岳廷軍

前言

公共場所使用頻率較低的自動(dòng)扶梯在空載運(yùn)行期間造成了大量電能浪費(fèi)，本文從現(xiàn)有變頻節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入一種間歇變頻運(yùn)行模式，對(duì)自動(dòng)扶梯運(yùn)行模式進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化和安全管控，以達(dá)到最大化降低能耗和延長使用壽命的目的。

1、運(yùn)行現(xiàn)狀

自動(dòng)扶梯（以下簡稱“扶梯”）作為運(yùn)送乘客的實(shí)用工具，在機(jī)場、車站、地鐵、商場等公共場所被廣泛使用。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，許多公共場所配置了大量的扶梯，每天開啟運(yùn)行時(shí)間超過了10小時(shí)，有的機(jī)場、火車站等公共場所甚至是24小時(shí)不間斷運(yùn)行。我國“十一五”規(guī)劃綱要中提出了期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，以及“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排目標(biāo)提出到2015年，單位GDP能耗下降16%。因此，許多節(jié)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中在扶梯方面運(yùn)用較廣的是變頻節(jié)能技術(shù)，通過速度調(diào)節(jié)、無功補(bǔ)償或軟啟動(dòng)等原理實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。許多公共場所部分扶梯客流量較少，長時(shí)間空載運(yùn)行，保障人員又無法做到間歇性關(guān)停，致使空載期間低速運(yùn)行時(shí)仍然存在電能浪費(fèi)。公共場所扶梯數(shù)量多、功率大，日積月累下來浪費(fèi)的電能仍然驚人。在這一背景下，引入扶梯間歇變頻運(yùn)行模式，根據(jù)扶梯空載運(yùn)行情況，在保障安全運(yùn)行的前提下，采用變頻技術(shù)將空載運(yùn)行的扶梯調(diào)整為間歇運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)在間歇運(yùn)行期間處于停止待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)扶梯基本不耗電，最大化的降低了能耗。該優(yōu)化方案具有節(jié)約電能、延長使用壽命、降低故障率、管理方便的特點(diǎn)，對(duì)公共場所扶梯的保障工作有一定的積極促進(jìn)作用。

2、節(jié)能優(yōu)化

2.1基本原理

目前，大部分扶梯制造出廠時(shí)已采用了變頻節(jié)能技術(shù)，安裝完畢后的扶梯正常運(yùn)行速度在0.5m/s至0.65m/s之間，且扶梯的出入口均配置了雷達(dá)感應(yīng)和紅外線感應(yīng)裝置，可以檢測到半徑為1.8m范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)物體，并將檢測信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。當(dāng)檢測到入口區(qū)域有運(yùn)動(dòng)物體通過，即有乘客進(jìn)入扶梯時(shí)，扶梯按正常速度運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)從最后進(jìn)入的乘客開始計(jì)算，待最后進(jìn)入的乘客走出扶梯，且30s（預(yù)設(shè)）之內(nèi)未檢測到乘客進(jìn)入，扶梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換為變頻節(jié)能模式，如果控制系統(tǒng)計(jì)算期間有乘客進(jìn)入，則控制系統(tǒng)刷新時(shí)間從最后一名乘客重新進(jìn)行計(jì)算，直到滿足預(yù)設(shè)的節(jié)能條件為止。當(dāng)扶梯改變運(yùn)行方向時(shí)，另一端的雷達(dá)及紅外感應(yīng)裝置發(fā)揮同原理的作用?？刂葡到y(tǒng)檢測到扶梯滿足預(yù)設(shè)的變頻節(jié)能條件后，扶梯啟動(dòng)自動(dòng)變頻調(diào)速指令，逐漸將速度降低到0.2m/s，進(jìn)入低速運(yùn)行模式。此時(shí)控制系統(tǒng)繼續(xù)計(jì)時(shí)，如果在5min（預(yù)設(shè)）之內(nèi)仍然無乘客進(jìn)入，扶梯自動(dòng)啟動(dòng)間歇變頻運(yùn)行模式，慢慢將速度降低到0m/s，進(jìn)入停止待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，期間扶梯基本不耗電。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到扶梯入口有乘客進(jìn)入時(shí)，扶梯重新啟動(dòng)并逐漸加速到正常速度。控制系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)未檢測到乘客，再次進(jìn)入間歇變頻運(yùn)行模式，形成正常運(yùn)行→低速運(yùn)行→間歇運(yùn)行→正常運(yùn)行的循環(huán)節(jié)能模式。

