1 引言

　　伴隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大中型城市的居民成倍增加，給城市交通帶來巨大的壓力：單單靠地面的公交系統(tǒng)，無法滿足人們的日常出行。如何增加公共交通的運(yùn)輸能力，擺在了城市決策者的面前。顯然，發(fā)展城市大型有軌交通，是解決這個問題的關(guān)鍵。大型有軌交通線分地面輕軌與地下鐵路。因?yàn)檩p軌的運(yùn)行會產(chǎn)生比較大的噪音等問題，所以，目前國內(nèi)有軌交通以地鐵為主。既然機(jī)車在地下運(yùn)行，就必須解決地鐵系統(tǒng)供風(fēng)的問題。地鐵都是伴隨著大密度的客流量，在地下10多米深的隧道內(nèi)運(yùn)行。如果在運(yùn)行期間出現(xiàn)火災(zāi)事故，沒有良好的排煙系統(tǒng)，后果是不可想象的。一年四季以及客流的高低峰，人們對隧道內(nèi)濕度、溫度、風(fēng)量等的要求都是不一樣的，這也是地鐵供風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)需要考慮的。

　　本文介紹施耐德atv61/ats48變頻器/軟起動在地鐵供風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 術(shù)語注解

　　bas系統(tǒng)：地鐵中央控制系統(tǒng)。

　　fas系統(tǒng)：火災(zāi)緊急控制系統(tǒng)。

　　地鐵供風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：車站公共區(qū)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)）、設(shè)備管理用房空調(diào)水系統(tǒng)（水系統(tǒng)）、其它區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)（中間風(fēng)井及射流風(fēng)機(jī)）。

　　atv61：施耐德風(fēng)機(jī)/泵專用變頻器。

　　ats48：施耐德通用型軟起動器。

3 變頻器/軟啟動在大系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　從技術(shù)角度上說，地鐵行業(yè)對變頻器/軟起動的要求不是很高，因?yàn)榈罔F行業(yè)的驅(qū)動負(fù)載，基本上是風(fēng)機(jī)（供水系統(tǒng)中有一些泵類）。這就決定了其技術(shù)門檻是比較低的；供風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，大系統(tǒng)對變頻器/軟起動的要求相對較高，

　　3.1 車站通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)

　　車站的兩端均設(shè)置通風(fēng)道，通風(fēng)道中并聯(lián)兩臺相同技術(shù)參數(shù)的車站通風(fēng)風(fēng)機(jī)，并且，它們都是可逆風(fēng)機(jī)。正常工況下，它們起到通風(fēng)作用，在火災(zāi)等緊急情況下，作為排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

　　根據(jù)不同車站的容積大小，該系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)功率分布從55kw～90kw，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)都是采用星三角啟動，也有一些90年代中后期的線路采用軟起動。而現(xiàn)在，在此通風(fēng)系統(tǒng)中采用變頻器是一種發(fā)展趨勢。地鐵運(yùn)行有高低峰，一年四季溫度也有區(qū)別，如果讓風(fēng)機(jī)在任何條件下都處于工頻運(yùn)行，會浪費(fèi)大量的能源；并且，從舒適性的角度說，對車站內(nèi)的乘客也是不合理的。變頻器在不需要對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行任何大的改造前提下，就能根據(jù)環(huán)境的差別，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的速度，有效的解決了上面的問題。所以，目前在車站風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中采用變頻器的概率越來越大，并且，一些老的地鐵線路，都在把舊方案改造成變頻驅(qū)動。

　　具體到技術(shù)細(xì)節(jié)，我們在此不直接把變頻器作為描述的對象，而是把變頻器控制柜作為整體來描述，簡稱控制柜。

　　一般來說，控制柜需要實(shí)現(xiàn)三方控制：bas、fas、本地盤柜。其中，bas、fas作為遠(yuǎn)程控制，只要fas啟動，bas需要自動屏蔽。在控制柜上應(yīng)該有本地/遠(yuǎn)程切換開關(guān)。需要注意的是，在此系統(tǒng)中，很多地鐵線要求在變頻器邊安裝旁路，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，或者是出現(xiàn)火災(zāi)，風(fēng)機(jī)能立即從旁路啟動，直接工頻運(yùn)行，此情況下，控制柜上需要變頻/工頻轉(zhuǎn)換開關(guān)，保證在本地控制時，也能選擇變頻/工頻兩種啟動方式。

