張?jiān)骑w

(中鐵十三局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司,300011,天津∥教授級(jí)高級(jí)工程師)

自動(dòng)控制系統(tǒng)在地鐵環(huán)境控制中的應(yīng)用

張?jiān)骑w

(中鐵十三局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司,300011,天津∥教授級(jí)高級(jí)工程師)

應(yīng)用不斷發(fā)展的自動(dòng)化技術(shù),對(duì)地鐵機(jī)電設(shè)備尤其是環(huán)控設(shè)備進(jìn)行集中控制、管理,為地鐵環(huán)控設(shè)備科學(xué)、高效運(yùn)行提供了可能,同時(shí)保障了地下環(huán)境的安全、舒適。介紹了車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵環(huán)控中的作用及功能,對(duì)上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)控設(shè)備的自動(dòng)控制方案及環(huán)控工藝模式的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了具體的闡述,并做了進(jìn)一步的探討。

自動(dòng)控制;車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng);地鐵環(huán)控

Author's addressChina Railway 13th Bureau Group Electric Works Co.,Ltd.,300011,Tianjin,China

上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)西延伸段工程由中山公園站——虹橋樞紐站,全長(zhǎng)9.177 km,全部為地下線(xiàn);共設(shè)5座車(chē)站(虹橋樞紐站、淞虹路站、北新涇站、威寧路站和古北路站),均為地下車(chē)站;另設(shè)1座地下主變電站。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)對(duì)本次工程5個(gè)地下車(chē)站及區(qū)間內(nèi)的環(huán)控系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯、直升電梯等設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化管理;在正常狀態(tài)下,使各地鐵車(chē)站及區(qū)間內(nèi)的運(yùn)營(yíng)安全,各項(xiàng)公共設(shè)備可靠、節(jié)能;在災(zāi)害狀態(tài)、事故狀態(tài)下,確保各系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)急運(yùn)行。

1 BAS在地鐵環(huán)控中的作用及功能

1.1 主要作用

BAS控制全線(xiàn)車(chē)站及區(qū)間的環(huán)控及其它機(jī)電設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)運(yùn)行,保證地鐵車(chē)站及區(qū)間環(huán)境的良好舒適,產(chǎn)生最佳的節(jié)能效果,并在突發(fā)事件(如火災(zāi))時(shí)指揮環(huán)控設(shè)備轉(zhuǎn)向特定模式,為地鐵乘車(chē)環(huán)境提供安全保證。

1.2 主要功能

(1)監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線(xiàn)各車(chē)站及運(yùn)營(yíng)控制中心(OCC)大樓通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、冷水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。

(2)監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線(xiàn)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。

(3)對(duì)車(chē)站機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警,統(tǒng)計(jì)設(shè)備累積運(yùn)行時(shí)間。

(4)對(duì)全線(xiàn)環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度)及水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、分析及報(bào)警。

(5)接收地鐵防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)火災(zāi)接收?qǐng)?bào)警信息并觸發(fā)BAS的火災(zāi)運(yùn)行模式,控制環(huán)控設(shè)備按火災(zāi)模式運(yùn)行。

(6)通過(guò)與列車(chē)自動(dòng)監(jiān)視(ATS)接口接收區(qū)間堵車(chē)信息,控制相關(guān)環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)命令。

(7)緊急狀況下,可通過(guò)車(chē)站模擬屏控制環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相關(guān)命令。

(8)監(jiān)視全線(xiàn)各站及隧道區(qū)間給排水、自動(dòng)扶梯等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

(9)管理資料并定期打印報(bào)表。

(10)與主時(shí)鐘接口,保證BAS時(shí)鐘同步。

2 BAS對(duì)環(huán)控設(shè)備的監(jiān)控原理及內(nèi)容

2.1 環(huán)控系統(tǒng)組成

大系統(tǒng)——車(chē)站公共區(qū)空調(diào)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng);

小系統(tǒng)——車(chē)站設(shè)備用房空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng);

