全自动扶梯节能改造方案浅析

 自动扶梯和自动人行道在酒店、商场、地铁、火车站、写字楼、会馆、机场等场所应用较多，在方便顾客和提高服务质量等方面起到了相当重要的作用。但由于其使用场合的特殊性，部分扶梯经常处于空转的状态，这必将浪费大量的电能，同时也使扶梯部件（如电机、减速箱、扶手带等）产生不必要的磨损及疲劳损伤。目前自动扶梯主要以液力偶合器调速或恒速为主。但因工业现场原因，使用和维护存在许多问题，经常需要维护，效率低。经常因堵转等故障造成停机，甚至烧毁电机。随着电力电子技术和计算机技术的发展，交流电动机变频技术以可靠耐用、自动化控制功能丰富等特点提高了运行可靠性和控制精度，保护全面，综合节电效果好，控制接口丰富简单，并具有计算机通讯接口，可方便地与微机控制系统或过程控制系统相连接，在软件支持下可进一步升级到计算机监控而无须另外的硬件投资。目前变频技术已广泛应用于国内冶金、煤矿、电力、机械、化工等行业。 
运行原理 
　　我们知道，由于能源和电力资源的匮乏，自动扶梯在空载状态下的运转成为一种巨大的浪费。因此，我们设想，如果能让自动扶梯自动检测到空载状态一段时间后，指令扶梯由全速运转减速至半速运转。在人员进出相对不频繁的场所，基于上述思想，自动扶梯检测到空载状态一段时间后，将由全速运转逐渐减速直到停止运转，这样便可实现节省电能达30%～50%左右。当有乘客踏上自动扶梯床盖板时，扶梯可通过设置在床盖板入口处的光电感应装置自动感知乘客的到来，开始全速运转。 
全自动扶梯节能改造案例 
　　1、改造原则 
　　在不对扶梯的正常使用产生任何负面影响的前提下，引入无速度传感器矢量变频调速的概念。即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，扶梯以原有设计速度运行;当无人乘坐时，扶梯减速或停止运行。 
　　2、变频器的作用 
　　主要作用是用来调整扶梯转速，启动和运行平稳，在无人时，经过延时，系统自动转入爬行运行，以达到节能的目的。将扶梯入口处安装光电开关，有乘客时光电开关发出信号，扶梯经变频调速至额定速度，当全部乘客离开扶梯后，扶梯又自动进入低速运行状态待客。节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命。 
变频器的选型 
　　系统要求启动运行平稳，无抖动，要求变频器启动转矩大，过载能力强。KV2000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<10ms。 
　　完全能够满足该系统的要求。 
　　选用KV2000无速度传感器矢量变频器，即能满足上述要求。 
电气系统 
　　KV2000无速度传感器矢量变频器功能强大，我们利用内置的TMIA功能，便可实现系统的自动检测，实现PLC的刷新功能，减少PLC的购置费用及编程的工作量。 
　　当KV2000的任何一个数字输入端子Xn被指定TMIA功能的时候，可选择Y1或Y2或TA、TC，当成TMOA的输出功能;再加上内含的计时（/计数）器模块便构成了一个延时断开继电器。其延时之时间长短由F071决定。 
　　当输入 TMIA ON的时候，输出TMOA也立刻ON。而当 TMIA OFF之后，TMOA必须经过F071所定义之时间才能 OFF。 
　　FWD 
　　Y1 
　　X1 
　　COM 
　　信号检测 
　　KV2000变频器控制线路 
　　KV2000内含计时（/计数）器功能。当数字输入端子X2和X4选择模式28的时候，该计时（/计数）器功能一定被当成计数器使用;否则当成计时器使用。 
　　KV2000变频器的全自动计时功能 
系统功能 
　　1、调速范围宽，综合节电效果好。与传统相比节电10-30%。 
　　2、自动化程度高，应用丰富灵活。具备强大的面向工程的可编程能力，根据客流量的大小自动调节电机转速。 
　　3、减少机械磨损、减少维护量。变频器具备自动软启动功能，减小了启动冲击电流。 
　　4、电源容量降低，自动扶梯有时要多台电机同时起动，当电源容量不足时需要考虑顺次起动。采用变频器，可在低频（3HZ以下）起动，所以即使与变频器容量相当的多台电机同时起动，起动电流也可以受到抑制。因此，电源容量可以按变频器容量考虑。与采用工频电网相比，容量可以降低。 
　　5、保护功能全面，有利于安全生产，可靠、耐用。 
　　具备过电压、过电流、欠电压、过载、电机过热、短路、缺相、堵转（独有功能）等自动保护功能和自动再试转功能，减少意外停机和故障停机次数。并可自动显示故障原因。 
　　6、技术数据： 
　　过压跳闸：1.3Vmax 
　　欠压跳闸：0.65Vn 
　　启动转矩：200%Tn 
　　过载能力：150% 1min 
　　电机堵转：可编程自整定可调 
　　7、具备九路开关量输入，可作为启停、连锁保护等工况特殊要求的控制。一组继电器输出、四路晶体管输出可控制连锁保护、故障显示、运行状态等。 
　　8、自动优化电机电流。 
　　9、频率设定具有手动和自动两种方式。 
　　10、变频器附带直流电抗器，功率因数可提高到0.98。 
自动扶梯的变频节能运行特点 
　　根据对位于深圳市某超级市场的多部国外品牌多部自动扶梯的变频节能改造后的可靠性考验结果，验证了该技术具有功能强、改造工作量小等优点。 
　　1、无人乘梯时：保证扶梯自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行。（可以选择当无人乘梯时，扶梯自动停止的功能）; 
　　2、有人乘梯时：保证扶梯自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证; 
　　3、扶梯空载时以节能速度模式运行，电流仅为空载时额定速度运行电流的1/3。 
　　4、检修运行时：扶梯系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察扶梯机构的运动情况,避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足。 
　　5、由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命。 
　　6、变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善电网的功率因数，降低无功损耗。 
　　7、改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用。 
　　8、改造中借用了原系统的安全条件，加上变频器自身的安全环节使得改造后的系统安全性更可靠。 
　　9、扶梯节能改造的设备费用与电能节约和机械磨损的费用相比，投入不大，短期内即可收回投资，因此扶梯变频节能安全改造技术的研制使用成功，对于提高现有扶梯安全节能，具有显著的经济效益和社会效益。 
结束语 
　　1、节电明显：扶梯电机所带负载为恒转矩负载，由于无人时扶梯电机的转速降为正常转速的一半，所以此时电机功率降为原来的一半。 
　　2、减少磨损：由于转速下降，使机械部件的磨损大大下降和扶梯维护费用成倍减少。 
　　3、安全可靠：由于使用了KV2000高性能的变频调速器，除原有的电机保护功能外，由于电机转速的降低，可大幅度降低电机的温升，使电机的工作更加安全可靠。