ATS48软起动器在隧道通风系统中的应用

应　用

ATS48软起动器在隧道

通风系统中的应用

卢文利1,　杜国庆2

(1.施耐德电气(中国)投资有限公司,北京　100016;2.中冶北方工程技术有限公司,辽宁鞍山　114001)

摘　要:基于隧道和地下铁道通风系统的特点,介绍了ATS48软起动器在通风系统中的应用。阐述了该软起动器的产品特性,并给出了其在射流风机和轴流风机上的具体应用案例,包括主回路、控制回路示意图。应用该软起动器可降低变压器设计容量,提高设备使用寿命,减少维护成本。

关键词:软起动器;隧道;通风系统

中图分类号:TM573　文献标识码:B　文章编号:100125531(2008)1920062204

卢文利(1980—),男,工程师,主要从事变频器及软起动器产品的技术支持工作。

ApplicationofATS48SoftStarterinVentilationSysteminTunnels

LUWenli,　DUGuoqing

1

2

(1.SchneiderElectric(China)InvestmentCo.,Ltd.,Beijing100016,China;2.NorthernEnqineering&TechnologyCo.,Ltd.,MCC,Anshan114001,China)

　　Abstract:Basedonthecharacteristicsofventilationsystemintunnelsandsubways,theapplicationofATS48

softstarterwasintroduced.Thepropertiesofthissoftstarterwereexpoundedandthepracticalapplicationintheef2fluxfanandtheaxisshedsfan,includingthemainandcontrolcircuit’sfigures,wereproposed.Byapplyingthissoftstarter,thetransformer’sdesigningcapacityandthemaintenancecostcanbereduced,andtheequipment’sservicelifetimecanbelengthened.

Keywords:softstarter;tunnel;ventilationsystem

0　引　言

通风系统是保障交通隧道安全可靠运营的重要系统之一,本文将系统介绍隧道通风系统的主要特点,并重点介绍施耐德ATS48软起动器在隧

道通风系统中射流和轴流风机上的应用。

1.2　隧道通风系统方式选择

不同的隧道和地下工程都有各自的通风要求,应根据所处的地理和气候条件、建筑结构和内部生产工艺情况选择不同的通风技术措施。当前,我国已建的主要项目主要采用全射流纵向式通风或竖/斜井送排风加射流风机分段纵向式通风的方式。

1.3　通风系统主要设备及特点

1.3.1　射流风机

射流风机是一种特殊的轴流风机,主要用于公路、铁路及地铁等隧道的纵向通风系统中。射流风机运行时,将隧道内的一部分空气从风机的一端吸入,经叶轮加速后,由风机的另一端高速射出。这部分带有较高动能的高速气流将能量传送

1　隧道及地下铁道通风系统

1.1　通风系统的主要任务

(1)向隧道内部供给新鲜空气。(2)排除隧道内有害气体、蒸气、粉尘和炮烟等有害物质。

(3)使隧道内部空气的温度、相对湿度和流速达到规定标准。

杜国庆(1953—),女,工程师,从事工业及民用建筑项目中供配电及电气传动设计。

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应　用

给隧道内的其他气体,产生克服隧道阻力的压升,从而推动隧道内的空气顺风机喷射气流方向流动。当流动速度衰减到一定程度时,下一组风机继续工作。这样,就实现了从隧道的一端吸入新鲜空气,从另一端排出污浊空气的目的。射流风机一般悬挂在隧道顶部或两侧,不占用交通面积,不需另外修建风道,土建造价低;风机容易安装,运行、维护简单,是一种很经济的通风方式。1.3.2　轴流风机

轴流风机在隧道通风系统中主要用在竖/斜井内进行供、排风。因工艺复杂,造价昂贵,通常只有长于4km的隧道才可能开竖/斜井并安装轴流风机。一般每个竖/斜井设计2组,每组2台或4台,一组用于进新鲜空气,另一组用于将污浊空气抽出去。

1.4　通风系统设备工艺要求1.4.1　射流风机

(1)功率在22～55kW之间。(2)无需调节转速。

(3)需正反转运行。

(4)需远程自动和现场手动控制。

(5)部分射流风机距配电室距离较远。(6)不宜直接起动。由于射流风机较多,直接起动时造成的电网冲击所带来瞬间的电压跌落,将影响电网内其他设备的正常运行,如已运行的风机可能停止,或正在起动的风机无法起动等,对于通风和照明等其他系统共用一个供电变压器的情况影响范围更大。另一方面,直接起动时电机的起动转矩和起动电流较大,对风机设备带来的机械冲击和发热将影响风机的使用寿命,特别是频繁起动时对设备的影响更为突出。因此,射流风机不宜直接起动,一般采用星三角、自耦变压器、软起动器或变频器等降压起动方式。1.4.2　轴流风机