水系統(tǒng)——車(chē)站制冷設(shè)備系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng);

隧道通風(fēng)系統(tǒng)——區(qū)間隧道正常及緊急情況下通風(fēng)、排煙系統(tǒng)。

2.2 BAS監(jiān)控點(diǎn)的配置

以古北站為例,納入BAS監(jiān)控的環(huán)控設(shè)備總數(shù)約100臺(tái)(包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥和水系統(tǒng)設(shè)備等),環(huán)控監(jiān)控點(diǎn)數(shù)約430點(diǎn)(包括溫濕度等參數(shù)檢測(cè)約60點(diǎn))。車(chē)站監(jiān)控點(diǎn)數(shù)分布情況如下。

(1)車(chē)站大系統(tǒng):BAS對(duì)風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥、調(diào)節(jié)風(fēng)閥進(jìn)行監(jiān)視控制,監(jiān)視風(fēng)機(jī)過(guò)載故障報(bào)警信號(hào),檢測(cè)車(chē)站公共區(qū)溫、濕度,控制組合風(fēng)機(jī)柜處回水電動(dòng)蝶閥角度來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度;共計(jì)DO(開(kāi)關(guān)量輸出)44點(diǎn)、DI(開(kāi)關(guān)量輸入)72點(diǎn),AI(模擬量輸入)30點(diǎn)、AO(模擬量輸出)4點(diǎn)。

(2)車(chē)站小系統(tǒng):BAS對(duì)風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)閥、調(diào)節(jié)閥進(jìn)行監(jiān)視控制,檢測(cè)設(shè)備及管理用房溫濕度,控制空調(diào)器處回水電動(dòng)蝶閥角度來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度;共計(jì)DO 41點(diǎn)、DI 41點(diǎn) ,AI 17點(diǎn)、AO 3點(diǎn)。

(3)車(chē)站水系統(tǒng):BAS對(duì)冷水機(jī)組僅發(fā)出起停命令,負(fù)責(zé)監(jiān)控各設(shè)備聯(lián)動(dòng)的狀態(tài)及故障,檢測(cè)必要的水系統(tǒng)參數(shù),如冷凍/冷卻水水溫、供/回水壓差等參數(shù),作為水系統(tǒng)控制計(jì)算依據(jù);共計(jì)DO 14點(diǎn)、DI 49點(diǎn),AI 8點(diǎn)、AO 1點(diǎn),同時(shí)BAS設(shè)有開(kāi)利冷水機(jī)組DATAPORT的高級(jí)數(shù)據(jù)接口,接收3臺(tái)冷水機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

(4)隧道通風(fēng)系統(tǒng):BAS對(duì)4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥、2臺(tái)推力風(fēng)機(jī)和組合風(fēng)閥進(jìn)行監(jiān)視控制,監(jiān)視風(fēng)機(jī)過(guò)載故障報(bào)警信號(hào),檢測(cè)兩端隧道入口溫濕度;共計(jì)點(diǎn)數(shù)DO 20點(diǎn)、DI 28點(diǎn),AI 8點(diǎn)。

(5)其它:如電扶梯、給排水設(shè)備、緊急照明配電箱等,共計(jì)DI 54點(diǎn)、DO 2點(diǎn),AI 1點(diǎn)。

2.3 對(duì)環(huán)控設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容配置的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

合理、全面的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)的編制可以使系統(tǒng)監(jiān)控功能更加完善,軟件編程更加簡(jiǎn)單、合理、可靠。根據(jù)上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)的經(jīng)驗(yàn),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)BAS僅對(duì)隧道風(fēng)機(jī)、大系統(tǒng)空調(diào)機(jī)和送排風(fēng)機(jī)等重要設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)程”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)視,并將部分設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)程”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行合并。

