浅谈自动扶梯节能改造
2009/6/9 22:26:00
1 原电路技术缺陷
自动扶梯是公共场所运送乘客的典型设备，已经越来越多在商场、机场、码头、地铁、宾馆等场所广泛地运用。但目前国内常规的自动扶梯由于技术和资金的原因，大多是采用由电源供电，直接启动的工作方式每日在开始营业时就启动，以恒定的速度运行直到下班或到规定的时间才停梯，使用率普遍比较低下。总结起来普通自动扶梯有以下缺陷。
(1)耗能大：由于采用直接启动的方式，普通自动扶梯一般每天运转10多小时，不管有无乘客搭乘，始终保持高速运转，耗费大量的电能，尤其是有些地铁、机场、中大型商场周期性很明显。
(2)机械磨损大、使用寿命较短：由于以恒定的速度每天运转10多小时，使扶梯部件产生不必要的磨损及疲劳损伤，如扶手带、梳齿板、梯级、链条、电机、减速箱等部件磨损大。一般这种自动扶梯寿命在10年左右，超过此年限后主要部件磨损相当严重需要更换新配件才能使用。
(3)故障率较高、导致使用成本高：由于普通自动扶梯始终保持高速运转，使得大量的易损件更换次数频繁，需要大量的费用；磨损加大且发热量高也导致自动扶梯故障率增加，进一步造成用户使用成本上升同时也增加扶梯的维修量而影响正常使用。
2 改造要求
这种既不合理也不经济的运行方式与国家提倡节能降耗，提高设备运行效率的方针是很不协调的，这使得我们想办法去解决上述缺陷，达到节约成本，提高经济效益的目的。然而，自动扶梯又属于特种设备，达到节能经济效益的同时也要满足国家强制标准，因此改造后的系统必须满足：(1)启动运行平稳，无抖动。(2)无人乘梯时，保证扶梯自动平稳过渡到节能运行。(3)应能向乘客指明自动扶梯是否可供使用及其运行方向。(4)应能使自动启动的自动扶梯经过一段足够的时间(至少为预期乘客输送时间再加上10 s)才能自动停止运行。(5)如果使用者从预定运行方向相反的方向进入时，自动扶梯仍应按预先确定的方向启动运行时间应不少于10 s。(6)应在使用者走到梳齿相交线之前启动运行。(7)当使用检修控制装置时，其他所有启动开关都应不起作用即当连接一个以上的检修控制装置时，或者都不起作用，或者需要同时都启动才能起作用。安全开关和安全电路应仍起作用。
3 节能的方式
随着科技进步及许多外国先进技术不断的被引进，扶梯节能的方式演变到现在基本上有以下4种
(1)自动控制运行方式：在扶梯上下口处安装光电传感器，一旦传感器检测到有乘客进入扶梯(距梳齿板13 m左右)，扶梯开始启动运行，如乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内没再检测到有乘客进入扶梯或扶梯出口侧传感器检测到最后一个乘客离开扶梯后，在预先设定的时间内也没有检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将自动停梯。待有乘客进入扶梯时，扶梯再投入运行。
(2)Y—△运行方式(ECO方式)：利用扶梯Y一△启动装置在扶梯投入运行后，当扶梯处于空载或轻载时，控制系统将驱动电机从△型运行自动切换到Y型运行来节约能耗。当扶梯负载增加后，扶梯再自动转成△型运行。
(3)电动机软启动的方法：同样采用光电感应的原理，对电动机进行软启动。
(4)变频运行方式：在扶梯上增设变频装置，根据客流情况自动调节扶梯的运行速度。当扶梯没有乘客时，扶梯低速运行；当扶梯光电开关检测到有乘客时扶梯开始加速，并达到额定运行速度运行：当系统在一定时间内未检测到乘客时系统开始减速，并停留在低速运行状态，直到再次有乘客需求为止。
我们按照系统必须满足的要求来比较几种节能运行方式可以看出：①自动控制运行方式节能效果明显控制方式简单可靠，所需费用低廉；缺点是：第一、会造成扶梯频繁启停；第二、电梯在无人感应后就停止运行，乘客不知道电梯是否可以乘坐和电梯运行的方向，不符合国家强制标准。②Y一△运行方式有节能效果(理论上可节电30%左右)，但扶梯启动后，一直以额定速度连续运行，增加了扶梯的耗损：在扶梯检测重载和轻载上有些问题，当扶梯轻载的时候，系统可能还是以慢速运行，扶梯代步的基本功能就受到影响。③采用电动机软启动，除了有不好识别方向缺陷外，对电网的干扰也很大。④变频运行方式节电效果突出(理论上可节电60%左右)，与自动运行方式相比没有频繁启动问题，扶梯磨损小，并且爬行速度运行时可提示乘客乘梯方向。
4 改造的方案
变频器已经在国内广泛地运用在生产生活，中高性能矢量变频器能够提供足够的输出转矩，且过载能力强；转速调节精度高，在开环时速度误差能达到<0.5%，转矩响应时间短<10 ms：具有超强的过载能力，能保证在大负荷下也能实现安全强有力的运行。经过近几年的工作实践，以变频器为核心的普通扶梯节能改造工程已悄然兴起，具体的方案是：
(1)主要配置：①电梯用矢量变频器；⑦PLC(微电脑控制装置)；③接触器、继电器；④光电传感器。
(2)控制原理：控制系统在原工频控制系统的基础上，加装变频器，光电开关，扶梯变频运行专用控制器，以及其它必要辅助元件后组成的新的附加控制柜。扶梯开始运行时通过变频器启动，当扶梯达到额定速度运行后，如无乘客乘梯，扶梯由额定速度自动降为20%额定速度爬行。如安装在扶梯出入口处的传感器检测到有乘客乘梯则扶梯速度马上平缓地升至额定速度，如乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内扶梯入口处的传感器没再检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将自动转至爬行速度运行。
(3)工作特点：①采用变频调速节能控制装置与原系统双系统并存，借用原系统的安全条件并且两系统的安全条件为逻辑“与”关系。②控制柜设计成可移动结构。正常运行时将控制柜放入机房内；维修时将控制柜移出到机房外。设计上已考虑到了散热、移动及接地问题。③变频调速节能控制装置对原系统的信号采用，采用继电器取样方式。④光电信号传感器的安装位置在扶梯入口尽量靠近外侧，考虑尽可能不对自动扶梯机械部分进行加工，传感器安装要注意防护及做好合理的布线工艺，以确保运行的可靠性。⑤运行状态：无人乘梯时扶梯以20%额定速度运行，系统处于节能状态；有人乘梯时扶梯自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行；检修时系统以50%额定速度点动运行。⑥贯彻国家标准，对原扶梯系统与国家标准不符之处改造过程中必须改进。
5 改造后优点
自动扶梯的变频节能改造后优点
(1)系统采用PLC可编程序控制器与变频器的控制组合，功能强、改造工作量小。
(2)节能明显：无人乘梯时、保证扶梯自动平稳过渡到节能运行，以20%额定速度运行。此时电动机的实际运行功率只有原来的40%左右，用电就明显降低。
(3)减少磨损：扶梯的80%％是机械系统当机械系统长时间高速运行时与慢速运行时，其磨损程度是不一样的。由于转速下降，使机械部件的磨损明显减少(如减少电
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