1、引言

　　北京地鐵五號(hào)線(xiàn)南起豐臺(tái)宋家莊，經(jīng)天壇，崇文門(mén)，東單，北至昌平太平莊北站。線(xiàn)路全長(zhǎng)約27公里，其中地下線(xiàn)約17公里。全線(xiàn)共設(shè)有22個(gè)車(chē)站，其中16座地下站，6座地上站，一個(gè)車(chē)輛段、一個(gè)停車(chē)場(chǎng)、一個(gè)指揮中心，預(yù)計(jì)2006年底建成通車(chē)。

　　2、地鐵工程空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)工藝要求概述

　　地鐵工程中地下車(chē)站及區(qū)間除車(chē)站出入口、風(fēng)亭及地下線(xiàn)路兩端隧道洞口外，基本與大氣隔絕。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)地下車(chē)站，區(qū)間隧道內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速、事故工況排煙等進(jìn)行全面控制。車(chē)站兩端各設(shè)置新風(fēng)井及排風(fēng)井各一座，風(fēng)井面積因通風(fēng)量而異。

　　北京地鐵五號(hào)線(xiàn)工程空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)制式采用閉式系統(tǒng)，開(kāi)、閉式運(yùn)行?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)由以下四部分組成:車(chē)站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)/區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)(大系統(tǒng))、設(shè)備管理用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)(小系統(tǒng)),空調(diào)水系統(tǒng)(水系統(tǒng))、其他區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)(中間風(fēng)井，洞口空氣幕，即射流風(fēng)機(jī))。

　　隧道通風(fēng)系統(tǒng)中車(chē)站的公共區(qū)夏季采用空調(diào)，其余季節(jié)通風(fēng)換氣。車(chē)站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)機(jī)與至車(chē)站的區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)合而為一，及車(chē)站空調(diào)通風(fēng)兼容區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)功能。采用變頻控制，工況不同時(shí)，風(fēng)量不同，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行。

　　地鐵運(yùn)營(yíng)正常工況時(shí)，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備排除余熱和余濕，為乘客在地鐵車(chē)站創(chuàng)造一個(gè)往返于地面至列車(chē)內(nèi)的過(guò)渡性舒適環(huán)境。隧道通風(fēng)機(jī)通過(guò)送，回風(fēng)管對(duì)車(chē)站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)。當(dāng)區(qū)間夜間通風(fēng)和區(qū)間隧道阻塞工況時(shí)，通過(guò)組合風(fēng)閥轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間的通風(fēng)換氣。風(fēng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行模式的要求進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)行，已達(dá)到向車(chē)站和區(qū)間隧道送風(fēng)和排風(fēng)的目的。同時(shí)該風(fēng)機(jī)兼送車(chē)站機(jī)區(qū)間火災(zāi)事故風(fēng)，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備向乘客和消防人員提供必要的新風(fēng)量，形成一定迎面風(fēng)速，誘導(dǎo)乘客安全撤離，并具有排煙功能。

　　3、地鐵隧道風(fēng)機(jī)對(duì)變頻控制的要求

　　基于以上地鐵工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)工藝要求，對(duì)于采用變頻器控制隧道風(fēng)機(jī)，有以下綜合功能要求。

　　3.1控制方式要求

　　由于風(fēng)機(jī)需要由中央控制、車(chē)站控制、就地控制三級(jí)組成，所以變頻器的受控要考慮三地的命令，以及不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

　　其中中央控制室對(duì)全線(xiàn)風(fēng)機(jī)變頻通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。在正常工況下，中控室顯示風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，在事故工況下，風(fēng)機(jī)及其相應(yīng)的風(fēng)閥接受中央控制室的信號(hào)，通過(guò)變頻進(jìn)行正轉(zhuǎn)/逆轉(zhuǎn)運(yùn)行，以保證列車(chē)正常運(yùn)行及乘客疏散;火災(zāi)工況下，由中央控制室統(tǒng)一調(diào)度。

　　車(chē)站控制室確保在正常工況下，對(duì)車(chē)站及其所控區(qū)間風(fēng)機(jī)作變頻控制及顯示，在事故工況下，風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的變頻器能接受車(chē)站控制、中央控制室控制;火災(zāi)工況下，由中央控制室統(tǒng)一調(diào)度。

　　就地控制是在風(fēng)機(jī)變頻控制柜處進(jìn)行操作，供機(jī)組安裝、調(diào)試、檢修時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)使用。