(2)為節(jié)省監(jiān)控點(diǎn)數(shù),2號(hào)線(xiàn)在對(duì)電動(dòng)風(fēng)閥(包括電動(dòng)蝶閥)的控制中,采用了一個(gè)輸出點(diǎn)的中間繼電器常開(kāi)、常閉接點(diǎn)來(lái)控制風(fēng)閥(水閥)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),并僅用一個(gè)DI點(diǎn)檢測(cè)風(fēng)閥全開(kāi)信號(hào)。這種單DO、單DI的監(jiān)控方式使BAS不能依據(jù)設(shè)備的動(dòng)作情況撤消輸出命令。而輸出信號(hào)的長(zhǎng)期存在,給設(shè)備的正常運(yùn)行造成了故障隱患,也增加了軟件編程的難度。如當(dāng)系統(tǒng)模式工況轉(zhuǎn)換過(guò)程中,風(fēng)閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換,相應(yīng)風(fēng)機(jī)由于無(wú)法獲知風(fēng)閥是否處于轉(zhuǎn)換過(guò)程中而被迫關(guān)停無(wú)須動(dòng)作的風(fēng)機(jī)。因此,對(duì)于該類(lèi)設(shè)備的監(jiān)控仍應(yīng)采用2個(gè)DO點(diǎn)分別控制開(kāi)和關(guān),以及使用2個(gè)DI點(diǎn)檢測(cè)風(fēng)閥開(kāi)到位和關(guān)到位信號(hào),以表示全開(kāi)、全關(guān)、中間狀態(tài)。

(3)BAS在車(chē)站級(jí)設(shè)有與FAS的數(shù)據(jù)接口,FAS將經(jīng)確認(rèn)后的火災(zāi)分區(qū)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)接口送BAS,BAS在接收到FAS火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后啟動(dòng)相應(yīng)的火災(zāi)模式。對(duì)于地鐵而言,由于車(chē)站級(jí)火警信息量不是很大,除通過(guò)數(shù)據(jù)接口外還可考慮通過(guò)硬線(xiàn)I/O連接的方式完成。使用硬線(xiàn)I/O方式連接替代通信接口的使用,可增加系統(tǒng)的可靠性,降低接口開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。但硬線(xiàn)I/O連接同時(shí)增加了輸入輸出模塊,因此具體的連接方式可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3 BAS的構(gòu)成及網(wǎng)絡(luò)配置

3.1 BAS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)BAS分中央級(jí)、車(chē)站級(jí)、就地級(jí)三級(jí)對(duì)環(huán)控設(shè)備及其它機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。其中,PCU為過(guò)程控制單元,8輸入8輸出,可擴(kuò)展至32輸入或16入16出;UCI為單元控制器接口,可下帶最多32個(gè)單元控制器(UC),采用主從方式進(jìn)行通信,監(jiān)控點(diǎn)數(shù)可多達(dá)512點(diǎn);MPI為模擬屏驅(qū)動(dòng)接口;HLI為高級(jí)數(shù)據(jù)接口。

通常在車(chē)控室放置3塊UCI。其中2塊 UCI分別負(fù)責(zé)監(jiān)控車(chē)站兩端的環(huán)控設(shè)備,并實(shí)現(xiàn)環(huán)控電控房模擬屏控制功能;另外1塊UCI負(fù)責(zé)站廳/臺(tái)和部分設(shè)備用房溫濕度檢測(cè),并接收FAS火警信號(hào),以及對(duì)車(chē)控室模擬屏和其他系統(tǒng)(扶梯,給排水等)設(shè)備的監(jiān)控。

冷水機(jī)房設(shè)置1塊PCU負(fù)責(zé)對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控;每端空調(diào)機(jī)房設(shè)置1塊PCU檢測(cè)風(fēng)室及設(shè)備/管理用房的溫濕度,并負(fù)責(zé)控制空調(diào)機(jī)出水二通閥的開(kāi)度。每端環(huán)控電控室設(shè)置2～4塊PCU輔助UCI對(duì)本端環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。BAS在車(chē)站設(shè)有與FAS及冷水機(jī)組的數(shù)據(jù)接口HLI,用來(lái)接收第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)。

