Управление вентиляционной системой московского метро

Московское метро — сложнейший транспортный объект. Первоначально вентиляция в нем была построена по принципу поршневого эффекта: воздух по линиям «разносили» сами поезда, для чего через каждые 150 м пути на поверхность были выведены вентиляционные шахты, которые используются и сейчас. Со временем шахты естественной вентиляции были реконструированы, их оборудовали вентиляторами и стали применять только искусственную приточно-вытяжную вентиляцию.

Тоннельная вентиляция в метро работает по двунаправленному принципу. В теплое время года воздух забирается с поверхности и через вентиляционные шахты подается на станции, а удаляется наружу через перегонные вентиляционные камеры. В холодное время года воздух тоже забирается с поверхности, нагревается за счет естественного тепла тоннелей и приходит в станционные помещения уже необходимой температуры.

Раньше для работы двунаправленной системы вентиляции использовались реверсивные аппараты. Их применение усложнялось тем, что в прямом режиме эти машины работали с высокой эффективностью, но в реверсивном их производительность падала почти вполовину. Энергопотребление тоннельной вентиляции при этом достигало в год 0,9–1,2 млн кВт/ч на 1 км линий метрополитена, что уступает по энергозатратам только потреблению подвижного состава.

Современная вентиляция

Проблема улучшения воздухообмена в метрополитене была решена созданием двух систем вентиляции. Первая поддерживает необходимый воздухообмен в многочисленных служебных помещениях для обеспечения нормальных условий труда обслуживающего персонала, а вторая подает воздух в тоннели и вестибюли. Основа современной системы вентиляции — тоннельные вентиляторы.

Разрабатывает и производит вентиляторы для метрополитена «Артемовский машиностроительный завод «Вентпром» — единственный отечественный производитель вентиляторов для проветривания шахт, тоннелей и метрополитенов. Обычно в камере шахты устанавливаются два вентилятора с диаметром рабочего колеса до 2,5 м и производительностью 250 тыс. м³/ч. Конструкция вентиляторов позволяет изменять направление подачи воздуха, т. е. в одно время года работать на подачу, а в другое — на вытяжку, с возможностью регулировки их производительности.

Объем воздушного потока варьируется в зависимости от температуры воздуха, пассажиропотока, интенсивности движения поездов и других параметров. В Московском метро воздух обновляется 3–5 раз в час и составляет 55 млн м³. Требования к вентиляторам высокие, например, при температуре +250 °С они должны сохранять свою работоспособность в течение двух часов. Каждый агрегат комплектуется шкафом управления, оснащенным средствами автоматизации ОВЕН. Шкафы управления работают в АСУ приточно-вытяжной вентиляцией на новых станциях — Тропарево, Алма-Атинская. Они будут установлены на всех станциях Московского метро в ходе модернизации.

Автоматизированная система управления

Для управления мощными туннельными вентиляторами автоматизированная система комплектуется частотными преобразователями ОВЕН ПЧВ3 (90 кВт, 380 В), обеспечивающими плавный пуск, останов, реверсирование и изменение частоты вращения. В стандартных приложениях используется специализированный противопожарный режим. Он позволяет преобразователю работать без отключения в условиях перегрузок, перегрева и даже срабатывания противопожарного датчика. Помимо основных функций, ПЧВ3 осуществляет регистрацию нештатных ситуаций в журнале аварий и передачу информации в ПЛК верхнего уровня и далее — оператору.

ПЧВ3 обеспечивает максимальную производительность двигателя для создания комфортных условий в вагонах и на платформах. Во время ненагруженной работы, что в метро случается редко, частотный преобразователь может снижать частоту вращения тоннельного вентилятора в допустимых пределах — для сбережения электроэнергии. Управление частотным преобразователем, в том числе отработку более 50 видов возможных аварийных ситуаций, осуществляет программируемый контроллер ОВЕН ПЛК110. На него возложены функции опроса рабочих параметров и управления ПЧВ и передачи данных на пульт оператора в SCADA-систему. Чтобы гарантировать безаварийную работу системы, реализовано резервирование на базе двух контроллеров ПЛК110. Функциональная схема АСУ показана на рисунке.

Рис. Автоматизированная система управления вентиляцией метро

Данный проект стал примером успешного и целесообразного импортозамещения. Замена устройств европейских производителей на оборудование ОВЕН была начата в 2013 г. До 2020 г. в Московском метро планируется оснастить автоматизированными системами более 200 тоннельных вентиляторов. В дальнейшем этот опыт можно будет использовать для модернизации метрополитенов других городов России.