其實(shí)控制要求描述到此，我們能夠判斷，在變頻器柜內(nèi)，不能單單只有變頻器，還需要安裝小型plc系統(tǒng)。也有一些地鐵線路中，控制柜內(nèi)沒有小型plc，因?yàn)樵诿恳粋€車站，都有一套大型plc系統(tǒng)，來處理整座車站中所有任務(wù)，那么，前面所描述的控制要求，就能夠交給這套plc來完成。當(dāng)然，在此沒有誰好誰劣的比較，只是在前期設(shè)計(jì)時，要由設(shè)計(jì)方來規(guī)劃考慮了。

　　如果選擇在控制柜中安裝小型plc，也有一個需要選擇的命題：柜內(nèi)plc與車站plc系統(tǒng)之間是采用通訊的方式，還是采用數(shù)字/模擬量方式。這兩種方案都是可行的，只是到目前為止，人們好像還是覺得后者的可靠性與可維護(hù)性要高一些，這也是智者見智的問題，在此不作討論。當(dāng)然，通訊是發(fā)展的趨勢，同時，也是安全可行的方案，應(yīng)該大力推廣。

柜內(nèi)plc與車站系統(tǒng)plc采用的是數(shù)字/模擬量方式，在柜門上安裝有“本地/遠(yuǎn)程”，“變頻/工頻”選擇開關(guān)。柜內(nèi)plc采用施耐德小型plc，變頻器是atv61。柜內(nèi)plc采用數(shù)字/模擬量來控制atv61，需要特別指出的是：因?yàn)閍tv61內(nèi)置modbus/canopen兩種通訊方式，采用施耐德小型plc，可以直接用通訊的方式來控制變頻器atv61的運(yùn)行，不會額外增加任何成本，并且已經(jīng)有地鐵線路采納這種方式。

　　正常工況下，車站plc根據(jù)站內(nèi)溫度、濕度，判斷需要多大流量的供風(fēng)，然后通過模擬量的形式，控制atv61的速度，達(dá)到控制的目的。如果某時刻atv61出現(xiàn)硬件故障，無法啟動，由選擇開關(guān)選擇為“工頻”，直接在工頻下啟動風(fēng)機(jī)。出現(xiàn)火災(zāi)，車站需要排煙，這兩臺風(fēng)機(jī)必須作為排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行，必須在50hz反向運(yùn)行，高速排煙。如果此時控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，通過柜門按鈕啟動排煙。

　　3.2 區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)

　　地鐵隧道在幾個車站之間都設(shè)有一個區(qū)間風(fēng)道，每座區(qū)間風(fēng)道內(nèi)設(shè)有2臺可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)。根據(jù)地鐵線路的長短，區(qū)間風(fēng)道的數(shù)量在4～6座。地鐵運(yùn)營正常工況時，風(fēng)機(jī)每天連續(xù)運(yùn)行8小時，單風(fēng)機(jī)運(yùn)行或雙風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。

　　當(dāng)區(qū)間夜間通風(fēng)時，通過風(fēng)閥轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對區(qū)間的通風(fēng)換氣。同時該風(fēng)機(jī)兼容車站及區(qū)間阻塞、火災(zāi)工況下事故通風(fēng)。通常情況下，這些風(fēng)機(jī)不需要控制其流量，只需要平穩(wěn)啟停，不能對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。施耐德軟起動器ats48可以有效解決這個問題，從技術(shù)角度上講，軟起動的應(yīng)用更加簡單，其核心是在于軟起動的控制回路的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，與上面有關(guān)變頻器的描述一樣，軟起動控制柜作為一個整體來描述。在柜門上有本地/遠(yuǎn)程控制選擇開關(guān)，遠(yuǎn)程控制包括bas與fas系統(tǒng)。

其中，出現(xiàn)火災(zāi)，需要排煙，軟起動數(shù)字量輸入li4定義成禁止所有保護(hù)，讓軟起動強(qiáng)行啟動，即使此時軟起動有故障。