圖1 BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 中央級(jí)局域網(wǎng)的配置

中央級(jí)設(shè)置工作站及備份站各1套。工作站和備份站實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)級(jí)別的熱備。OCC局域網(wǎng)有與信號(hào)ATS及通信主時(shí)鐘的數(shù)據(jù)接口及模擬屏一塊。

在系統(tǒng)中,OCC中央級(jí)除負(fù)責(zé)接收通信系統(tǒng)時(shí)間同步信號(hào)外,在OCC局域網(wǎng)中還連接有與ATS的數(shù)據(jù)接口HLI以及模擬屏設(shè)備;并通過(guò)中央工作站(PC機(jī))將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹AS以太網(wǎng)上,同其它車(chē)站級(jí)BAS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。需要指出的是:正常情況下,所有隧道通風(fēng)模式由連接在中央級(jí)局域網(wǎng)上的BAS控制器根據(jù)ATS列車(chē)阻塞信號(hào)或人工指令進(jìn)行計(jì)算確定;并通過(guò)以太網(wǎng)下發(fā)環(huán)控模式指令號(hào)到相關(guān)車(chē)站,再由相關(guān)車(chē)站BAS控制器指揮相關(guān)設(shè)備正確動(dòng)作;當(dāng)該工作站死機(jī)或故障時(shí),則模式無(wú)法正確下達(dá),只能由相關(guān)車(chē)站通過(guò)就地模擬屏超弛控制,影響了事故情況下的反應(yīng)速度。由于隧道通風(fēng)涉及乘客人身安全,對(duì)隧道通風(fēng)模式正確及時(shí)執(zhí)行有很高的要求,因此BAS中央級(jí)局域網(wǎng)應(yīng)通過(guò)專(zhuān)門(mén)網(wǎng)關(guān)(交換機(jī))或服務(wù)器連接以太網(wǎng)。

3.3 車(chē)站模擬屏的設(shè)置

作為緊急情況下或BAS工作站故障情況下的緊急后備操作手段,上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)分別在每站的車(chē)控室和兩端環(huán)控電控室設(shè)置了地圖式模擬屏。模擬屏的操作主要以執(zhí)行區(qū)間事故及車(chē)站火災(zāi)模式為主。

4 環(huán)控工藝模式的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)季節(jié)、負(fù)荷、突發(fā)事故(火災(zāi)、列車(chē)阻塞)等情況,環(huán)控專(zhuān)業(yè)制定了大量的環(huán)控模式,包括大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、水系統(tǒng)和隧道通風(fēng)等;每站約有環(huán)控工藝模式近百個(gè),控制環(huán)控設(shè)備在不同的條件下運(yùn)行不同的工況模式。

4.1 硬件配置

系統(tǒng)主要采用兩種控制器(即PCU和UCI)完成環(huán)控系統(tǒng)的控制工藝流程。其主要性能為:

(1)過(guò)程控制單元PCU多達(dá)640個(gè)點(diǎn)地址可自由組態(tài),包括軟件內(nèi)部點(diǎn)(Internal points)和間接點(diǎn)(Indirect points);提供最多可擴(kuò)展至96 K的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器,提供布爾邏輯、時(shí)間表、節(jié)能算法等擴(kuò)展功能供軟件編程組態(tài),并且提供多種DDC(分布式控制系統(tǒng))控制算法模塊,如事件(Event sequence)、PID(比例積分微分)、浮點(diǎn)控制(Floating)等。

(2)單元控制器接口UCI總共640個(gè)地址空間可自由組態(tài),提供24 K用戶(hù)程序存儲(chǔ)器,具有布爾邏輯、時(shí)間表、節(jié)能算法等擴(kuò)展功能供軟件編程組態(tài)。

