1、引言

　　北京地鐵五號線南起豐臺宋家莊，經天壇，崇文門，東單，北至昌平太平莊北站。線路全長約27公里，其中地下線約17公里。全線共設有22個車站，其中16座地下站，6座地上站，一個車輛段、一個停車場、一個指揮中心，預計2006年底建成通車。

　　2、地鐵工程空調通風系統(tǒng)工藝要求概述

　　地鐵工程中地下車站及區(qū)間除車站出入口、風亭及地下線路兩端隧道洞口外，基本與大氣隔絕。通風空調系統(tǒng)的任務是對地下車站，區(qū)間隧道內溫度、濕度、風速、事故工況排煙等進行全面控制。車站兩端各設置新風井及排風井各一座，風井面積因通風量而異。

　　北京地鐵五號線工程空調通風系統(tǒng)制式采用閉式系統(tǒng)，開、閉式運行。空調通風系統(tǒng)由以下四部分組成:車站公共區(qū)空調通風/區(qū)間通風系統(tǒng)(大系統(tǒng))、設備管理用房空調通風系統(tǒng)(小系統(tǒng)),空調水系統(tǒng)(水系統(tǒng))、其他區(qū)間通風系統(tǒng)(中間風井，洞口空氣幕，即射流風機)。

　　隧道通風系統(tǒng)中車站的公共區(qū)夏季采用空調，其余季節(jié)通風換氣。車站公共區(qū)空調通風機與至車站的區(qū)間隧道風機合而為一，及車站空調通風兼容區(qū)間隧道風機功能。采用變頻控制，工況不同時，風量不同，達到節(jié)能運行。

　　地鐵運營正常工況時，通風空調設備排除余熱和余濕，為乘客在地鐵車站創(chuàng)造一個往返于地面至列車內的過渡性舒適環(huán)境。隧道通風機通過送，回風管對車站公共區(qū)空調通風。當區(qū)間夜間通風和區(qū)間隧道阻塞工況時，通過組合風閥轉換開關控制實現(xiàn)對區(qū)間的通風換氣。風機根據運行模式的要求進行正轉或反轉運行，已達到向車站和區(qū)間隧道送風和排風的目的。同時該風機兼送車站機區(qū)間火災事故風，通風空調設備向乘客和消防人員提供必要的新風量，形成一定迎面風速，誘導乘客安全撤離，并具有排煙功能。

　　3、地鐵隧道風機對變頻控制的要求

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

　　3.1控制方式要求

　　由于風機需要由中央控制、車站控制、就地控制三級組成，所以變頻器的受控要考慮三地的命令，以及不同的運轉方式。

　　其中中央控制室對全線風機變頻通風設備進行監(jiān)控。在正常工況下，中控室顯示風機的工作狀態(tài)，在事故工況下，風機及其相應的風閥接受中央控制室的信號，通過變頻進行正轉/逆轉運行，以保證列車正常運行及乘客疏散;火災工況下，由中央控制室統(tǒng)一調度。

　　車站控制室確保在正常工況下，對車站及其所控區(qū)間風機作變頻控制及顯示，在事故工況下，風機及相應的變頻器能接受車站控制、中央控制室控制;火災工況下，由中央控制室統(tǒng)一調度。

　　就地控制是在風機變頻控制柜處進行操作，供機組安裝、調試、檢修時在現(xiàn)場使用。

　　根據控制方式的不同要求，變頻控制系統(tǒng)要求設有就地(手動)/遠程(自動)控制轉換開關，工頻/變頻運行控制轉換開關。就地控制時其他操作屏蔽。遠程自動控制通過bas(環(huán)控系統(tǒng))，實現(xiàn)遠程啟停風機，同時可以反饋風機啟、停、正、逆轉運行狀態(tài)、故障信號、變頻運行控制轉換開關位置信號，反饋自動控制/就地轉換開關位置信號等。而在火災發(fā)生時，遠程控制要通過fas(火災控制系統(tǒng))系統(tǒng)實現(xiàn)，可反饋風機運行狀態(tài)和故障信號、運行控制轉換位置信號，可遠程啟停風機，同時還能屏蔽bas系統(tǒng)運行操作。

　　3.2變頻器的性能及要求

　　北京地鐵五號線工程項目車站可逆轉耐高溫軸流風機，區(qū)間風井隧道可逆轉軸流風機共計采用施耐德atv38hc13nx變頻器56臺，atv38hc15nx變頻器8臺，ats48c21q軟啟動器2臺。其中atv38hc13nx變頻器對應軸流風機電機功率為90kw，atv38hc15nx變頻器對應軸流風機電機功率為110kw，為可靠運行考慮計，要求變頻器按風機的負載功率均加大一檔選擇。

　　atv38變頻器是施耐德電氣公司針對風機水泵等變轉矩負載而開發(fā)的一款用于三相異步電動機的變頻器，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，供水，空調等各類應用場合。其主要特點如下:

　　(1)產品適用性強

　　針對風機應用，atv38變頻器可以通過磁通優(yōu)化，調節(jié)優(yōu)化電動機效率，提高節(jié)能效果，根據速度調整電流限制，使用速度檢測自動捕捉旋轉負載，內置pid調節(jié)，自動降低電機噪音等。

　　(2)集成性好

　　atv38系列變頻器具有4個邏輯輸入，2個繼電器輸出，2個模擬輸入和1個模擬輸出，另可通過i/o擴展卡滿足增加要求，標準配置一個符合modbus協(xié)議的rs-485多點串口連接。因此可以滿足多方控制及多種控制要求。

　　(3)保護功能齊全

　　可以在連續(xù)運行中防止過電流和過載，以及缺相，短路保護，可以實現(xiàn)ptc熱傳感器對電機進行熱保護，并可配置各種報警輸出等。

　　(4)電磁兼容性好

　　可配置各種濾波器，輸入、輸出電抗器，以滿足抗射頻輻射干擾和傳導輻射干擾要求，以及降低對電網的諧波注入。

　　3.3變頻器與控制系統(tǒng)簡介

　　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(施耐德產品，型號ns250-ma)，進線交流接觸器、出線交流接觸器、工頻旁路正轉接觸器、工頻旁路反轉接觸器1km,2km,3km,4km(施耐德產品，型號lc1d245m5c),熱繼電器1fr(施耐德產品，型號lr9f7375),構成過載，過流，過熱等保護功能執(zhí)行回路系統(tǒng)，以及完成故障分斷隔離(進線接觸器)，強制通風，排煙(工頻正反轉)等工藝運行要求。

　　變頻器fc(atv38hc15n4x),進線端增加射抗頻干擾濾波器c(型號vw368402)，進線電抗器l(型號vw368503),用于控制風機，改善變頻器對電網的諧波影響，及用于滿足嚴格的電磁兼容性標準要求。

　　變頻器的4個邏輯輸入端，分別定義為風機正轉，反轉，直流制動，給定切換功能，兩路繼電器輸出信號分別定義為報警輸出，出線接觸器控制等，在模擬輸入ai1的+10v與ai1端，通過ki5的控制，實現(xiàn)強制變頻器在緊急情況下，達到頻率輸出。