一、序言

    隨著國(guó)內(nèi)生活水平以及工業(yè)化程度的提高，自動(dòng)扶梯的應(yīng)用和普及已經(jīng)越來(lái)越廣泛。自動(dòng)扶梯又稱(chēng)扶手扶梯,是商場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、賓館等公共場(chǎng)合使用量較大的交通工具。其使用量較大,其耗電量也是不可忽視的問(wèn)題。由于技術(shù)、資金等原因,現(xiàn)有的普通扶梯方案一般為直接啟動(dòng)方式，而且啟動(dòng)以后，為了保證整個(gè)安裝環(huán)境的工作，扶梯一直不停的運(yùn)行,甚至南方部分地區(qū)高速運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)15小時(shí)以上或更加長(zhǎng)的時(shí)間。電機(jī)始終保持較大的耗電量運(yùn)轉(zhuǎn),非常不利于用戶節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)效益的宗旨。在保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，輔助的機(jī)械磨損相當(dāng)嚴(yán)重,需要大量的易損件頻頻更換,維護(hù)成本急劇上升，直接啟動(dòng)的方式，導(dǎo)致電機(jī)的沖擊電流達(dá)到額定的7倍以上，加速了電機(jī)線圈的老化，減少了電機(jī)運(yùn)行壽命。當(dāng)然，這些維護(hù)工作反過(guò)來(lái)，又增加了自動(dòng)扶梯的維修量而影響到扶梯的正常使用。因此,對(duì)普通自動(dòng)扶梯進(jìn)行智能化改造是從中央到地方各級(jí)主管政府部門(mén)大力推廣的節(jié)能降耗的技改項(xiàng)目,也是廣大自動(dòng)扶梯用戶節(jié)約成本、提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段之一。

二、自動(dòng)扶梯節(jié)能運(yùn)行原理

    在扶梯上增設(shè)變頻裝置，扶梯開(kāi)始運(yùn)行時(shí)通過(guò)變頻器啟動(dòng)，當(dāng)扶梯達(dá)到100%（0.5m/s）額定速度運(yùn)行后，如無(wú)乘客乘梯，扶梯由100%額定速度自動(dòng)降為20%（0.1m/s）速度爬行（如扶梯在20%速度下運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間仍無(wú)人乘梯，則扶梯會(huì)自動(dòng)平緩地停梯待命，該功能可自行設(shè)定）。如安裝在扶梯出入口處的傳感器檢測(cè)到有乘客乘梯，則扶梯速度馬上平緩地升至100%額定速度，如乘客繼續(xù)進(jìn)入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運(yùn)行。如在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)扶梯入口處的傳感器沒(méi)再檢測(cè)到有乘客進(jìn)入扶梯，則扶梯將自動(dòng)轉(zhuǎn)至爬行速度運(yùn)行。該方式節(jié)電效果明顯（理論上可節(jié)電60%左右，尖峰電流比無(wú)變頻器扶梯減小可達(dá)80%左右），沒(méi)有頻繁啟動(dòng)問(wèn)題，扶梯磨損小，并且爬行速度運(yùn)行時(shí)可提示乘客乘梯方向。

三、改造方案

    在不影響扶梯正常使用的前提下，我們對(duì)扶梯進(jìn)行節(jié)能改造。自動(dòng)扶梯節(jié)能改造后，控制器根據(jù)紅外傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)控制自動(dòng)扶梯的運(yùn)行速度。在有人乘坐時(shí)，扶梯以工頻速率運(yùn)行；當(dāng)無(wú)人時(shí)，扶梯減至低速率或停止運(yùn)行。同時(shí)，改造后自動(dòng)扶梯應(yīng)具備以下功能，當(dāng)節(jié)電器出現(xiàn)故障時(shí)，扶梯能自動(dòng)切換到工頻模式運(yùn)行，確保扶梯正常運(yùn)行。