由于地鐵環(huán)控工藝復(fù)雜,模式工況眾多,在系統(tǒng)配置上要充分考慮控制器CPU資源和內(nèi)存資源的配置,留有充分的裕量。在上海軌道交通 2號(hào)線(xiàn)BAS中,由于大部分環(huán)控設(shè)備主要由本端的UCI進(jìn)行控制管理,造成 UCI超負(fù)載工作(部分UCI內(nèi)存占用率高達(dá)80%以上,CPU負(fù)載最高達(dá)95%以上),降低了設(shè)備運(yùn)行的可靠性;同時(shí)一些優(yōu)化控制算法也受制于資源分布而難以實(shí)現(xiàn)。此外,這種把幾乎全部監(jiān)控功能集中于 UCI的做法將導(dǎo)致一個(gè)UCI發(fā)生故障時(shí)使BAS對(duì)車(chē)站一端環(huán)控設(shè)備的控制癱瘓,不符合 DCS(集散控制系統(tǒng))風(fēng)險(xiǎn)分散的原則。最好應(yīng)考慮大、小系統(tǒng)及隧道通風(fēng)系統(tǒng)各自使用獨(dú)立DDC控制器(即UCI)進(jìn)行控制。

4.2 設(shè)備基本保護(hù)與自動(dòng)模式的實(shí)現(xiàn)

以車(chē)站大系統(tǒng)為例,環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備如圖2所示。

圖2 古北路站A端大系統(tǒng)設(shè)備圖

通常,環(huán)控設(shè)備低壓二次回路設(shè)計(jì)只考慮單體設(shè)備的保護(hù)聯(lián)鎖要求,即風(fēng)機(jī)同其聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥的聯(lián)鎖,因此需要BAS從系統(tǒng)出發(fā)考慮設(shè)備的保護(hù)和優(yōu)化運(yùn)行。上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)主要考慮了以下幾個(gè)方面:

(1)確保環(huán)控模式風(fēng)路的暢通;

(2)當(dāng)設(shè)備故障時(shí)可及時(shí)啟動(dòng)備用設(shè)備;

(3)環(huán)控主/備用設(shè)備應(yīng)平衡運(yùn)行;

(4)避免設(shè)備的頻繁動(dòng)作;

(5)優(yōu)化開(kāi)關(guān)機(jī)順序。

通過(guò)實(shí)際操作,實(shí)現(xiàn)環(huán)控設(shè)備程序控制主要從以下幾方面考慮設(shè)備基本運(yùn)行要求:

(1)將模式的主備用轉(zhuǎn)換變?yōu)閱误w設(shè)備的轉(zhuǎn)換,合并備用模式,從而減少了模式轉(zhuǎn)換的頻率,提高了模式執(zhí)行的效率。

(2)在設(shè)備未運(yùn)行時(shí),通過(guò)主備用設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的比較,決定下次模式執(zhí)行時(shí)開(kāi)啟哪一臺(tái)設(shè)備(包括聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥);設(shè)備開(kāi)啟后,該值保持不變,避免運(yùn)行中的設(shè)備轉(zhuǎn)換。

(3)對(duì)設(shè)備的故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),若有自身設(shè)備故障或相關(guān)設(shè)備故障,則啟動(dòng)另一臺(tái)備用設(shè)備。故障信號(hào)為設(shè)備過(guò)載故障、命令/反饋不一致、超時(shí)故障的邏輯或。

(4)對(duì)該模式風(fēng)路上相關(guān)風(fēng)閥及設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),待相關(guān)風(fēng)閥全部到位,風(fēng)路暢通后,才輸出命令啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

(5)在模式啟動(dòng)過(guò)程中盡可能先開(kāi)空調(diào)機(jī),后開(kāi)送風(fēng)機(jī);關(guān)機(jī)則順序相反,以避免啟動(dòng)中風(fēng)機(jī)有可能出現(xiàn)的過(guò)流,保護(hù)設(shè)備的合理運(yùn)行。出于保護(hù)設(shè)備考慮,風(fēng)機(jī)關(guān)閉后應(yīng)盡可能按需要延時(shí)一段時(shí)間再關(guān)閉聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥。

