一、序言

隨著國內生活水平以及工業(yè)化程度的提高，自動扶梯的應用和普及已經越來越廣泛。自動扶梯又稱扶手扶梯,是商場、車站、碼頭、機場、賓館等公共場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題。由于技術、資金等原因,現(xiàn)有的普通扶梯方案一般為直接啟動方式，而且啟動以后，為了保證整個安裝環(huán)境的工作，扶梯一直不停的運行,甚至南方部分地區(qū)高速運轉達15小時以上或更加長的時間。電機始終保持較大的耗電量運轉,非常不利于用戶節(jié)約成本提高經濟效益的宗旨。在保持高速運轉的同時，輔助的機械磨損相當嚴重,需要大量的易損件頻頻更換,維護成本急劇上升，直接啟動的方式，導致電機的沖擊電流達到額定的7倍以上，加速了電機線圈的老化，減少了電機運行壽命。當然，這些維護工作反過來，又增加了自動扶梯的維修量而影響到扶梯的正常使用。因此,對普通自動扶梯進行智能化改造是從中央到地方各級主管政府部門大力推廣的節(jié)能降耗的技改項目,也是廣大自動扶梯用戶節(jié)約成本、提高企業(yè)市場競爭能力的重要手段之一。

二、自動扶梯節(jié)能運行原理

在扶梯上增設變頻裝置，扶梯開始運行時通過變頻器啟動，當扶梯達到100%（0.5m/s）額定速度運行后，如無乘客乘梯，扶梯由100%額定速度自動降為20%（0.1m/s）速度爬行（如扶梯在20%速度下運行很長一段時間仍無人乘梯，則扶梯會自動平緩地停梯待命，該功能可自行設定）。如安裝在扶梯出入口處的傳感器檢測到有乘客乘梯，則扶梯速度馬上平緩地升至100%額定速度，如乘客繼續(xù)進入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運行。如在預先設定的時間內扶梯入口處的傳感器沒再檢測到有乘客進入扶梯，則扶梯將自動轉至爬行速度運行。該方式節(jié)電效果明顯（理論上可節(jié)電60%左右，尖峰電流比無變頻器扶梯減小可達80%左右），沒有頻繁啟動問題，扶梯磨損小，并且爬行速度運行時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，我們對扶梯進行節(jié)能改造。自動扶梯節(jié)能改造后，控制器根據(jù)紅外傳感器產生的信號來控制自動扶梯的運行速度。在有人乘坐時，扶梯以工頻速率運行；當無人時，扶梯減至低速率或停止運行。同時，改造后自動扶梯應具備以下功能，當節(jié)電器出現(xiàn)故障時，扶梯能自動切換到工頻模式運行，確保扶梯正常運行。

大連普傳PI9000L系列高性能提升專用型變頻器為適應扶梯行業(yè)應用的要求，在硬件、軟件算法、結構上都做了許多特殊處理，非常適合類似于扶梯類的恒轉矩位能負載，扶梯載客運行時，變頻器設置為外部端子控制，速度控制設置為多段速方式，即設置全速運行頻率（50Hz）﹑低速運行頻率（15Hz）。

1、傳感器的選擇

為了達到節(jié)能要求，必須使用紅外傳感器檢測客人的通行情況，傳感器安裝在自動扶梯的入口處離地面2.5m高的位置上，聚焦鏡頭對準來客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運行方式要定時交換，因此，每一臺自動扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個傳感的輸出接到變頻器的輸入端上。自動扶梯運行時，斷開出口傳感器的信號。

2、無人乘坐時扶梯的減速運行

假定，傳感器監(jiān)測到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測距離為6m，地面距離大約為4.2m，人走過這段距離約需要t0=5s左右，這段時間內，變頻器從15Hz運轉加速到50Hz，為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應完成加速，加速時間為2s。人踏上到走下扶梯的時間為t1。如果在（t0+t1）時段內無人到來，經過t2=5s延時后，變頻器降速到15Hz運行。另外,無需用PLC而利用變頻器內置的計時單元，設置計時單元的計時時間為（t0+t1+t2），有人走進入口時，傳感器信號送到計時器，計時器開始計時，在（t0+t1+t2）秒內，無人走進入口時，經過（t0+t1+t2）秒扶梯自動轉換到低速運行；如在（t0+t1+t2）秒內有人走進入口，傳感器輸入的信號對計時器復位并重新開始計時，扶梯就一直以正常速度運行。

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分別為電機的正反轉功能，KA3實現(xiàn)電機的高速運行功能。KM1、KM3變頻運行接觸器；KM2為工頻運行接觸器。通過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)設置

四、結束語

自動扶梯進行紅外傳感器和變頻器節(jié)能改造后，由于電機低速或者停止，使扶梯機械部件的磨損大大下降和扶梯維護費用減少。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的溫升，使電機的工作更加安全可靠。變頻技術的采用，大大降低了扶梯啟動時對電網的沖擊，每次啟動時，變頻器可充當軟啟動器。變頻器的使用可有效改善電網的功率因數(shù)，降低無功損耗。節(jié)能改造過程中采用了旁路功能，確保節(jié)能系統(tǒng)故障時不影響扶梯的正常使用。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。

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