杭州市地铁集团有限责任公司 浙江杭州 310016
摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，地铁工程建设越来越多。前期地铁车辆空调系统以定频空调为主，变频空调具有节能、舒适、控制简单、能效比高等诸多优点，将原有车辆上定频空调改造为变频空调，具有很高的研究价值。以郑州地铁既有电客车定频空调为基础，在不改变原有空调机组外观及安装尺寸的前提下，在空调机组内部增加了变频器和变频压缩机，并在客室空调控制柜内增加变频控制器，通过这种方式，将原有的定频空调改成变频空调，具有很好的推广价值。
关键词：定频空调；变频空调；变频压缩机；延时继电器
引言
随着城市发展，近几年国内许多大型城市相继开通或在建地铁。而地铁空调属于电动客车的重要部分，为乘客提供舒适的温度和新鲜的空气。地铁空调分为定频和变频，其中定频空调在进行制冷的过程中会对温度进行监测，当温度达到温度曲线规定的温度时，空调会根据温度选择所需要的制冷工况进行制冷，直到温度达到规定的温度。
1通风空调系统现状
当前，国内地铁通风空调系统制式常见的有开闭式系统和屏蔽门系统。其中，屏蔽门系统的应用越来越广泛，已在新建地铁线路中占据绝对优势。开闭式系统的区间隧道与车站连通。在非空调季节，列车运行产生的活塞风对车站进行通风，可减少风机的开启数量和开启时间，节能效果显著。屏蔽门系统的区间隧道与车站隔离。在空调季节，大量列车发热被隔断在区间内，车站与区间的热交换被最大限度地减少，车站的冷量损失降到了最低。非空调季节的开闭式系统和空调季节的屏蔽门系统，在节能方面的优势都非常突出，如何在一个系统中兼有开闭式系统和屏蔽门系统的节能优势，其实只需做一些针对性的改造。
2空调机组制冷原理
空调系统主要由压缩机、冷凝器、冷凝风机、蒸发器、蒸发风机、电加热、膨胀阀等部件组成。空调系统的制冷原理为：制冷剂在制冷回路中循环进行吸热放热的过程，低温低压的制冷剂气体经过压缩机作用后变成高温高压的气体制冷剂，随后进入冷凝器，在冷凝风机的作用下，与室外空气进行热交换，气态制冷剂冷凝成高温高压的液体制冷剂，在节流装置作用下液体制冷剂降温降压，变成低温低压的液态制冷剂，进入蒸发器，高温混合风在送风机的作用下，经过蒸发器，制冷剂吸收热量，液态制冷剂变为气态制冷剂，经过气液分离器后，气态制冷剂又被压缩机压缩，实现一个循环，通过不停的吸热放热，实现制冷效果。
3湿度开关和模式计算时间对制冷效果的影响
地铁列车空调在运行过程中，客室内的温度调节是一个复杂的过程。在不同站点乘客数量和开关门的时间不一样，那么客室内的温度也会随之有所变化。因此在运行过程中会自动根据客室内的温度进行一系列的调节。而网络系统进行调节的过程中会有一个调节的标准曲线。通过采集室外和室内的温度进行实时的调节，确保温度能够维持在一个稳定的区间。图为地铁列车进行自动冷过程中运行模式选择的制冷工况曲线，左侧线为启动时工况，右侧为制冷时工况。目前我国地铁建设迅速，地铁列车运行环境复杂。有的列车全程运行在隧道内，有的全程高架，有的隧道和高架混合。对于前面两种运行环境而言，相对来说列车的温度调节起来比较容易。而对于有隧道和高架混合的环境而言，高温天气时，列车从隧道到高架，或者从高架到隧道，此时温度变化比较大，因此温度调节比较复杂。对于运行环境比较稳定的地铁车辆而言，地铁空调运行一段时间后，空调会长时间在通风模式和35%制冷进行来回切换。而对于运行环境变化比较大的情况，此时隧道和高架的温差会影响空调的目标温度，此时制冷工况会在高于35%的情况运行。而且不同城市的湿度也会有很大影响，当环境湿度达到湿度开关的动作值时，此时会降低目标温度。