5 環(huán)控工藝模式的判定與執(zhí)行

由于上海軌道交通環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為定風(fēng)量系統(tǒng),因此,BAS控制的重點(diǎn)不在調(diào)節(jié),而在環(huán)控工藝模式工況的選擇判斷上。本文以車(chē)站大系統(tǒng)和水系統(tǒng)的正常運(yùn)行模式為例,對(duì)地鐵環(huán)控工藝的自動(dòng)執(zhí)行做進(jìn)一步說(shuō)明。

5.1 車(chē)站大系統(tǒng)工藝模式自動(dòng)判斷的實(shí)現(xiàn)

大系統(tǒng)正常工藝模式自動(dòng)判定執(zhí)行的主要依據(jù)為:①依據(jù)室外溫度判定大系統(tǒng)執(zhí)行空調(diào)或非空調(diào)季節(jié)模式;②依據(jù)車(chē)站內(nèi)外空氣焓值比較判定全新風(fēng)、小新風(fēng)模式或通風(fēng)模式;③依據(jù)車(chē)站負(fù)荷情況判定執(zhí)行負(fù)荷大于50%模式或小于50%模式;④依據(jù)時(shí)間判定夜間或白天模式。圖3為正常運(yùn)行自動(dòng)模式判斷執(zhí)行流程。

設(shè):iw為車(chē)站室外空氣焓值;ir為車(chē)站回風(fēng)空氣焓值;To為車(chē)站空調(diào)送風(fēng)溫度;Tw為室外空氣溫度。

(1)運(yùn)營(yíng)時(shí)間劃分為夜間、預(yù)通風(fēng)時(shí)間、正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間三段。全線(xiàn)BAS控制器通過(guò)主時(shí)鐘獲得時(shí)間同步,確保全線(xiàn)時(shí)間表統(tǒng)一。

(2)當(dāng)Tw＞To時(shí),大系統(tǒng)執(zhí)行空調(diào)季節(jié)模式。

(3)空調(diào)季節(jié)采用外界焓值與送風(fēng)設(shè)定焓值的比較,確定采用的運(yùn)行模式:ir＜iw,為最小新風(fēng)量降溫除濕工況(Ⅰ工況);ir≥iw,Tw＞To,為全新風(fēng)降溫除濕工況(Ⅱ工況);Tw≤To,為通風(fēng)工況(Ⅲ工況)。

(4)車(chē)站負(fù)荷判定采用水系統(tǒng)分水器溫度(冷凍水出水溫度)判定,采用死區(qū)7.5～8.5℃控制,非空調(diào)季節(jié)(Tw≤To)則默認(rèn)執(zhí)行車(chē)站負(fù)荷＞50%模式工況。

圖3 大空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)模式判斷流程圖

5.2 車(chē)站水系統(tǒng)工藝模式的實(shí)現(xiàn)

BAS負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)站3臺(tái)冷水機(jī)組進(jìn)行群控。當(dāng)由BAS自動(dòng)控制冷水系統(tǒng)時(shí),根據(jù)以下原則選定水系統(tǒng)正常運(yùn)行工藝模式:①依據(jù)時(shí)間表判定白天或夜間模式運(yùn)行;②依據(jù)室外焓值判定水系統(tǒng)是否進(jìn)入空調(diào)季節(jié)運(yùn)行;③依據(jù)車(chē)站冷負(fù)荷判定開(kāi)機(jī)數(shù)量。圖4為車(chē)站水系統(tǒng)工況判定流程圖。

(1)空調(diào)季節(jié)的判定條件與車(chē)站大系統(tǒng)相同。

(2)運(yùn)營(yíng)時(shí)間劃分為夜間、車(chē)站預(yù)冷時(shí)間、正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間三段。夜間只根據(jù)重要設(shè)備房溫度開(kāi)啟活塞機(jī)組,運(yùn)營(yíng)前車(chē)站預(yù)冷時(shí)間內(nèi)首先開(kāi)啟2臺(tái)離心機(jī)組,30 min后再進(jìn)行車(chē)站冷負(fù)荷的判斷。