(1)功率在160～500kW之间。(2)考虑节能应用时需要调节转速。

(3)一般只需单向运行;需要远程自动和现场手动控制。

(4)一般轴流风机附近设配电室,配电距离较近。

(5)不宜直接起动原因同射流风机。

低压电器通用低压电器篇

(2008№19)

2　施耐德ATS48软起动器在射流和

轴流风机上的应用

2.1　ATS48软起动器产品特性

(1)独有的转矩控制技术(施耐德专利)。可设定加速积分时间和初始起动转矩,起动平滑,转速接近线性上升,可有效地避免机械损伤,适合起动恒转矩和变转矩类负载,与传统的电压斜坡型和电流限幅型软起相比性能更优。

(2)优异的限电流能力:限制电流范围可在(150%～700%)In之间调整,起动阶段电流曲线平滑,可有效限制电机温升,并提高变压器的起动容量,与直接起动相比使用软起动器降压起动时,起动容量至少可提升30%～50%。具体数值可在母线电压水平相同的情况下,根据变压器的容量、系统短路容量、线路长度等数据计算得出,计算方法参见《钢铁企业电力设计手册》第“5.4.5电动机起动时电压水平计算”部分。

(3)高过转矩能力。可达到额定转矩的130%,适合起动重型负载或起动距离较远的情况。

(4)齐全的保护功能。提高针对自身、电机及机械设备的保护功能,完全代替了传统的保护功能,简化了设计,并且在起动结束、软起动器旁路后仍然具有保护功能。

2.2　ATS48软起动器针对射流风机的应用方案2.2.1　应用中遇到的问题及解决方法

(1)软起动器及相关设备安装方式确定。目前,软起动器及相关设备安装主要有3种方式:①全部设备安装在现场配电箱内;②全部设备安装在配电室内,配电室控制柜或现场配电箱内设置转换开关、起停按钮及指示灯;③软起动器及旁路接触器安装在现场配电箱内,进线接触器安装在配电室内,现场配电箱设置转换开关、起停按钮及指示灯。方式①的主要优点在于现场检修和调试方便,易于起动,缺点在于隧道内环境较为恶劣,配电箱的防护等级要求较高,且配电箱易损坏;方式②的优点在于配电室环境较好,设备运行可靠,控制线联络少且距离近,并且便于在配电室内对设备进行集中监视,缺点在于现场检修和调试不太方便,且受距离限制,由于线路压降的存在,超过一定距离时将导致风机无法起动。具体

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低压电器通用低压电器篇

(2008№19)的起动距离值需根据导线类型、截面、长度及负载初始起动力矩等数值计算,计算方法参见《钢铁

企业电力设计手册》第“5.4.5电动机起动时电压水平计算”部分。另外,不同软起动器的性能也决定了起动距离的长短。方式③的主要缺点在于控制线联络多、距离远,一般不建议采用。目前软起动器及相关设备的安装主要采用方式①和②,若配电室与射流风机距离较近,应首选方式②。

(2)控制方式选择。射流风机的控制需考虑现场手动和远程自动两种方式,且现场手动控制的优先级要高于远程自动控制,一般通过转换开关进行切换,而远程自动控制一般通过控制系统给出开关量信号实现。

(3)设置软起动与直接起动切换的必要性分析。在一些射流风机的应用当中,会考虑设计软起动和直接起动的切换,主要目的在于当软动器故障或不能工作时,由直接起动回路起动射流风机,从而在最大程度上保证设备的正常起动。一般来说,软起动的故障率极低,多数基于保护的故障均能复位,因此不建议设置软起动和直接起动间的切换功能。

(4)一拖多方案的应用。由于射流风机一般为2～3台一组,因此,可以考虑应用一台软起动器起动多台风机,即一拖多方案。但采用一拖多方案时,软起不再提供对风机的保护,需单独为每台风机设计保护元件,如热继电器等,并且控制回路也较为复杂,因此不推荐采用一拖多方案。2.2.2　ATS48应用方案

如图1、2所示,主回路设计2台接触器,用于实现正反转运行控制,当正转运行时如给定反转运行指令,则KM1断开,ATS48起停信号断开,风机完全停止后,KM2闭合,ATS48起停信号闭合,为防止风机未完全停止即闭合KM2并给定ATS48起动指令,应在正转和反转回路加时间继电器进行连锁。手/自动切换用转换开关实现,本地手动控制由起停按钮实现,远程自动控制由来自监控系统的离散量控制点实现,故障信号或紧急停止信号与正反转运行回路连锁,用于在非正常状况下切断主回路及电机的运行,故障及旁路运行信号由ATS48软起动器直接给出,所有状态信号除在本地设指示灯进行指示外,还需要全部上传到上位系统。—64—