2.2效益分析

以某大型機(jī)場100臺(tái)扶梯為例，假設(shè)每臺(tái)扶梯額定功率為9KW，每天開啟運(yùn)行時(shí)間為18小時(shí)（航班時(shí)段為早上5：00-晚上23：00），其中6小時(shí)處于空載運(yùn)行狀態(tài)（保守?cái)?shù)據(jù)）。經(jīng)過計(jì)量監(jiān)測，在工頻狀態(tài)下空載運(yùn)行時(shí)的輸出功率約為額定功率的30%，則100臺(tái)扶梯每年空載運(yùn)行時(shí)的耗電量為59.13萬度（W=P*T=9KW*30%*6小時(shí)*365天*100臺(tái)=59.13萬度），若電費(fèi)按每度0.8元計(jì)算，100臺(tái)扶梯每年空載運(yùn)行消耗的電費(fèi)為47.3萬元。如果對(duì)扶梯進(jìn)行間歇運(yùn)行節(jié)能優(yōu)化，當(dāng)扶梯空載進(jìn)入間歇運(yùn)行模式時(shí)基本不耗電，則每年將直接節(jié)約電費(fèi)47.3萬元，大概節(jié)約20%左右。對(duì)于已配置變頻器的扶梯，只需進(jìn)行簡單的參數(shù)設(shè)置和修改控制程序，經(jīng)過調(diào)試后就能實(shí)現(xiàn)間歇變頻功能，投入的費(fèi)用較少，其效益顯著。由于扶梯在間歇變頻運(yùn)行期間處于停止待機(jī)狀態(tài)，首先，相關(guān)部件不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行磨損，降低了扶梯故障率，延長了使用壽命。其次，在航班結(jié)束后不再需要保障人員作關(guān)停扶梯處理，減少了保障人員工作強(qiáng)度，提高了設(shè)備管理效率。目前，某公共場所已對(duì)一批24小時(shí)運(yùn)行的扶梯采用間歇變頻模式運(yùn)行，經(jīng)過抽樣計(jì)量監(jiān)測，可以節(jié)約電費(fèi)35%左右，具有較好的節(jié)能效果。

3、安全管控

根據(jù)國家質(zhì)檢總局官網(wǎng)顯示，在發(fā)生的各類電梯事故原因中，違章操作占62.7%，設(shè)備缺陷占22.7%，意外占8.0%，非法使用設(shè)備占6.6%。對(duì)于公共場所的扶梯，運(yùn)行安全越來越重要，如何既能做到間歇節(jié)能運(yùn)行，又能做到安全管控，減少人為原因造成的安全事故，設(shè)置扶梯間歇運(yùn)行功能時(shí)應(yīng)遵守多項(xiàng)安全管控原則。

（1）出入口設(shè)置運(yùn)行方向顯示屏，間歇運(yùn)行期間，運(yùn)行方向顯示屏及裙板燈應(yīng)常亮。（2）間歇運(yùn)行期間若有人逆向進(jìn)入，立即啟動(dòng)低速運(yùn)行模式，并發(fā)出“禁止進(jìn)入”報(bào)警聲，持續(xù)時(shí)間至少15s。（3）在出入口安裝可以檢測1.8m半徑范圍的雷達(dá)及紅外裝置，保證乘客正常速度跨入梯級(jí)踏板前，扶梯已加速到正常模式。（4）在扶梯入口處設(shè)置明顯的“扶梯自動(dòng)感應(yīng)線”、“自動(dòng)感應(yīng)扶梯”等標(biāo)識(shí)牌。

4、結(jié)語

采用間歇變頻節(jié)能功能對(duì)公共場所扶梯運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化，做好扶梯運(yùn)行安全管控，既保障了扶梯運(yùn)行安全，又最大化的降低能耗，延長使用壽命，減少故障，方便管理。