田 峰

（北京地鐵機電公司 北京）

1998年，北京地鐵為復(fù)八線開通從法國原裝進口一批CNIM自動扶梯（以下簡稱扶梯），目前扶梯電力消耗和機械磨損問題日益凸顯。為此北京地鐵對扶梯進行了節(jié)能改造，增加變頻調(diào)速功能，使其在有乘客時可正常工頻運行，無乘客時轉(zhuǎn)為慢速變頻運行。但是改造也存在一些問題，有可能導(dǎo)致扶梯失控遛梯且速度監(jiān)測不會及時發(fā)現(xiàn)，從而延遲制動器動作時間，引發(fā)乘客傷害。

一、節(jié)能改造

扶梯原采用Y—△啟動和正反轉(zhuǎn)控制電路，根據(jù)電機功率，節(jié)能改造增加ATV58HD33N4型和ATV58HD46N4型變頻器，在原控制電路中增加一條變頻器控制回路。這樣既可選擇變頻調(diào)速功能進行變頻運行，也可選擇原工頻運行（甩開變頻回路）。電路新增的PLC主要控制變頻器，使其可實現(xiàn)高速、低速、檢修和正反轉(zhuǎn)運行等功能。變頻接觸器的一對常閉點21、22串入Y形接觸器回路，一對常開點13、14串入△型接觸器回路；左、右扶手帶檢測PLC接點RJ4與原電路左、右扶手帶檢測常開點并聯(lián)，電機測速PLC接點RJ5與原電機測速常開點并聯(lián)（圖1）；超速、欠速PLC接點RJ6與原電路超速、欠速常開點并聯(lián)（圖2）。

圖1 扶梯扶手帶測速

二、存在的問題

1.失控

扶梯在變頻運行狀態(tài)下，當變頻器自身發(fā)生故障時，制動器不是迅速制動，而是延遲20 s動作，在此期間，扶梯處于無驅(qū)動亦無制動的失控狀態(tài)，很可能造成載有乘客的扶梯出現(xiàn)遛梯。分析原因如下。

（1）不能切斷主回路。節(jié)能改造只考慮扶梯變頻運行后對速度的影響。在主回路只針對扶手帶速度監(jiān)測、電機速度監(jiān)測和超、欠速等速度保護電路進行了改動，未在安全回路中串入開關(guān)，因此變頻器故障無法直接切斷主回路。

（2）控制回路延時。變頻器自身一旦出現(xiàn)故障，扶梯將會失去動力，電機停止轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致向上運行的自動扶梯減速向上，向下運行的自動扶梯加速向下，此時電機速度監(jiān)測和超、欠速保護會斷開主回路，制動扶梯。但是PLC的延時設(shè)計造成制動系統(tǒng)可能會延時20 s動作。相關(guān)PLC程序見圖3，TOP中，電機測速%Q2.5和超、欠速保護%Q2.6由%M1控制；TOP+6中，當%C3.V=%C3.P時，相關(guān)位%C3.D=1；TOP+7 中，%C3.D=0、%M1=0，則%Q2.5和%Q2.6為 1，致使 RJ5吸合，將電機速度監(jiān)測保護功能隔離，RJ6吸合將自動扶梯超速、欠速保護功能隔離。直至TOP+7中工頻運行%Q2.2和%C3.D同時為1后再延時20 s才能恢復(fù)原有速度監(jiān)測功能。在此期間變頻器一旦出現(xiàn)問題，均會造成速度監(jiān)測系統(tǒng)延時。

圖2 扶梯超、欠速監(jiān)測

圖3 PLC程序

2.速度保護功能缺失

節(jié)能改造后，原有超速、欠速和電機測速保護功能有時被隔離，不起作用。因此當扶梯在變頻運行狀態(tài)下，無論何種原因?qū)е略O(shè)備速度異常，很可能會避開保護裝置監(jiān)測，產(chǎn)生嚴重后果。改造中PLC程序關(guān)于速度監(jiān)測類項目的設(shè)置，本質(zhì)上不具備安全保護功能，只是單純?yōu)榱耸狗鎏菰谧冾l慢速運行狀態(tài)下，原有速度保護功能不動作。這種做法均會造成設(shè)備在大部分變頻時間內(nèi)和20 s延遲過程中處于速度保護功能缺失的狀態(tài)，存在嚴重安全隱患。

三、改進措施

1.失控

（1）主回路中增加控制點。最初考慮將變頻器故障點R1A和R1C（常開點）串聯(lián)進原安全回路，當變頻器發(fā)生故障時，安全回路斷開，制動器立即動作。但R1A和R1C兩點間電壓為DC 24 V，而安全回路電壓為AC 48 V，變頻器故障點不能直接串聯(lián)進安全回路。為此可增加一個中間繼電器RJ7，R1A和R1C常開點控制RJ7線圈，取RJ7一對常開點5、9串入安全回路（圖4）。這樣變頻器在故障情況下RJ7線圈失電，RJ7常開點5、9斷開，切斷安全回路，制動器釋放，制停扶梯。但是這種改動帶來了一個新問題，電梯在工頻狀態(tài)下變頻器沒有電源，R1A和R1C兩點常開，RJ7線圈無法得電，常開點5、9保持打開，安全回路始終斷開，設(shè)備無法運行。因此將工頻運行接觸器CL5的常開點13、14和RJ7常開點5、9并聯(lián)，串入安全回路。這樣當扶梯變頻運行時RJ7常開點5、9閉合，保證安全回路導(dǎo)通，當扶梯工頻運行時CL5常開點13、14閉合，保證安全回路導(dǎo)通。變頻器故障時也可直接切斷安全回路，制停扶梯，避免扶梯失控。

圖4 安全回路改進

圖5 延時調(diào)整程序

（2）控制回路延時。在變頻器調(diào)整變頻器從變頻運行狀態(tài)至工頻運行狀態(tài)所用時間，考慮到加速度的舒適程度，一般調(diào)整至3 s，原設(shè)計的20s延時就顯得格外長，用PLC程序?qū)⒀訒r改為5 s比較適宜（圖 5）。

2.速度保護功能改進

變頻運行造成速度減慢，不會引起超速保護裝置動作，因此應(yīng)去除圖2中與超速保護開關(guān)并聯(lián)的RJ6常開點，繼續(xù)使用原設(shè)計中的超速保護功能（必須保留圖2中和欠速保護開關(guān)并聯(lián)的RJ6常開點，否則將無法開梯）。

四、結(jié)語

CNIM自動扶梯電氣控制系統(tǒng)改進后，進行了現(xiàn)場測試，達到了預(yù)期效果，消除了失控和速度保護缺失等安全隱患，確保了設(shè)備功能完好，安全可靠。電梯屬于特種設(shè)備，危險程度高，這類設(shè)備改造應(yīng)尤為慎重。改造應(yīng)在滿足需求的前提下，盡量減少對原設(shè)計和成熟產(chǎn)品的改動。