岳廷軍

前言

公共場所使用頻率較低的自動扶梯在空載運行期間造成了大量電能浪費，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行模式，對自動扶梯運行模式進行節(jié)能優(yōu)化和安全管控，以達到最大化降低能耗和延長使用壽命的目的。

1、運行現(xiàn)狀

自動扶梯（以下簡稱“扶梯”）作為運送乘客的實用工具，在機場、車站、地鐵、商場等公共場所被廣泛使用。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，社會不斷進步，許多公共場所配置了大量的扶梯，每天開啟運行時間超過了10小時，有的機場、火車站等公共場所甚至是24小時不間斷運行。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)運而生，其中在扶梯方面運用較廣的是變頻節(jié)能技術(shù)，通過速度調(diào)節(jié)、無功補償或軟啟動等原理實現(xiàn)節(jié)能降耗。許多公共場所部分扶梯客流量較少，長時間空載運行，保障人員又無法做到間歇性關(guān)停，致使空載期間低速運行時仍然存在電能浪費。公共場所扶梯數(shù)量多、功率大，日積月累下來浪費的電能仍然驚人。在這一背景下，引入扶梯間歇變頻運行模式，根據(jù)扶梯空載運行情況，在保障安全運行的前提下，采用變頻技術(shù)將空載運行的扶梯調(diào)整為間歇運行模式，實現(xiàn)在間歇運行期間處于停止待機狀態(tài)，此時扶梯基本不耗電，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，對公共場所扶梯的保障工作有一定的積極促進作用。

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已采用了變頻節(jié)能技術(shù)，安裝完畢后的扶梯正常運行速度在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)的運動物體，并將檢測信號反饋給控制系統(tǒng)。當檢測到入口區(qū)域有運動物體通過，即有乘客進入扶梯時，扶梯按正常速度運行?？刂葡到y(tǒng)從最后進入的乘客開始計算，待最后進入的乘客走出扶梯，且30s（預(yù)設(shè)）之內(nèi)未檢測到乘客進入，扶梯自動轉(zhuǎn)換為變頻節(jié)能模式，如果控制系統(tǒng)計算期間有乘客進入，則控制系統(tǒng)刷新時間從最后一名乘客重新進行計算，直到滿足預(yù)設(shè)的節(jié)能條件為止。當扶梯改變運行方向時，另一端的雷達及紅外感應(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，扶梯啟動自動變頻調(diào)速指令，逐漸將速度降低到0.2m/s，進入低速運行模式。此時控制系統(tǒng)繼續(xù)計時，如果在5min（預(yù)設(shè)）之內(nèi)仍然無乘客進入，扶梯自動啟動間歇變頻運行模式，慢慢將速度降低到0m/s，進入停止待機狀態(tài)，此時電機停止轉(zhuǎn)動，期間扶梯基本不耗電。當控制系統(tǒng)檢測到扶梯入口有乘客進入時，扶梯重新啟動并逐漸加速到正常速度?？刂葡到y(tǒng)在預(yù)設(shè)的時間內(nèi)未檢測到乘客，再次進入間歇變頻運行模式，形成正常運行→低速運行→間歇運行→正常運行的循環(huán)節(jié)能模式。

2.2效益分析

以某大型機場100臺扶梯為例，假設(shè)每臺扶梯額定功率為9KW，每天開啟運行時間為18小時（航班時段為早上5：00-晚上23：00），其中6小時處于空載運行狀態(tài)（保守數(shù)據(jù)）。經(jīng)過計量監(jiān)測，在工頻狀態(tài)下空載運行時的輸出功率約為額定功率的30%，則100臺扶梯每年空載運行時的耗電量為59.13萬度（W=P*T=9KW*30%*6小時*365天*100臺=59.13萬度），若電費按每度0.8元計算，100臺扶梯每年空載運行消耗的電費為47.3萬元。如果對扶梯進行間歇運行節(jié)能優(yōu)化，當扶梯空載進入間歇運行模式時基本不耗電，則每年將直接節(jié)約電費47.3萬元，大概節(jié)約20%左右。對于已配置變頻器的扶梯，只需進行簡單的參數(shù)設(shè)置和修改控制程序，經(jīng)過調(diào)試后就能實現(xiàn)間歇變頻功能，投入的費用較少，其效益顯著。由于扶梯在間歇變頻運行期間處于停止待機狀態(tài)，首先，相關(guān)部件不會產(chǎn)生運行磨損，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度，提高了設(shè)備管理效率。目前，某公共場所已對一批24小時運行的扶梯采用間歇變頻模式運行，經(jīng)過抽樣計量監(jiān)測，可以節(jié)約電費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%。對于公共場所的扶梯，運行安全越來越重要，如何既能做到間歇節(jié)能運行，又能做到安全管控，減少人為原因造成的安全事故，設(shè)置扶梯間歇運行功能時應(yīng)遵守多項安全管控原則。

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

4、結(jié)語

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