0 、引  言
    通風(fēng)系統(tǒng)是保障交通隧道安全可靠運(yùn)營(yíng)的重要系統(tǒng)之一，本文將系統(tǒng)介紹隧道通風(fēng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并重點(diǎn)介紹施耐德ATS48軟起動(dòng)器在隧道通風(fēng)系統(tǒng)中射流和軸流風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用。
1 、隧道及地下鐵道通風(fēng)系統(tǒng)
1.1通風(fēng)系統(tǒng)的主要任務(wù)
    (1)向隧道內(nèi)部供給新鮮空氣。
    (2)排除隧道內(nèi)有害氣體、蒸氣、粉塵和炮煙等有害物質(zhì)。
    (3)使隧道內(nèi)部空氣的溫度、相對(duì)濕度和流速達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
1.2  隧道通風(fēng)系統(tǒng)方式選擇
    不同的隧道和地下工程都有各自的通風(fēng)要求，應(yīng)根據(jù)所處的地理和氣候條件、建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部生產(chǎn)工藝情況選擇不同的通風(fēng)技術(shù)措施。當(dāng)前，我國(guó)已建的主要項(xiàng)目主要采用全射流縱向式通風(fēng)或豎／斜井送排風(fēng)加射流風(fēng)機(jī)分段縱向式通風(fēng)的方式。
1.3通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)備及特點(diǎn)
1.3.1射流風(fēng)機(jī)
    射流風(fēng)機(jī)是一種特殊的軸流風(fēng)機(jī)，主要用于公路、鐵路及地鐵等隧道的縱向通風(fēng)系統(tǒng)中。射流風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，將隧道內(nèi)的一部分空氣從風(fēng)機(jī)的一端吸入，經(jīng)葉輪加速后，由風(fēng)機(jī)的另一端高速射出。這部分帶有較高動(dòng)能的高速氣流將能量傳送給隧道內(nèi)的其他氣體，產(chǎn)生克服隧道阻力的壓升，從而推動(dòng)隧道內(nèi)的空氣順風(fēng)機(jī)噴射氣流方向流動(dòng)。當(dāng)流動(dòng)速度衰減到一定程度時(shí)，下一組風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作。這樣，就實(shí)現(xiàn)了從隧道的一端吸入新鮮空氣，從另一端排出污濁空氣的目的。射流風(fēng)機(jī)一般懸掛在隧道頂部或兩側(cè)，不占用交通面積，不需另外修建風(fēng)道，土建造價(jià)低；風(fēng)機(jī)容易安裝，運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)單，是一種很經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式。
1.3.2軸流風(fēng)機(jī)
    軸流風(fēng)機(jī)在隧道通風(fēng)系統(tǒng)中主要用在豎／斜井內(nèi)進(jìn)行供、排風(fēng)。因工藝復(fù)雜，造價(jià)昂貴，通常只有長(zhǎng)于4 km的隧道才可能開(kāi)豎／斜井并安裝軸流風(fēng)機(jī)。一般每個(gè)豎／斜井設(shè)計(jì)2組，每組2臺(tái)或4臺(tái)，一組用于進(jìn)新鮮空氣，另一組用于將污濁空氣抽出去。
1.4通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備工藝要求
1.4.1射流風(fēng)機(jī)
    (1)功率在22—55 kW之間。
    (2)無(wú)需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
    (3)需正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。
    (4)需遠(yuǎn)程自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。
    (5)部分射流風(fēng)機(jī)距配電室距離較遠(yuǎn)。
    (6)不宜直接起動(dòng)。由于射流風(fēng)機(jī)較多，直接起動(dòng)時(shí)造成的電網(wǎng)沖擊所帶來(lái)瞬間的電壓跌落，將影響電網(wǎng)內(nèi)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，如已運(yùn)行的風(fēng)機(jī)可能停止，或正在起動(dòng)的風(fēng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)等，對(duì)于通風(fēng)和照明等其他系統(tǒng)共用一個(gè)供電變壓器的情況影響范圍更大。另一窮面，直接起動(dòng)時(shí)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流較大，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備帶來(lái)的機(jī)械沖擊和發(fā)熱將影響風(fēng)機(jī)的使用壽命，特別是頻繁起動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的影響更為突出。因此，射流風(fēng)機(jī)不宜直接起動(dòng)，一般采用星三角、自耦變壓器、軟起動(dòng)器或變頻器等降壓起動(dòng)方式。
1.4.2抽流風(fēng)機(jī)
    (1)功率在160 ~500 kW之間。
    (2)考慮節(jié)能應(yīng)用時(shí)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
    (3) -般只需單向運(yùn)行；需要遠(yuǎn)程自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。
    (4) -般軸流風(fēng)機(jī)附近設(shè)配電室，配電距離較近。
    (5)不宜直接起動(dòng)原因同射流風(fēng)機(jī)。
2、施耐德ATS48軟起動(dòng)器在射流和軸流風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
2.1  ATS48軟起動(dòng)器產(chǎn)品特性
