级调速特性，为电扶梯提供集计算机、通信、控制、网络等技术为一体的监控技术，由此以变频调速为手段对电扶梯的效率进行调控，从而使地铁电扶梯的运行始终保持着节能的状态。地铁电扶梯变频节能控制技术的运行原理为：空载时，自动调低电扶梯电机的转速，从而降低电机的输出功率；载人时，自动调高电扶梯的转速，以适应使用者的出行需要，由此实现地铁电扶梯运行的低能耗与高效率（见图2-1）。近年来，地铁建设长度快速增加，同时电扶梯的安装数量也越来越多，因此此项变频技术的应用对实现地铁电扶梯的节能运行意义重大。此外，地铁电扶梯变频节能控制技术的应用允许依据地铁内实时的客流量等信息，对电扶梯的速度时间表进行自动化调节，从而实现区别性的变速运行。所谓速度时间表，是指首先由车站控制室及控制中心下载至电扶梯控制器，然后再借助变频器的无机调速性能，完成电扶梯区别性的变速运行。与中央空调系统相比，地铁电扶梯同样经地铁专用网络就站内所有电扶梯建立起集成化的综合监控系统，并最终建立起信息化的共享平台，且经控制中心能够实现远程监控。实践表明，地铁电扶梯变频节能控制技术的应用具有非常理想的节能效果。例如，某城市地铁自动扶梯电机功率计算公式为：,式中，P——电机功率（kW）；H——提升高度（m）；L——制动载荷（120kG）；V——额定速度（0.65m/s）。高地铁全线共设241台自动扶梯，总功率达5506kW。结合上文公式对非变频扶梯与变频扶梯的年耗能费用进行比较。比较结果显示，非变频扶梯每年的电能消耗量达4.0196×107kW•h，若电的单价为0.71元，则电费约为2854万元；变频扶梯每年的电能消耗量达2.0901×108kW•h，则电费约为1484万元。可见，采用变频技术可使该地铁电扶梯每年节约电费约1370万元。
2.2中央空调变频节能控制技术的应用
中央空调变频节能控制技术是以闭环控制为运行原理、以变频调速为实现手段及集计算机、网络、通信、控制等技术为一体的智能监控技术，由此使地铁中央空调系统始终保持着低能、高效的运行状态。地铁中央空调变频节能控制的运行步骤为：依据地铁温湿度及客流量的变化信息，经传感器对地铁温湿度进行自动化检测→对设计值与输入控制器的信号进行比较运算→依据输入变频器的计算结果，对风机运行的频率进行自动化调节，由此实现对地铁温湿度进行实时性、连续性的闭环控制及对地铁中央空调系统各设备的运行频率进行自动化调节，如此既能使地铁内温湿度、换气次数及新风量始终保持在设定范围，又能实现中央空调系统的节能化运转。此外，经地铁专用网络，空调通风设备被集成到综合监控系统，由此构建起信息化的共享平台，从而实现下列功能：控制中心实行远程监控；地铁控制界面对各类实时信息进行动态显示，以实现对特定设备的实时监控；就地设置或远程下载控制参数；自动化调节地铁内的实时温度，且温湿度的控制精度分别达±1℃/10%；自动记录地铁机电设备的各项实时数据。实践表明，地铁中央空调系统对变频技术的应用具有极佳的节能效果。例如，依据某地铁中央空调系统的变频数据，若满足设计新风比＞10%、换气次数为5次/h，则该地铁中央空调系统应用变频节能技术后的节能率较常规系统高出70%。
3讨论
结合前文可知，变频技术作为高新技术产业发展的产物，能为地铁机电设备的节能问题提供有效的解决办法，因此重视地铁机电设备中变频节能控制技术的应用非常必要。前文分别从能耗量相对较大的电扶梯及中央空调系统两方面，浅析了地铁机电设备中变电技术的应用，以期实现地铁运行的低能耗和高效率。从文中所提案例可知：（一）地铁电扶梯变频节能控制技术的应用，既能实现电扶梯的区别性变速运行，又能使电扶梯的运行始终保持着节能的状态，且此节能率超出30%。（二）地铁中央空调系统应用变频节能技术的应用，既能使地铁内温湿度、换气次数及新风量始终保持在设定范围，又能实现中央空调系统的节能化运转，且此节能率高出常规系统的70%。可见，地铁机电设备中变频技术的应用对实现我国地铁事业的健康发展具有重要意义，因此符合未来社会发展的要求。
作者：高浩 单位：西安市地下铁道有限责任公司