　　根據(jù)控制方式的不同要求，變頻控制系統(tǒng)要求設(shè)有就地(手動(dòng))/遠(yuǎn)程(自動(dòng))控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，工頻/變頻運(yùn)行控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。就地控制時(shí)其他操作屏蔽。遠(yuǎn)程自動(dòng)控制通過(guò)bas(環(huán)控系統(tǒng))，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停風(fēng)機(jī)，同時(shí)可以反饋風(fēng)機(jī)啟、停、正、逆轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)、變頻運(yùn)行控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置信號(hào)，反饋?zhàn)詣?dòng)控制/就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置信號(hào)等。而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，遠(yuǎn)程控制要通過(guò)fas(火災(zāi)控制系統(tǒng))系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，可反饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和故障信號(hào)、運(yùn)行控制轉(zhuǎn)換位置信號(hào)，可遠(yuǎn)程啟停風(fēng)機(jī)，同時(shí)還能屏蔽bas系統(tǒng)運(yùn)行操作。

　　3.2變頻器的性能及要求

　　北京地鐵五號(hào)線(xiàn)工程項(xiàng)目車(chē)站可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)，區(qū)間風(fēng)井隧道可逆轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)共計(jì)采用施耐德atv38hc13nx變頻器56臺(tái)，atv38hc15nx變頻器8臺(tái)，ats48c21q軟啟動(dòng)器2臺(tái)。其中atv38hc13nx變頻器對(duì)應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為90kw，atv38hc15nx變頻器對(duì)應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為110kw，為可靠運(yùn)行考慮計(jì)，要求變頻器按風(fēng)機(jī)的負(fù)載功率均加大一檔選擇。

　　atv38變頻器是施耐德電氣公司針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵等變轉(zhuǎn)矩負(fù)載而開(kāi)發(fā)的一款用于三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻器，功率范圍從0.75kw到315kw,電壓范圍:380v~10%至460v+10%,廣泛用于工業(yè)與民用建筑供熱，通風(fēng)，供水，空調(diào)等各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合。其主要特點(diǎn)如下:

　　(1)產(chǎn)品適用性強(qiáng)

　　針對(duì)風(fēng)機(jī)應(yīng)用，atv38變頻器可以通過(guò)磁通優(yōu)化，調(diào)節(jié)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)效率，提高節(jié)能效果，根據(jù)速度調(diào)整電流限制，使用速度檢測(cè)自動(dòng)捕捉旋轉(zhuǎn)負(fù)載，內(nèi)置pid調(diào)節(jié)，自動(dòng)降低電機(jī)噪音等。

　　(2)集成性好

　　atv38系列變頻器具有4個(gè)邏輯輸入，2個(gè)繼電器輸出，2個(gè)模擬輸入和1個(gè)模擬輸出，另可通過(guò)i/o擴(kuò)展卡滿(mǎn)足增加要求，標(biāo)準(zhǔn)配置一個(gè)符合modbus協(xié)議的rs-485多點(diǎn)串口連接。因此可以滿(mǎn)足多方控制及多種控制要求。

　　(3)保護(hù)功能齊全

　　可以在連續(xù)運(yùn)行中防止過(guò)電流和過(guò)載，以及缺相，短路保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)ptc熱傳感器對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱保護(hù)，并可配置各種報(bào)警輸出等。

　　(4)電磁兼容性好

　　可配置各種濾波器，輸入、輸出電抗器，以滿(mǎn)足抗射頻輻射干擾和傳導(dǎo)輻射干擾要求，以及降低對(duì)電網(wǎng)的諧波注入。

　　3.3變頻器與控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　變頻器控制系統(tǒng)主回路如圖1所示。

　　主回路(以110kw)為例，由塑殼斷路器1qf(施耐德產(chǎn)品，型號(hào)ns250-ma)，進(jìn)線(xiàn)交流接觸器、出線(xiàn)交流接觸器、工頻旁路正轉(zhuǎn)接觸器、工頻旁路反轉(zhuǎn)接觸器1km,2km,3km,4km(施耐德產(chǎn)品，型號(hào)lc1d245m5c),熱繼電器1fr(施耐德產(chǎn)品，型號(hào)lr9f7375),構(gòu)成過(guò)載，過(guò)流，過(guò)熱等保護(hù)功能執(zhí)行回路系統(tǒng)，以及完成故障分?jǐn)喔綦x(進(jìn)線(xiàn)接觸器)，強(qiáng)制通風(fēng)，排煙(工頻正反轉(zhuǎn))等工藝運(yùn)行要求。

　　變頻器fc(atv38hc15n4x),進(jìn)線(xiàn)端增加射抗頻干擾濾波器c(型號(hào)vw368402)，進(jìn)線(xiàn)電抗器l(型號(hào)vw368503),用于控制風(fēng)機(jī)，改善變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波影響，及用于滿(mǎn)足嚴(yán)格的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　變頻器的4個(gè)邏輯輸入端，分別定義為風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，直流制動(dòng)，給定切換功能，兩路繼電器輸出信號(hào)分別定義為報(bào)警輸出，出線(xiàn)接觸器控制等，在模擬輸入ai1的+10v與ai1端，通過(guò)ki5的控制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制變頻器在緊急情況下，達(dá)到頻率輸出。