葉建鋒 李秋

(金華特種設(shè)備檢測中心,浙江金華 321000)

紅外系統(tǒng)和變頻器在自動扶梯中的應(yīng)用

葉建鋒 李秋

(金華特種設(shè)備檢測中心,浙江金華 321000)

近10年來,自動扶梯在商城以及城市地鐵、高鐵等眾多建設(shè)中的使用率越來越高。自動扶梯是商場﹑車站﹑機(jī)場普遍使用的一種載人提升設(shè)備。我國安裝的自動扶梯多把單速交流電機(jī)作為主機(jī),梯級額定速度大多為0.5m/s,鏈輪鏈條式傳動。 這種扶梯即使在無乘客使用時仍以額定速度運(yùn)行,具有機(jī)械磨損嚴(yán)重、使用壽命低、耗能大等缺點(diǎn)。擬將針對這種電梯的不足之處提出節(jié)能方案。

紅外系統(tǒng) 變頻器 自動扶梯

1 自動扶梯節(jié)能常用控制方式

常見有兩種控制方式：高速-低速運(yùn)行方式；工頻-停止運(yùn)行方式。

(1)在電梯首尾處各安裝一對紅外傳感器開關(guān)，設(shè)置主頻率(低速)、多段速頻率(高速)兩種運(yùn)行頻率；乘客通過電梯時，紅外傳感器開關(guān)被觸發(fā)并輸出開關(guān)信號到變頻器；有客流時，紅外傳感開關(guān)被觸發(fā)，變頻器立即加速到多段速頻率，并使電梯高速運(yùn)行；電梯高速運(yùn)行時，變頻器內(nèi)置計(jì)時器開始計(jì)時：若在設(shè)定的時間段期間，無乘客通過電梯，計(jì)時結(jié)束后變頻器將自動切換到主頻率，扶梯低速運(yùn)行；若在計(jì)時器計(jì)時期間，有乘客重新觸發(fā)紅外傳感器開關(guān)，計(jì)時器將重新計(jì)時。

對電梯外圍控制，上行和下行采用開關(guān)互鎖，保證扶梯系統(tǒng)的正常工作。為消耗扶梯下行或者制動過程產(chǎn)生的多余能量，需在變頻器上加裝制動電阻。

(2)設(shè)置主頻率(50hz)運(yùn)行、停止兩種狀態(tài)。同樣在電梯首尾處各安裝一對紅外傳感器開關(guān)，乘客通過電梯時，紅外傳感器開關(guān)被觸發(fā)并輸出開關(guān)信號至變頻器；有客流時，紅外傳感器開關(guān)被觸發(fā)，變頻器立即加速到主頻率，并使電梯以工頻運(yùn)行；電梯工頻運(yùn)行時，變頻控制器內(nèi)置計(jì)時器開始計(jì)時：若在給定的時間段內(nèi)再無乘客通過電梯，計(jì)時結(jié)束后變頻器將自動停止，電梯不再運(yùn)行，直到再一次檢測到紅外觸發(fā)信號。若在計(jì)時器計(jì)時期間，有乘客重新觸發(fā)紅外傳感器開關(guān)，計(jì)時器將重新計(jì)時。

為消耗扶梯下行或者制動過程產(chǎn)生的多余能量，需在變頻控制器上加裝制動電阻。另外在扶梯上下兩端應(yīng)加裝上下行標(biāo)識，這種工頻-停止的控制方式節(jié)能效果十分顯著。

2 自動扶梯節(jié)能改造

在正常使用不對扶梯的產(chǎn)生任何負(fù)面影響的前提下，變頻器根據(jù)傳感器產(chǎn)生的信號，在有人乘坐時，扶梯以原有速度運(yùn)行；當(dāng)無人時，扶梯減速到低速或停止運(yùn)行。系統(tǒng)要求變頻器啟動運(yùn)行平穩(wěn)，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，加速性能好，當(dāng)變頻器調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制系統(tǒng)自動切換到工頻運(yùn)行，保障扶梯輸送功能的正常實(shí)施。對于客用自動扶梯，一般使用高峰期出現(xiàn)在下午及晚間時段，其余時段使用率較低，具有相當(dāng)節(jié)能空間。根據(jù)以上改造原則，從投資成本及自動化水平兩方面考慮，將使用以下變頻拖動方案：采用iAStar專用變頻器驅(qū)動電梯主機(jī)，變頻器采用多段速控制模式，并設(shè)置主頻率(低速)、多段速頻率1(高速)兩種運(yùn)行頻率；

