廣州地鐵2 號(hào)線風(fēng)機(jī)控制的改進(jìn)方案

摘　要　結(jié)合廣州地鐵2 號(hào)線通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的控柜內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 確定的。當(dāng)1SA 打到“ 就地”
控制設(shè)計(jì),提出了在滿足有關(guān)規(guī)范要求和通風(fēng)空調(diào)工藝要求的前提下,簡(jiǎn)化風(fēng)機(jī)控制的方案。即:由原來(lái)的三級(jí)控制改為兩級(jí)控制;風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)模式控制,主要用于地鐵運(yùn)營(yíng);風(fēng)機(jī)的就地控制只實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的控制,取消了與風(fēng)閥等設(shè)備的聯(lián)鎖控制。該方案有利于降低工程投資,提高系統(tǒng)的可靠性。
關(guān)鍵詞　地鐵,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),風(fēng)機(jī)控制

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中有許多風(fēng)機(jī),按功能分為隧道風(fēng)機(jī)、軌道排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、回/ 排風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)器等。
根據(jù)通風(fēng)空調(diào)工藝要求,大部分風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥之間存在聯(lián)鎖要求。風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥的聯(lián)鎖是一一對(duì)應(yīng)的,即一臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥。在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí),先啟動(dòng)與之聯(lián)動(dòng)的風(fēng)閥; 相反,在風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后,才能關(guān)閉聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥。
風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)主要采用軟啟動(dòng)和直接啟動(dòng)。軟啟動(dòng)主要用于容量較大的風(fēng)機(jī)。大容量的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流大、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng), 直接啟動(dòng)將引起電網(wǎng)低壓(低壓母線) 的下降,影響接在電網(wǎng)上的其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常工作。小容量的風(fēng)機(jī)均采用直接啟動(dòng)。
1 　通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的控制
廣州地鐵2 號(hào)線對(duì)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥采用集中配電和控制,在地鐵車站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備集中的地方設(shè)環(huán)控電控室。通常一個(gè)地鐵車站設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)控電控室。風(fēng)機(jī)的控制采用車站控制室控制( 簡(jiǎn)稱車控) 、環(huán)控電控室控制( 簡(jiǎn)稱環(huán)控) 及風(fēng)機(jī)附近的就地控制, 典型的風(fēng)機(jī)控制原理圖如圖1 所示。
從圖1 可以看出,風(fēng)機(jī)的三級(jí)控制是由設(shè)置在風(fēng)機(jī)就地控制箱內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA 和設(shè)置在環(huán)控電位置,操作就地控制箱面板上的啟停按鈕, 可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的啟停控制; 當(dāng)1SA 打到“ 環(huán)控車控”位置, 同時(shí)SA 打到“ 環(huán)控”位置,在環(huán)控電控室低壓開關(guān)柜屏前操作風(fēng)機(jī)的啟停按鈕,可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的環(huán)控電控室控制; 當(dāng)1SA 打到“ 環(huán)控車控”位置, 同時(shí)SA 打到“車控”位置,可以實(shí)現(xiàn)車站控制室控制。車站控制室控制是由機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS) 自動(dòng)完成的。每一級(jí)控制都能在車站控制室、環(huán)控電控室、就地控制箱顯示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài), 如開機(jī)、停機(jī)、故障、控制方式等狀態(tài)。
根據(jù)通風(fēng)空調(diào)工藝要求,對(duì)于有聯(lián)鎖要求的風(fēng)機(jī),應(yīng)把聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥中繼常開觸點(diǎn)串接在風(fēng)機(jī)控制回路中,實(shí)現(xiàn)先開風(fēng)閥后開風(fēng)機(jī)的目的; 同時(shí)把風(fēng)機(jī)一次回路中的接觸器輔助常閉觸點(diǎn)串接在風(fēng)閥的控制回路中, 實(shí)現(xiàn)先停風(fēng)機(jī)再關(guān)閉風(fēng)閥的工藝要求。
2 　控制特點(diǎn)及存在問(wèn)題
目前采用的集中配電和控制便于管理,滿足有關(guān)規(guī)范要求,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)就地控制和遠(yuǎn)方控制( 車控和環(huán)控),并且遠(yuǎn)方控制可以通過(guò)操作轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA 解除。另外,當(dāng)EMCS 系統(tǒng)發(fā)生故障甚至癱瘓時(shí),系統(tǒng)還能在比較集中的環(huán)控電控室完成通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的手動(dòng)操作。
但是,這種控制方式存在的問(wèn)題是: 控制級(jí)數(shù)多,為三級(jí)控制,分別在三個(gè)地方實(shí)現(xiàn);三級(jí)控制中就地控制優(yōu)先,而環(huán)控與車控兩級(jí)控制優(yōu)先權(quán)不分先后; 二次接線選用了較多元器件,接線也較多; 就地控制箱、低壓開關(guān)柜、EMCS 的監(jiān)控柜之間通過(guò)控制電纜連接, 對(duì)于有聯(lián)鎖關(guān)系的風(fēng)機(jī), 風(fēng)機(jī)與風(fēng)閥之間還有一根控制電纜, 所以使用的電纜根數(shù)多、長(zhǎng)度大; 從環(huán)控電控室出去的電纜包括電力電纜和大量的控制電纜,造成敷設(shè)困難;此外,低壓開關(guān)柜內(nèi)的接線也非常復(fù)雜。風(fēng)機(jī)控制原理復(fù)雜、使用的元器件多、電纜量大,勢(shì)必使整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力下降、可靠性降低、設(shè)備維護(hù)檢修困難、工程投資增大。