    大連普傳PI9000L系列高性能提升專(zhuān)用型變頻器為適應(yīng)扶梯行業(yè)應(yīng)用的要求，在硬件、軟件算法、結(jié)構(gòu)上都做了許多特殊處理，非常適合類(lèi)似于扶梯類(lèi)的恒轉(zhuǎn)矩位能負(fù)載，扶梯載客運(yùn)行時(shí)，變頻器設(shè)置為外部端子控制，速度控制設(shè)置為多段速方式，即設(shè)置全速運(yùn)行頻率（50Hz）﹑低速運(yùn)行頻率（15Hz）。

    1、傳感器的選擇

    為了達(dá)到節(jié)能要求，必須使用紅外傳感器檢測(cè)客人的通行情況，傳感器安裝在自動(dòng)扶梯的入口處離地面2.5m高的位置上，聚焦鏡頭對(duì)準(zhǔn)來(lái)客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運(yùn)行方式要定時(shí)交換，因此，每一臺(tái)自動(dòng)扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個(gè)傳感的輸出接到變頻器的輸入端上。自動(dòng)扶梯運(yùn)行時(shí)，斷開(kāi)出口傳感器的信號(hào)。

    2、無(wú)人乘坐時(shí)扶梯的減速運(yùn)行

    假定，傳感器監(jiān)測(cè)到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測(cè)距離為6m，地面距離大約為4.2m，人走過(guò)這段距離約需要t0=5s左右，這段時(shí)間內(nèi)，變頻器從15Hz運(yùn)轉(zhuǎn)加速到50Hz，為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應(yīng)完成加速，加速時(shí)間為2s。人踏上到走下扶梯的時(shí)間為t1。如果在（t0+t1）時(shí)段內(nèi)無(wú)人到來(lái)，經(jīng)過(guò)t2=5s延時(shí)后，變頻器降速到15Hz運(yùn)行。另外,無(wú)需用PLC而利用變頻器內(nèi)置的計(jì)時(shí)單元，設(shè)置計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)時(shí)間為（t0+t1+t2），有人走進(jìn)入口時(shí)，傳感器信號(hào)送到計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，在（t0+t1+t2）秒內(nèi)，無(wú)人走進(jìn)入口時(shí)，經(jīng)過(guò)（t0+t1+t2）秒扶梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行；如在（t0+t1+t2）秒內(nèi)有人走進(jìn)入口，傳感器輸入的信號(hào)對(duì)計(jì)時(shí)器復(fù)位并重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，扶梯就一直以正常速度運(yùn)行。

    3、系統(tǒng)主回路電氣接線圖如下：

    如上圖,上行和下行是互鎖控制，KA1和KA2分別為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能，KA3實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速運(yùn)行功能。KM1、KM3變頻運(yùn)行接觸器；KM2為工頻運(yùn)行接觸器。通過(guò)按鈕可以選擇控制系統(tǒng)是變頻工作還是工頻工作。

    4、變頻功能參數(shù)設(shè)置

四、結(jié)束語(yǔ)

    自動(dòng)扶梯進(jìn)行紅外傳感器和變頻器節(jié)能改造后，由于電機(jī)低速或者停止，使扶梯機(jī)械部件的磨損大大下降和扶梯維護(hù)費(fèi)用減少。用電環(huán)境得到了凈化，降低了噪音。還可以大幅度降低電機(jī)的溫升，使電機(jī)的工作更加安全可靠。變頻技術(shù)的采用，大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，每次啟動(dòng)時(shí)，變頻器可充當(dāng)軟啟動(dòng)器。變頻器的使用可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無(wú)功損耗。節(jié)能改造過(guò)程中采用了旁路功能，確保節(jié)能系統(tǒng)故障時(shí)不影響扶梯的正常使用。改造中未改變自動(dòng)扶梯原系統(tǒng)的安全條件，變頻器投入后使得改造后的扶梯系統(tǒng)更安全、更可靠。