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　图1　主回路示意图　　　图2　控制回路示意图

2.3　ATS48软起动器针对轴流风机的应用方案

如图3、4所示,轴流风机一般只需单向运行,控制方式为现场手动控制和远程自动控制两级,并且现场手动控制具有高优先权;由于配电室距轴流风机较近,因此,软起动器及相关设备一般安装在配电室控制柜内。无需考虑软起动和直接起动的切换问题。需要充分利用软起动器提供的保护功能,因此,也不建议采用一拖多的应用方案。由于轴流风机功率较大,为避免停止时间过长及相应的机械损伤,建议设计软停止功能。

图3　主回路示意图　　　　图4　控制回路示意图　　此应用方案中,手动/自动切换用转换开关实现,本地手动控制由起停按钮实现,远程自动控制由来自监控系统的离散量控制点实现,故障信号或紧急停止信号与运行回路联锁,用于在非正常状况下切断主回路及电动机的运行,故障及旁路运行信号由ATS48软起动器直接给出,轴温过高信号由传感器给出,所有状态信号除在本地设指示灯进行指示外,还需要全部上传到上位系统。2.4　隧道通风系统中应用ATS48的优势

(1)ATS48出色的限电流能力降低了供电变

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低压电器(2008№19)

通用低压电器篇

压器的设计容量,从而节省了一次投资成本,提高了变压器的运行效率,并且缩短了通风系统投入运行的时间,有利于通风系统的自动调节。

(2)ATS48独有的转矩控制功能可保证设备平滑起动,在最大程度上避免了机械设备损伤,有利于提高设备的使用寿命,减少维护成本,特别是轴流风机这种大型设备,该优势更为明显。

(3)ATS48齐全的保护功能,如过载、欠载、过流、缺相及堵转等,可有效地保护电机及整个回路,避免了电机设备的损坏,在最大程度上保证了设备的长期可靠运行,并减少了维护成本。(上接第54页)

优于国际同类产品。

(4)本系统经国营第792厂实际使用,并于2007年9月通过了总装备部军用电子元器型谱系列科研项目产品设计定型鉴定。鉴定表明,该产品填补了国内空白,达到了国际领先水平,适用于各种军用电子元器件的多余物自动检测。

【参考文献】

[1]　张辉.航天继电器微粒碰撞噪声检测试验方法的

3　结　语

施耐德ATS48系列软起动器以其优异的产品性能、卓越的产品质量、良好的服务体系为隧道通风系统提供了强有力的支持,在众多公路、铁路

及城市地铁项目中得到了大量的应用,得到了用户的肯定。

【参考文献】

[1]　《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设

计手册[M].北京:冶金工业出版社,2007.

收稿日期:2008208205

[2]　ZHANGHui,WANGShujuan,ZHAIGuofu.Test

ConditionsDiscussionofParticleImpactNoiseDetec2tionforSpaceRelay[C]//IEEEIECON,2004:256622572.

[3]　高宏亮.航天继电器多余物自动检测与特征识别

方法的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2007.

[4]　GAOHongliang,ZHANGHui,WANGShujuan.The

ResearchofAuto2DetectionforRemainderParticlesofRelaysinAerospaceBasedonWaveletAnalysis[C]//ChineseJournalofAeronautics,2007:76281.

研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006.

收稿日期:2008204220

智慧凝聚　合力共赢

———热烈庆贺西门子工厂自动化工程有限公司成立15周年

　　刚刚落成的西门子驱动产品广州维修中心已

于2008年10月1日正式开业。这是西门子工厂自动化工程有限公司(SFAE)继北京、上海之后建立的第3家驱动产品维修中心。它的落成将为华南地区的客户提供更快捷的服务,是SFAE强化地区服务,实现零距离客户关怀的又一有力举措!

2008年恰逢SFAE成立15周年。作为西门子在中国自动化领域投资的第一家运营公司,SFAE从1993年创建至今,已从最初的23人和只能提供数控产品服务和机床改造业务,发展成为在全国拥有24个办事机构,800多名优秀员工,中国自动化领域专业的自动化工程解决方案提供商、低压电柜产品制造商和自动化与驱动产品服务中心。为数控机床改造、港口机械/起重机、石油钻机、钢铁冶金、测试台系统、汽车制造、生产执

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(西门子(中国)有限公司　供稿)