圖1 　風(fēng)機(jī)控制原理圖
3 　改進(jìn)風(fēng)機(jī)控制設(shè)想
從上面分析得知,廣州地鐵2 號(hào)線對(duì)風(fēng)機(jī)等設(shè)備的控制存在許多問(wèn)題,解決這些問(wèn)題主要從以下幾個(gè)方面考慮:
1) 降低控制級(jí)數(shù)
在滿足有關(guān)規(guī)范的前提下,首先應(yīng)降低控制級(jí)數(shù)。地鐵中,由于設(shè)備多且分散設(shè)置,風(fēng)機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)控制是必須的,所以風(fēng)機(jī)必須設(shè)遠(yuǎn)方控制。遠(yuǎn)方控制由EMCS 實(shí)現(xiàn)。規(guī)范明文規(guī)定,除了遠(yuǎn)方控制還需設(shè)就地控制。就地控制主要用于設(shè)備的調(diào)試與維修,一般設(shè)在設(shè)備附近。目前,環(huán)控電控室雖然設(shè)在環(huán)控負(fù)荷中心,但與環(huán)控負(fù)荷還有一段距離,通常為幾米到幾十米甚至更遠(yuǎn)一些;且環(huán)控電控室與風(fēng)機(jī)等設(shè)備不在同一房間內(nèi),所以環(huán)控電控室手動(dòng)控制不宜作為設(shè)備就地控制,就地控制還是設(shè)在設(shè)備附近較為理想。
風(fēng)機(jī)的控制可以采用兩級(jí)控制:風(fēng)機(jī)附近的就地(手動(dòng)) 控制和車站級(jí)的自動(dòng)控制(遠(yuǎn)方控制) 。就地控制的控制級(jí)別優(yōu)先于自動(dòng)控制。自動(dòng)控制主要用于運(yùn)營(yíng)。
2) 就地控制取消風(fēng)機(jī)風(fēng)閥聯(lián)鎖控制
為了更進(jìn)一步簡(jiǎn)化風(fēng)機(jī)的控制,風(fēng)機(jī)與風(fēng)閥及其它環(huán)控設(shè)備的聯(lián)鎖控制可由EMCS 實(shí)現(xiàn),就地控制只實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的手動(dòng)控制。實(shí)際上,手動(dòng)控制要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的聯(lián)鎖控制很困難,甚至是不可能的。地鐵車站的通風(fēng)空調(diào)與防排煙共用一套設(shè)備,并分區(qū)域設(shè)置,因此,地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)備是按模式控制的。一個(gè)模式由一臺(tái)以上風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn),一臺(tái)風(fēng)機(jī)可能涉及到幾個(gè)模式。因此,用手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制是無(wú)必要的,且它只能實(shí)現(xiàn)模式控制中的一部分功能。
3) 取消控制回路的試驗(yàn)按鈕和串接的斷路器輔助觸點(diǎn)
圖1 二次回路中,試驗(yàn)按鈕1SF 、QF 主要用于風(fēng)機(jī)安裝調(diào)試時(shí)檢查控制接線是否正確,安裝調(diào)試后基本上可以不用。檢查控制接線的正確與否可以通過(guò)許多別的辦法而不需要增加元器件。所以, 1SF 、QF 可以取消。
4) 就地控制由PLC 實(shí)現(xiàn)
對(duì)應(yīng)圖1 , 簡(jiǎn)化的風(fēng)機(jī)控制原理圖見(jiàn)圖2(風(fēng)機(jī)的一次接線圖不變) 。一根控制電纜。