    (1)獨(dú)有的轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（施耐德專(zhuān)利）。可設(shè)定加速積分時(shí)間和初始起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)平滑，轉(zhuǎn)速接近線(xiàn)性上升，可有效地避免機(jī)械損傷，適合起動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩和變轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載，與傳統(tǒng)的電壓斜坡型和電流限幅型軟起相比性能更優(yōu)。
    (2)優(yōu)異的限電流能力：限制電流范圍可在
(150%—700%)In之間調(diào)整，起動(dòng)階段電流曲線(xiàn)平滑，可有效限制電機(jī)溫升，并提高變壓器的起動(dòng)容量，與直接起動(dòng)相比使用軟起動(dòng)器降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)容量至少可提升30%—50%。具體數(shù)值可在母線(xiàn)電壓水平相同的情況下，根據(jù)變壓器的容量、系統(tǒng)短路容量、線(xiàn)路長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)計(jì)算得出，計(jì)算方法參見(jiàn)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》第“5.4.5電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓水平計(jì)算”部分。
    (3)高過(guò)轉(zhuǎn)矩能力�？蛇_(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的130%，適合起動(dòng)重型負(fù)載或起動(dòng)距離較遠(yuǎn)的情況。
    (4)齊全的保護(hù)功能。提高針對(duì)自身、電機(jī)及機(jī)械設(shè)備的保護(hù)功能，完全代替了傳統(tǒng)的保護(hù)功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，并且在起動(dòng)結(jié)束、軟起動(dòng)器旁路后仍然具有保護(hù)功能。
2.2 ATS48軟起動(dòng)器針對(duì)射流風(fēng)機(jī)的應(yīng)用方案
2. 2.1應(yīng)用中遇到的問(wèn)題及解決方法
    (1)軟起動(dòng)器及相關(guān)設(shè)備安裝方式確定。目前，軟起動(dòng)器及相關(guān)設(shè)備安裝主要有3種方式：①全部設(shè)備安裝在現(xiàn)場(chǎng)配電箱內(nèi)；②全部設(shè)備安裝在配電室內(nèi)，配電室控制柜或現(xiàn)場(chǎng)配電箱內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、起停按鈕及指示燈；③軟起動(dòng)器及旁路接觸器安裝在現(xiàn)場(chǎng)配電箱內(nèi)，進(jìn)線(xiàn)接觸器安裝在配電室內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)配電箱設(shè)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、起停按鈕及指示燈。方式①的主要優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)檢修和調(diào)試方便，易于起動(dòng)，缺點(diǎn)在于隧道內(nèi)環(huán)境較為惡劣，配電箱的防護(hù)等級(jí)要求較高，且配電箱易損壞；方式②的優(yōu)點(diǎn)在于配電室環(huán)境較好，設(shè)備運(yùn)行可靠，控制線(xiàn)聯(lián)絡(luò)少且距離近，并且便于在配電室內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視，缺點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)檢修和調(diào)試不太方便，且受距離限制，由于線(xiàn)路壓降的存在，超過(guò)一定距離時(shí)將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)。具體的起動(dòng)距離值需根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)類(lèi)型、截面、長(zhǎng)度及負(fù)載初始起動(dòng)力矩等數(shù)值計(jì)算，計(jì)算方法參見(jiàn)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》第“5.4.5電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓水平計(jì)算”部分。另外，不同軟起動(dòng)器的性能也決定了起動(dòng)距離的長(zhǎng)短。方式③的主要缺點(diǎn)在于控制線(xiàn)聯(lián)絡(luò)多、距離遠(yuǎn)，一般不建議采用。目前軟起動(dòng)器及相關(guān)設(shè)備的安裝主要采用方式①和②，若配電室與射流風(fēng)機(jī)距離較近，應(yīng)首選方式②。
    (2)控制方式選擇。射流風(fēng)機(jī)的控制需考慮現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)兩種方式，且現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制的優(yōu)先級(jí)要高于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，一般通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，而遠(yuǎn)程自動(dòng)控制一般通過(guò)控制系統(tǒng)給出開(kāi)關(guān)量信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