(1)在電梯首尾處各安裝一支紅外傳感器開關(guān)，乘客通過電梯時，紅外傳感器開關(guān)被觸發(fā)并發(fā)出開關(guān)信號給變頻器；(2)有客流時，紅外傳感開關(guān)被觸發(fā)，變頻器立即加速到多段速頻率2，并使電梯高速運(yùn)行；(3)電梯高速運(yùn)行時，變頻器內(nèi)置計(jì)時器開始計(jì)時，若在計(jì)時的時間段內(nèi)再無乘客 通過電梯，計(jì)時結(jié)束后變頻器將自動切換到多段速頻率1，進(jìn)行低速運(yùn)行；(4)若在計(jì)時器計(jì)時期間，有乘客重新觸發(fā)光電開關(guān)，計(jì)時器將重新計(jì)時；(5)對電梯上行和下行，外圍控制采用開關(guān)互鎖，保證扶梯系統(tǒng)的正常工作；(6)為消耗下行，或者制動過程產(chǎn)生的多余能量，需在變頻器上加裝制動電阻。

該方案可做上行，也可做下行，二者互鎖控制： 電機(jī)的電路上都加裝了“市電”、“節(jié)電”接觸器，這樣可以有“自動”、“手動”兩種工作模式選擇：手動模式下，變頻器不工作，整套系統(tǒng)手動起停、工頻運(yùn)行；自動模式下，電機(jī)由變頻器直接拖動，變頻運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動切換到工頻運(yùn)行采用變頻器技術(shù)對傳統(tǒng)扶梯的控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今社會節(jié)能降耗、提高效率的有效手段。

3 自動扶梯外部改造

在不改變扶梯原有的安全檢測系統(tǒng)，保留扶梯原有的啟?？刂品绞?，盡可能的保持原線路的完整性。針對客戶的要求，我們采用以下改造方案：

在扶梯上下兩端各裝一對立桿，此桿用來安裝固定紅外感應(yīng)開關(guān)和扶梯上下行指示標(biāo)識。另外在扶梯上端對桿上還要安裝一對鑰匙開關(guān)，一個是節(jié)電和市電模式切換開關(guān)，另一個是上行、停止、下行模式選擇開關(guān)。當(dāng)節(jié)電/市電切換開關(guān)選擇市電時，自動扶梯 開、停、上下行方式與未改造前一致。當(dāng)節(jié)電/市電開關(guān)選擇節(jié)電時，扶梯自帶啟動開關(guān)、上下行開關(guān)無效，此時扶梯運(yùn)行方向由安裝在立桿上的上行/停止/下行開關(guān)來選擇控制。扶梯由紅處感應(yīng)開關(guān)啟動。當(dāng)有人走上扶梯時，首先會觸發(fā)紅外傳感器開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)檢測到紅外傳感器開關(guān)信號時，電梯就會被啟動，并開始計(jì)時。在計(jì)時期間，如果有第二個人走上扶梯，系統(tǒng)會重新計(jì)時，直到設(shè)定時間結(jié)束，電梯便會自動停機(jī)。這樣實(shí)現(xiàn)了“人來自啟，人去自?！钡倪\(yùn)行模式，使扶梯顯得更加人性化。

4 扶梯安裝改造的外圍控制電路

主要是實(shí)現(xiàn)節(jié)電模式與旁路模式的切換功能；在處理紅外傳感器開關(guān)信號時，我們用中間繼電器進(jìn)行了防干擾處理。紅外傳感器開關(guān)在被觸發(fā)后，輸出的是開關(guān)信號，如果直接傳送給控制器易產(chǎn)生干擾信號導(dǎo)致扶梯誤動作。因此，將開關(guān)信號轉(zhuǎn)化為控制中間繼電器，在終端再轉(zhuǎn)化為開關(guān)量信號，很大程度上降低了干擾對扶梯的影響。

5 結(jié)語

自動扶梯進(jìn)行紅外傳感器和變頻器節(jié)能改造后，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。變頻技術(shù)的采用，大大降低了扶梯啟動時對電網(wǎng)的沖擊；變頻器的使用可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗。改造中未改變自動扶梯原系統(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。

[1]劉旭明.基于變頻器的自動扶梯節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化,2011(17).

[2]秦樂,顧德仁.自動扶梯節(jié)能運(yùn)行改造方案[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械,2011(12).

[3]陳育斌.自動扶梯節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工卷,2010(02).

[4]朱士祥.變頻自動扶梯節(jié)能原理及效果分析[J]. 科技資訊,2010(22).