圖2 　簡(jiǎn)化的風(fēng)機(jī)控制原理圖圖3 　用PLC 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)控制輸入、輸出接線圖
圖2 中,就地控制可以通過(guò)操作就地控制箱面板上的啟停按鈕SS′、SF′實(shí)現(xiàn)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制時(shí),PLC 輸出點(diǎn)使YKZ 接通,風(fēng)機(jī)啟動(dòng); 當(dāng)YKZ 斷開時(shí),風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。風(fēng)機(jī)的兩級(jí)控制由設(shè)置在就地控制箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)1SA 切換實(shí)現(xiàn)。風(fēng)機(jī)的啟、停、故障狀態(tài),以及風(fēng)機(jī)的控制方式,由PLC 通信模塊經(jīng)網(wǎng)絡(luò)送至車站控制室的車站級(jí)控制系統(tǒng)顯示,同時(shí)也在就地控制箱面板上顯示。用PLC 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)控制輸入、輸出的接線圖如圖3 。從圖2 、3 可以看出:風(fēng)機(jī)控制原理圖使用元器件少、接線簡(jiǎn)單。風(fēng)機(jī)就地控制箱內(nèi)主要安裝啟停按鈕、狀態(tài)指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān),PLC 安裝在就地控制箱內(nèi)或者獨(dú)立安裝。從就地控制箱至配電室只需就地控制。即由原來(lái)的三級(jí)控制改為兩級(jí)控制。
4 　結(jié)論
改進(jìn)后的地鐵風(fēng)機(jī)控制取消了原來(lái)的環(huán)控電控室控制,只設(shè)車站控制室自動(dòng)控制和風(fēng)機(jī)附近的風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制按照通風(fēng)空調(diào)工藝要求實(shí)現(xiàn)模式控制,主要用于地鐵運(yùn)營(yíng);風(fēng)機(jī)的就地控制只實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)單臺(tái)設(shè)備的控制,取消了與風(fēng)閥等設(shè)備的聯(lián)鎖控制,主要用于風(fēng)機(jī)調(diào)試及維修。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化,風(fēng)機(jī)控制接線簡(jiǎn)單,使用元器件少, 電纜使用量少,從而提高了系統(tǒng)可靠性,降低了工程投資。

參　考　文　獻(xiàn)
1 　劉小英,劉閩生. 中央空調(diào)系統(tǒng)的配電控制及節(jié)能. 建筑電氣,1998 , (4) :36～37
2 　黃民德,黃琦蘭. 可編程序控制器原理及在建筑中的應(yīng)用. 天津:天津大學(xué)出版社,1999
3 　廣州市地下鐵道二號(hào)線首期工程動(dòng)力與照明通用圖. 2001