4措施及效果
4.1针对自动扶梯的变频应用分析
在地铁扶梯的设计过程中，最初的扶梯设计采用电能来带动上下运动。但是在这一过程中存在一个问题，电梯始终保持匀速行驶，需要相应的电能来进行供应，在这一过程中，无论是否有人乘坐或者处于闲置状态，电梯都会匀速行驶，在这一过程中造成了一定的能源浪费。虽然这一能源消耗对整个地铁机电设备来说不是很多，但是长期的积累会造成大量的能源浪费。而在使用变频技术后，变频节能被人越来越多的使用。在扶梯上安装相应的传感器，当传感器检测到有乘客进入扶梯时，扶梯就会开始启动运行。如果乘客继续进入扶梯，扶梯将以一定的速度正常运行，直到保证最后一个乘客离开扶梯或者没有乘客在进入扶梯。传感器会使扶梯自动停止等待，直到有乘客在进入扶梯时再投入运行。这种运行方式改变了原有的单一的运行方式，降低了在没有乘客使用扶梯时的能源消耗，不仅降低运营成本，而且大大的加强了电梯在过程中的适用性。
4.2空调机组改造
（1）空调机组更改变频方案需更换并增加以下部件。①压缩机由定频压缩机改为变频压缩机。②毛细管改为电子膨胀阀。③增加管路传感器。温度传感器为NTC型，用于压缩机的吸气温度，用于计算过热度，并调节电子膨胀阀的开度。④增加压力传感器。高压、低压压力传感器通过螺纹连接的方式安装在压缩机排气、吸气管路上，用于实施监测压缩机运行压力，保证压缩机运行在安全范围内，并且通过和管路温度传感器联合计算系统的过热度，来确定电子膨胀阀的调节量。（2）改动后机组布置图。其中，控制单元、变频模块、电容板等部件机组安装在控制箱内，控制箱整体安装在机组内，通过控制箱连接器与外部实现电气连接。电抗器、滤波器直接安装在机组内。
4.3对控制方案进行分析
分析自动喷淋泵的控制方案可知，湿式报警阀压力开关可以与自动控制、控制室自动控制及手动直接控制的启泵控制连接线相连接，同时启动这三者控制的消防水泵。自动喷淋泵的启动和关闭情况也要通过指示灯显示出来，从而方便控制室对自动喷淋泵的掌控。消防控制室在控制湿式报警阀压力开关时，为了能够快速找到火灾发生区域，且节约施工成本，通常会采取在现场电控箱旁安装编码模块的方法，将现场情况传输到控制室内。同时还要控制系统内的电源情况和消防水箱内的水位情况，利用编码模块的方式传输到控制室内，从而达到监控的目的。
4.4变频式多联机系统在地铁中的应用
变频技术在地铁中的另一个应用就是变频式多联机的使用。在使用变频式多联机后系统当夜间或过渡季节大系统不需要供冷时，关闭中央空调系统，开启变频式多联机系统直接对小系统供冷，达到节能的目的。据有关统计，在夜间或过度季节使用变频式多联机与采用中央空调（水风系统变频）供冷时能耗可以减少约20%，有效的达到了节约能耗的目的。
结语
综上所述，变频技术有效地利用在地铁机电设备过程中，不仅加强了机电设备在使用过程中的适用性，而且大大的节约了能耗，降低了成本，对整个地铁运行来说有着重要的影响意义。在地铁运行与发展的过程中，要加强对变频技术在地铁机电设备中的应用研究，使变频技术在地铁机电设备的运行过程中发挥更加有效的作用，促进地铁运行发展。
参考文献：
[1]范丛山，李留根.国内变频空调技术现在与展望[J].泰州职业技术学院学报，2010（10）：53-55.
[2]梁开义，郑传海，张振涛.地铁车辆变频空调节能改造试验及应用前景分析[J].中城科数（北京）智慧城市规划设计研究中心会议论文集，2017（2）：58-60.
[3]李殿玺，王世安，游克全，等.一种新的流量管标定方法[J].热能动力工程，2004，19（3）：316-317.