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变频技术在人防工程通风中的应用探讨

www.am3322.com http://www.lvd-golf.com 发布日期:2017-04-06 信息来源: 保障中心

  人民防空是我国国防事业的重要组成部分,人民防空工程简称人防工程,是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑,以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。由于地下空间空气与外部大气交换能力差,为了保证修建在地下的人防工程空气质量,必须进行通风。在大多数的人防工程中,通风系统通常采用机械通风,即通过进、排风机等来实现人防工程内部空间的通风。为了保证通风效果,风机必须要持续运行,而使用风机进行通风,就不可避免地消耗一定的能源来维持风机及其它附属通风设备的运转。

  一般的人防工程,通常是进风机与排风机组合的通风形式,即进风机将新空气送入地下空间,形成正压,排风机从地下空间抽出空气,形成负压,在压差的作用下,地下空间内的空气产生流动,实现与外部环境空气的交换。地下空间有着复杂的通风网路,或并联网路,或串联网路,空间越大,网路越复杂,需要的风机越多,功率越大。而今,更多的城市地下空间得到开发利用,空间的增大使得对通风功率的要求增大,增加的功率无疑会消耗更多的能源,这不仅会使得运行成本增加,还与今天我们倡导的节能环保,可持续发展战略相悖,显然是不可长此以往的。此外,通风网路越是复杂,其安全性,可靠性将会有所降低。一般情况下,风机在直接启动时,启动电流能够达到额定运行电流的几倍且持续一定的时间,就风机本身而言,大电流会对电机的机械部件、绝缘性能和风机叶轮等造成损害,就电气系统而言,启动时电流的大幅度波动会影响供电网络的稳定性,持续时间过长时甚至会烧坏电路中的保护装置,接触器等,造成跳闸停电事故,影响其它设备的正常运行,特别是在发生战争,人防工程失去外部电源,使用备用发电机供电时,风机的启停对内部供电设备的安全稳定有很大影响。在多台风机并联或串联的通风网路中,风机启动时的安全风险更大。再者,目前多数地下人防工程通风时风机都是以额定或最大转速运行,送排风量的调节则是通过挡板开度调节或改变运行风机的数量来实现,一些人防工程甚至不设置风量调节。采用挡板调节时,无论风量大小,风机都是以固定的转速运行,不能随风量大小改变转速,在风量需求较小时,挡板开度小,有很大一部分风机功率用来克服挡板阻力而被浪费掉。通过改变运行风机数量来调节时,风量是一种阶跃变化,不能实现平滑调节,在小幅度增加风量时,多运行一台风机,就会增加一台风机的能源消耗,这种调节方式很不科学。

  为了解决各种风机,水泵等设备的高耗能问题,人们一直在不断寻找新的技术手段。变频技术自20世纪60年代问世至今,已经过近五十多年的发展,技术日趋成熟,在诸如电力、化工、冶金、机械、电子等工业领域得到广泛应用,采用变频器,已是各行业解决能耗高,效率低等问题的首选之一。变频器之所以能够获得各行业青睐,与其自身具有的各项优点不无关联。变频器优点很多,其一,能够实现电机调速,调速范围从0Hz450Hz,能满足不同的调速需要,且调速是连续平滑的,调节速率也是可调的。其二,采用变频器启动电机时,启动电流小,在启动的过程中,电流是缓慢增大的,有效地保护了电机,供电网络及其它设备安全。其三,使用变频器后,电机获得一个稳定的电源,运转平稳,不受外部供电电源的变化影响,即使在低速运转时也能够输出稳定的转矩。其四,变频器能够提升供电频率,在高频电源的作用下,电机能够达到很高的转速,只要将电源频率提高到一定值,小电机也能有高转速,因此,大型电机可以进一步设计得更小,降低对安装空间的要求。变频器的优点还有很多,不再赘述。

  变频技术已在工业和民用的诸多领域得到广泛应用,发挥了非常大的节能效益,但在人防工程中还鲜有运用,即便是已采用变频技术的人防工程多数也都是应用在空调设备上,能耗最高的通风机械设备却很少应用。人防工程通风节能一直以来是个难题,变频技术的应用不失为解决这一问题的新方法。不可调节是人防工程通风系统耗能高的一大因素,采用变频器后,可根据实时通风需求调节风机转速,改变风量。变频器的调节既方便又省力,很多量产的变频器都带有控制面板,只需要简单的按键操作就能改变电机转速,一些技术先进的变频器甚至能通过DCS远程控制,将风量信号实时传送到DCS系统,利用变频器作为调节机构,构成PID调节,不停地调整风机在最佳工况下运行,更加省时省力,又便于监控,实现自动化,智能化控制。图3所示为一种简单的变频调速控制系统。

  人防工程大多都是修建在城市商业区和住宅区等人口相对集中区域的地下,风机启动时,不可避免地会对这些区域的供电网络造成影响,特别是一些对电压稳定性要求较高的电气设备,采用变频器后,启动风机时产生的不利影响将大大减小,有效地降低所在区域电力故障的风险。人防工程造价比普通的地面工程高,因此,人防工程内的设备安装应该力求节省空间,当风机安装空间较局促时,采用变频器后,在保证通风需求的前提下可选择相对较小的风机,安装方便,节省空间。变频器作为一种新型节能设备,在人防通风工程中应用时,结合各人防工程的特点,采用变频器与其它调节方式合理结合的调节控制系统,能显著提高风机效率,降低能耗。在某煤矿企业,通风机采用变频调节后,每月能节约近50%的电能,一些技术比较先进的变频器节能潜力能达到75%左右。

  变频技术作为新的节能技术手段,因其经济性,高效性,安全性等优势,已经被各行业普遍认可和采用,依靠微电子技术、计算机网络技术、智能控制技术和新型制造技术等高新技术的飞速发展,变频技术将更加成熟完善,采用变频设备实现节能降耗的成本将进一步降低。随着城市的发展,越来越多的城市地下空间得到开发利用,如今,我国的人防事业不断发展,进步,人们对人防工程的认识逐渐加深,很多地下空间都修建成了人防工程。人防工程规模的扩大,随之而来的是地下通风要求的提高,通风能耗将不断增加,依靠变频技术的发展,采用变频技术来实现人防工程通风节能降耗或将是一种新趋势。



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