(3)根據(jù)環(huán)控要求,車(chē)站負(fù)荷判定采用水系統(tǒng)分水器溫度(冷凍水出水溫度)判定,當(dāng)分水器溫度高過(guò)某定值時(shí)開(kāi)啟2臺(tái)離心機(jī)組,低過(guò)該值時(shí)則僅開(kāi)1臺(tái)離心機(jī)組。該值采用死區(qū)控制,上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)初定為7～9℃。當(dāng)2臺(tái)冷水機(jī)組均開(kāi)啟且容積率達(dá)到98%時(shí),30 min后若未達(dá)到設(shè)定值,則開(kāi)啟第3臺(tái)冷水機(jī)組,執(zhí)行相應(yīng)的模式。

5.3 風(fēng)系統(tǒng)與水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作

圖4 水系統(tǒng)工藝模式流程圖

BAS利用設(shè)置于公共區(qū)、風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)管上的溫度傳感器采集到的數(shù)值,經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)運(yùn)算后,判定大、小系統(tǒng)需要的冷量,再調(diào)節(jié)每臺(tái)空調(diào)機(jī)冷凍水出水電動(dòng)二通閥開(kāi)度,分配冷水機(jī)組總水量(3臺(tái)機(jī)組出水匯總至分水器),進(jìn)而控制各空調(diào)機(jī)送風(fēng)溫度。同時(shí)該二通閥兼做水系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換水閥,根據(jù)空調(diào)機(jī)開(kāi)啟情況和水系統(tǒng)運(yùn)行模式來(lái)輸出相應(yīng)控制開(kāi)度或者關(guān)閉二通閥,保障風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作。大系統(tǒng)車(chē)站負(fù)荷和水系統(tǒng)負(fù)荷情況均由冷凍水出水溫度值來(lái)判定,水系統(tǒng)設(shè)置7～9℃死區(qū)控制。為避免當(dāng)風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行在小于50%工況、水系統(tǒng)運(yùn)行在大于100%工況(7～7.5℃)時(shí),水系統(tǒng)冷負(fù)荷過(guò)低造成冷水機(jī)組跳機(jī),大系統(tǒng)負(fù)荷判定加入冷水系統(tǒng)模式執(zhí)行條件。

為保證風(fēng)、水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行,水系統(tǒng)與大系統(tǒng)采用統(tǒng)一的空調(diào)季節(jié)判定條件;同時(shí),由于大系統(tǒng)、水系統(tǒng)的工況轉(zhuǎn)換限時(shí)計(jì)時(shí)器不同(大系統(tǒng)為20 min,水系統(tǒng)為90 min),存在沖突的可能性,因此風(fēng)系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換時(shí)要考慮到水系統(tǒng)的運(yùn)行工況。如圖5所示。

圖5 大系統(tǒng)負(fù)荷判定曲線(xiàn)圖

6 結(jié)語(yǔ)

由于地鐵環(huán)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和特殊性,對(duì)車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求同一般樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)區(qū)別很大,在硬件的配置和軟件功能上有其特殊的要求。在今后的地鐵建設(shè)中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,合理配置系統(tǒng),完善系統(tǒng)功能,最大限度地提高地鐵環(huán)境控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

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Application and Implementation of Automatic Control System in Metro Environment

ZhangYunfei

The centralized control and management of electrical and mechanical equipment,particularly the subway environmental control equipment adopts the continuous development of automation technology,makes contribution to the scientific and efficient operation of subway,at the same time makes the underground environment safe and comfortable.Based on the station equipment monitoring system of Shanghai metro Line 2,the system of automatic control equipment and specific measures are discussed and studied.

automatic control;monitning control system of station equipment;metro environmental control

U 231+.6

2009-06-08)