变频技术在地铁机电设备中的节能应用

蔡贵雄

摘 要：随着我国城镇化的不断加快发展，对公共交通造成了较大的压力，地铁作为城市的公共交通工具之一，同时也消耗了大量的电力能源。地铁在运行过程中，由于部分机电设备的运行不合理，比如，地铁自动扶梯在早晚高峰阶段处于额定速度运行，当地铁在运营低谷时，扶梯还处于正常运行速度，造成电能浪费，为改变地铁运营低谷期机电设备的运行状态，在地铁机电设备上应用变频技术进行改造，达到节能降耗的目的，降低地铁运营成本。

关键词：变频技术;地铁;机电设备;设备节能

地铁作为城市公共交通工具，正常运行需要消耗大量的电力，由于我国大力倡导节能减排工作，地铁作为电力消耗的大户，引起人们的关注。地铁的耗电设备主要包含了自动扶梯、通风空调等，通过对地铁机电设备耗电量的数据分析发现，耗电量较大的机电设备是自动扶梯和通风空调，因此运用变频技术对两类设备作为地铁节能改造的重点，达到节能降耗的目的。

1.变频技术在自动扶梯中的节能应用

自动扶梯在改造前，是按照设置的固定额定速度工作，在空载和有人乘坐时，均保持额定速度不变，导致自动扶梯空载运行过程中造成一定的电能消耗。使用变频技术进行扶梯的节能改造后，当扶梯空载时，通过设置变频器改变扶梯电机的运行频率，使扶梯的运行速度变慢;当有人踏上扶梯时，安装的感应装置接收到信号后，将信号传递给变频器，随着变频器频率改变后提高扶梯运行速度，到达额定速度时停止加速，直至乘客走出扶梯后，变频器再改变频率后将扶梯速度降至节能运行的速度。通过变频技术的运用，控制扶梯有人和空载时的运行速度，保证扶梯空载时，处于节能状态。以下表1来自某2个地铁车站4部自动扶梯改造前后数据对比，可以看出在安装变频装置改造后扶梯的节能效果。从表1中可以计算出扶梯的平均节电率为22.5%。

2.变频技术在中央空调中的节能应用

中央空调维持着地铁的温度和通风，耗电量较大，系统主要设备有：冷水机组、冷冻泵、冷却泵、送排风设备等，占据地铁总耗能的一半左右，其中输送设备耗能比例较大，大概为中央空调总体能耗的65%左右，所以变频节能改造的重点放在输送设备上。应用变频技术，控制设备电机的运转速度，达到减少设备用电量的目的。

2.1水系统变频改造

在空调水系统上安装变频器，将频率范围设为35-48Hz，在所有的冷冻泵和冷却泵上，安装变频器;在出水位置安装温度传感器，实时测量系统的进水温度;使用流量计检测冷冻水的流量;使用压差传感器检测冷冻水供回水压差;安装计量设备，记录各个水泵和主机的用电情况。中央空调水系统通过技术改造后，采取变水量方式，在各个冷冻和冷却泵上安装温度测量和水压测量，自动控制空调的温度，安装变频器以后设定频率范围，在水系统运行中，保证频率在设置的范围内，安装的温度传感器和压差传感器，将记录的数据传输给变频器，变频器根据温度和压差，控制水系统的运行，在温度较低时，减缓中央空调的运行速度，温度升高后，恢复中央空调的正常运行，从而减少中央空调的耗电量。

2.2变频技术在通风系统中的应用

在中央空调的风系统中安装电动调节阀，设置变频器的频率范围在35-48Hz之间，在风系统的进出风口，安裝温度传感器，监测风的温度，将监测数据传输给变频器，当温度低于设定值时，变频器降低中央空调的运行速度，减缓制冷;当温度高于设定值时，变频器提高中央空调的运行速度，加快空调制冷，通过监测到的温度，自动调整空调运行状态，控制地铁站中的温度在合理的范围内。

2.3变频式多联机的应用

使用变频式多联机进行地铁中央空调的改造，在夜间，地铁对空调需求较少时，关闭中央空调，开启多联机系统利用小系统供冷，可节约大量电能。以某地地铁为例，在夜间使用多联机系统制冷，第一，使用系统之前，关闭中央空调的所有系统，开启的小系统只为值班室供冷，具体数据如表2;第二，使用中央空调，设置水系统的运行频率，关闭大系统，多联机系统开启所有的小系统，具体数据如表3。通过表中数据可以看出，使用变频技术改造后，中央空调的总耗能为421.6kW·h，未使用变频技术的总能耗为1190kW·h，数据差距明显，改造后的中央空调系统节省总耗能的64.5%的电量，使用小系统制冷，完全可以满足地铁制冷的需要，可在地铁中推广和应用。

3.变频技术在地铁中节能应用的总结

变频技术通过监测设备的运行条件，控制设备的运行状态，达到节能降耗的目的，在地铁自动扶梯上安装变频器，当扶梯处于空载运行时降低运行速度，节约电能达20%以上;在中央空调水系统上安装变频设备、温度传感器、压差传感器，监测空调进出水的温度，从而将中央空调耗电量降低近26%;通风系统中使用变频技术后，节约电能近50%;变频式多联机的安装，减少了地铁晚间空调的耗电量，节约总耗能的64.5%。变频技术在地铁机电设备节能中的应用，对耗能大的机电设备进行节能改造，降低了地铁运营成本，符合我国现阶段节能低碳、环保的发展要求。

结束语：地铁在正常运行过程中，部分设备处于高耗能的运行状态，造成设备过渡消耗缩短设备的使用寿命，并且造成电能的浪费。变频技术具有较好的节能功能，在地铁机电设备上安装变频装置，改善设备运行状态，依据地铁运营的实际调整设备运行模式，使设备始终处于良好的工作状态，保障地铁的正常运转。

参考文献：

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[2]纪育光.变频控制技术在空调通风系统中的节能应用.电子技术与软件工程，2019.

[3]付丽金，孙金根.变频控制技术及应用[J].北京：清华大学出版社，2020.