    (3)設(shè)置軟起動(dòng)與直接起動(dòng)切換的必要性分析。在一些射流風(fēng)機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中，會(huì)考慮設(shè)計(jì)軟起動(dòng)和直接起動(dòng)的切換，主要目的在于當(dāng)軟動(dòng)器故障或不能工作時(shí)，由直接起動(dòng)回路起動(dòng)射流風(fēng)機(jī)，從而在最大程度上保證設(shè)備的正常起動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，軟起動(dòng)的故障率極低，多數(shù)基于保護(hù)的故障均能復(fù)位，因此不建議設(shè)置軟起動(dòng)和直接起動(dòng)間的切換功能。    (4) -拖多方案的應(yīng)用。由于射流風(fēng)機(jī)一般為2~3臺(tái)一組，因此，可以考慮應(yīng)用一臺(tái)軟起動(dòng)器起動(dòng)多臺(tái)風(fēng)機(jī)，即一拖多方案。但采用一拖多方案時(shí)，軟起不再提供對(duì)風(fēng)機(jī)的保護(hù)．需單獨(dú)為每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)保護(hù)元件，如熱繼電器等，并且控制回路也較為復(fù)雜，因此不推薦采用一拖多方案。
2.2,2 ATS48應(yīng)用方案
    如圖1、2所示，主回路設(shè)計(jì)2臺(tái)接觸器，用于實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制，當(dāng)正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)如給定反轉(zhuǎn)運(yùn)行指令，則KM,斷開(kāi)，ATS48起停信號(hào)斷開(kāi)，風(fēng)機(jī)完全停止后，KM2閉合，ATS48起停信號(hào)閉合，為防止風(fēng)機(jī)未完全停止即閉合KMz并給定A’rS48起動(dòng)指令，應(yīng)在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)回路加時(shí)間繼電器進(jìn)行連鎖。手／自動(dòng)切換用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，本地手動(dòng)控制由起停按鈕實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程自動(dòng)控制由來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的離散量控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，故障信號(hào)或緊急停止信號(hào)與正反轉(zhuǎn)運(yùn)行回路連鎖，用于在非正常狀況下切斷主回路及電機(jī)的運(yùn)行，故障及旁路運(yùn)行信號(hào)由ATS48軟起動(dòng)器直接給出，所有狀態(tài)信號(hào)除在本地設(shè)指示燈進(jìn)行指示外，還需要全部上傳到上位系統(tǒng)。

2.3  ATS48軟起動(dòng)器針對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的應(yīng)用方案
    如圖3、4所示，軸流風(fēng)機(jī)一般只需單向運(yùn)行，控制方式為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制兩級(jí)，并且現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制具有高優(yōu)先權(quán)；由于配電室距軸流風(fēng)機(jī)較近，因此，軟起動(dòng)器及相關(guān)設(shè)備一般安裝在配電室控制柜內(nèi)。無(wú)需考慮軟起動(dòng)和直接起動(dòng)的切換問(wèn)題。需要充分利用軟起動(dòng)器提供的保護(hù)功能，因此，也不建議采用一拖多的應(yīng)用方案。由于軸流風(fēng)機(jī)功率較大，為避免停止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及相應(yīng)的機(jī)械損傷，建議設(shè)計(jì)軟停止功能。

    此應(yīng)用方案中，手動(dòng)／自動(dòng)切換用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，本地手動(dòng)控制由起停按鈕實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程自動(dòng)控制由來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的離散量控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，故障信號(hào)或緊急停止信號(hào)與運(yùn)行回路聯(lián)鎖，用于在非正常狀況下切斷主回路及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，故障及旁路運(yùn)行信號(hào)由ATS48軟起動(dòng)器直接給出，軸溫過(guò)高信號(hào)由傳感器給出，所有狀態(tài)信號(hào)除在本地設(shè)指示燈進(jìn)行指示外，還需要全部上傳到上位系統(tǒng)。
2.4隧道通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用ATS48的優(yōu)勢(shì)
(1) ATS48出色的限電流能力降低了供電變壓器的設(shè)計(jì)容量，從而節(jié)省了一次投資成本，提高了變壓器的運(yùn)行效率，并且縮短了通風(fēng)系統(tǒng)投，運(yùn)行的時(shí)間，有利于通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
    (2) ATS48獨(dú)有的轉(zhuǎn)矩控制功能可保證設(shè)，平滑起動(dòng)，在最大程度上避免了機(jī)械設(shè)備損傷，：利于提高設(shè)備的使用壽命，減少維護(hù)成本，特別：軸流風(fēng)機(jī)這種大型設(shè)備，該優(yōu)勢(shì)更為明顯。
    (3) ATs48齊全的保護(hù)功能，如過(guò)載、欠載過(guò)流、缺相及堵轉(zhuǎn)等，可有效地保護(hù)電機(jī)及整個(gè)路，避免了電機(jī)設(shè)備的損壞，在最大程度上保證設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，并減少了維護(hù)成本。
3、結(jié)  語(yǔ)
    施耐德ATS48系列軟起動(dòng)器以其優(yōu)異的產(chǎn)品性能、卓越的產(chǎn)品質(zhì)量、良好的服務(wù)體系為隧道通風(fēng)系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的支持，在眾多公路、鐵路及城市地鐵項(xiàng)目中得到了大量的應(yīng)用，得到了用戶(hù)的肯定。