[整理版]地铁环控系统风机风阀联动操纵方法研究

[整理版]地铁环控系统风机风阀联动操纵方法研究 【摘要】针对地铁环控系统风机风阀联动时的现行控制方式，基于工程实践中出现的运营调试问题，分析了缺陷产生的原因及其危害性。通过研究风机风阀联动的基本需求，摒弃了原来导致联动控制缺陷的并列控制方式，创新性地提出了风机风阀的主从控制方式，简化了控制系统，工程实施简单，运营简便。 【关键词】地铁环控系统;风机风阀;联动控制方式;缺陷分析;改进措施 0引言 铁运营管理部门迫切希望彻底解决风机风阀联动控制方式的缺陷问题。当前我国多个大型城市已经初步建成地铁网络，并正在建设或更为发达的地铁网络，更多的城市也在积极开展地铁建设。 地铁是一个相对封闭的空间，必须设置环控系统。环控系统负责控制和调节地铁内的空气环境，保证地铁内的空气品质合理和舒适，满足乘客和工作人员的舒适性、健康和安全需求，满足设备工作。此外，环控系统在地铁事故及灾害情况下负责通风、排烟和排热，起到生命保障及辅助灭火的作用。 环控系统是地铁的重要组成部分，风机和风阀是环控系统的核心设备，大量风机和风阀可靠工作是地铁安全运行的保障。环控系统多数风机的运转需要对应风阀的可靠配合，要求开机时按风阀风机顺序启动运行，关机时按风机风阀顺序停止运行。但是，国内已经投运或在建的地铁工程中，在调试、操作过程中多次出现风机与风阀的控制不匹配，难于实现要求的顺序，这些问题出现的原因主要是风机风阀的联动控制方式存在缺陷。一般的风机风阀联动控制方式缺陷都能够造成地铁设备损毁或运行混乱，在火灾工况下更可能导致严重的安全事件。 1风机和风阀联动控制方式的缺陷分析 风机和风阀具有联动控制要求时，必须保证风机开启前对应风阀必须开启，还应保证风机停止后对应风阀才能关闭，否则轻者造成风机损毁，重者(火灾等紧急情况)可能造成大量人员伤亡事故。 当前国内多数地铁中，当风机和风阀需要联动控制时，都实行 BAS 对风机和风阀并列控制，并且 BAS 对风阀进行“复位信号”控制。 参见图 1“风机和风阀联动并列控制方式现状示意图”。 1.1 BAS对风机和风阀的并列控制问题 BAS 对风机和风阀的并列控制是大系统软逻辑控制，BAS 系统同时拥有风机和风阀的直接控制权 限。 对于风机和风阀的控制，根据施工、调试和运营的具体需要，有时需要采用自动控制，有时需要采用手动控制。在自动控制方式下，开机时按风阀风机顺序启动运行，关机时按风机风阀顺序停止运行。在手动控制方式下，通过按钮操作，用于调试及紧急控制，同样遵守风机风阀的启停运行顺序。 当前的工程设计中，在手动控制方式下，大系统软逻辑控制不能对风机和风阀的联动控制进行约束，在运营中只能采用人工联络方式进行控制约束。在这样的设计模式下，如果发生火灾且需要手动控制时，运行人员难于到达风阀(或风机)的控制箱位置或者由于风机风阀操作人员之间出现通讯问题时，都将不能实现联动控制。 1.2 BAS对风阀的“复位信号”控制问题 BAS 对风阀进行“双信号”控制的目的是对风阀复位。在火灾工况或其他非正常切除二级负荷(风阀电源)时，风阀将保持断电时的工作状态，需要通过 BAS 给风阀第二个信号使其恢复位置，避免与风机状态不匹配。 当车站降压变电所的两路进线电源之一故障停电时，将导致大量二级负荷(包括多个风阀)暂时失电，这些暂时失电的风阀都将保持断电时的工作状态，为了确保环控系统的正常工作，必须给这些风阀控制信号使其恢复正确位置。由于风阀的数量比较多，恢复风阀位置的工作量非常大，而且是发生在地铁的非正常运行状态下，非常容易发生错漏而导致次生的灾害。 当前的工程设计中，为了避免风阀的“复位信号”控制问题，或者要求 BAS 控制系统在二级负荷母线失电前对风阀进行正确位置控制，或者提升风阀的负荷等级为一级，可以勉 强解决问题。但是，上述解决问题的方法中，前者在运营中难于实现且需要合适的时间差，后者在阀与风机共用同一母线电源时仍不能克服目前的弊端。 2风机和风阀联动主从控制方式研究 通过以上分析可见，工程设计中出现“BAS对风机和风阀的并列控制问题”和“BAS 对风阀的复位信号控制问题”时，都是在控制上将风机与风阀作为平级对象而产生的问题，而带来的问题在风阀与风机同级条件下难于解决。 我们知道，对于具有联动控制的风机和风阀，只要保证风阀提前风机开启且之后风机关闭则，则可保证风机的安全运行。因此，考虑降低风阀的控制级别，将其纳入风机的小系统内，风阀直接接收风机的控制，形成风机与风阀的主从控制关系，而不再直接接受 BAS 的控制指令。 参见图 2“风机和风阀联动主从控制方式示意图”。 在实际运营中，需要启动风机时，BAS 只对风机发出启动的指令，风机收到启动指令后，总是先对风阀发出开启指令，稍后才启动自身。运营中需要关闭风机时，BAS 只对风机发出关闭的指令，风机收到关闭指令后，总是首先关闭自身，稍后才关闭风阀。 在风机和风阀联动主从控制方式下，通过硬节点控制能够很容易地实现风阀与风机连锁中互相制约的运行条件，还能够简化和节约 BAS 的控制点资源。这样，在手动控制方式下保证风阀的位置总能与风机相适应，在风阀失电再复电后也不会与风机要求的位置相违背。 3结论 在技术上，地铁环控系统风机风阀联动控制方式问题是一个比较小的技术问题，但由于工程中对既有的传统方式缺少深入的思考和研究，一致未能有效解决，在工程中埋下了安全隐患。在国内地铁飞速发展的今天，如果这样的隐患越积越多，隐患出现的几率和影响后果都将逐渐显著，严重时可能造成重大安全事件。 地铁工程建设管理部门、设计部门和运营部门应充分重视风机风阀联动控制方式的合理性，应优先采用风机风阀联动的主从控制方式，慎用风机风阀联动的并列控制方式。