張鵬

摘 要：機(jī)場、商場等公共場所為自動(dòng)扶梯主要的應(yīng)用場所，自動(dòng)扶梯應(yīng)用后，極大的便利了人們的出行，但與此同時(shí)，自動(dòng)扶梯運(yùn)行期間浪費(fèi)的電能也是非常大的，嚴(yán)重的消耗了原本就比較有限的能源。為使其能耗降低，并與國家節(jié)能減排的政策相適應(yīng)，需在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，科學(xué)的應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)。由此可見，本文的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：地鐵；自動(dòng)扶梯；節(jié)能措施

1概述自動(dòng)扶梯和自動(dòng)扶梯的弊端.

自動(dòng)扶梯的核心部件是兩個(gè)鏈條，它們圍繞兩個(gè)齒輪的旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)扶梯頂部，有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)鏈。對于在電動(dòng)扶梯的控制，目前有很多自動(dòng)扶梯的控制是相對簡單的，單一的，通過實(shí)際使用，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)操作模式有許多缺點(diǎn)：

1.1大功率消耗

由于使用直接啟動(dòng)模式，每天運(yùn)行超過10小時(shí)，無論是否有乘客上車，自動(dòng)扶梯始終保持著高速和連續(xù)運(yùn)行，耗電量非常大。

1.2故障率高，使用成本高

電梯保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械磨損程度相應(yīng)增加，除了加重了的額外成本，同時(shí)也增加了電梯故障頻率，自動(dòng)扶梯維護(hù)成本也就大大增加。正是由于上述缺陷在自動(dòng)扶梯上存在，再加上國家和世界推廣“節(jié)能、低碳生活”的概念，普通扶梯如果能合理地被廣泛應(yīng)用于節(jié)能，對節(jié)能、低碳環(huán)保等具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2自動(dòng)扶梯能耗分析

分析自動(dòng)扶梯的能耗時(shí)，必要環(huán)節(jié)之一即為能效測量，此環(huán)節(jié)共分4步進(jìn)行。

2.1確定測量對象及能耗限定值

現(xiàn)階段，關(guān)于自動(dòng)扶梯能效標(biāo)準(zhǔn)，我國尚未制定統(tǒng)一的，國外可供參考的先關(guān)文件也不存在，因此，可將《自動(dòng)扶梯能效限定值標(biāo)準(zhǔn)》作為參考，衡量測量結(jié)果的能耗情況。以梯級(jí)寬度、提升高度、速度為因素，測量不同情況下的輸入功率，結(jié)果顯示，輸入功率與其效率成反比。為保證能夠獲得一致的結(jié)果，本文在分析時(shí)，梯級(jí)寬度、提升高度、額定速度分別設(shè)置為1000mm、5±0.5m、0.5m/s。

2.2選擇測量儀器

目前，測量自動(dòng)扶梯能效時(shí)，可采用3169-20鉗形功率計(jì)、PW3198電能質(zhì)量分析儀兩種。經(jīng)測試，無論選擇哪種測量儀器，電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、諧波畸變率均可被測量出來，而且精度均能與相應(yīng)的要求相符合，不過，3169-20鉗形功率計(jì)的價(jià)格低于PW3198電能質(zhì)量分析儀，而數(shù)據(jù)處理步驟復(fù)雜于PW3198電能質(zhì)量分析儀。結(jié)合實(shí)際情況與這兩種測量儀器的優(yōu)缺點(diǎn)后，本文最終以3169-20鉗形功率計(jì)作為測量儀器。

2.3選擇運(yùn)行功率測量點(diǎn)

實(shí)際測量過程中，測量點(diǎn)通常選取3個(gè)，每個(gè)測量點(diǎn)會(huì)獲得不同的測量結(jié)果。本文也選取3個(gè)運(yùn)行功率測量點(diǎn)，測量點(diǎn)1位于建筑電源與扶梯電源入口之間，靠近扶梯電源入口，包含了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的結(jié)果；測定2位于扶梯電源入口與扶梯控制柜之間，靠近扶梯控制柜，測量結(jié)果為控制系統(tǒng)主要電路的能耗；測試點(diǎn)3在輔助設(shè)備側(cè)，對其能耗做出測量。在這3個(gè)測量點(diǎn)中，以測量點(diǎn)1的結(jié)果為最終結(jié)果，其他2個(gè)測量點(diǎn)結(jié)果做參考用。

2.4測量工況

具體測量過程中，需測量兩種工況下的有功功率，一種為空載運(yùn)行，另一種為實(shí)際運(yùn)行，即載客運(yùn)行，前一種工況的測量結(jié)果可將機(jī)械效率情況反映出來，后一種工況測量結(jié)果可將消耗電能值推測出來。以某服裝商場3#自動(dòng)扶梯為例，測量實(shí)際運(yùn)行時(shí)的輸入有功功率值，10：00時(shí)，客流量12人/30min，輸入有功功率1726kW；12：00時(shí)，客流量達(dá)到23人/30min，輸入有功功率達(dá)到2408kW；15：00時(shí)，客流量34人/30min，輸入有功功率2485kW；16：30時(shí)，客流量40人/30min，輸入有功功率超過2500kW。以上數(shù)據(jù)顯示，自動(dòng)扶梯運(yùn)行時(shí)，能耗是非常大的。

3 自動(dòng)扶梯節(jié)能控制技術(shù)

3.1Δ-Y轉(zhuǎn)換模式

一般來說，自動(dòng)扶梯啟動(dòng)之后，運(yùn)作模式一直為三角形接法。所謂Δ-Y轉(zhuǎn)換模式，是指采取兩種模式運(yùn)行自動(dòng)扶梯，載荷比較輕或承載率低于40%時(shí)，運(yùn)行模式采用星形接法，重載狀況下運(yùn)行模式選擇原來的三角形接法。Y-ΔZ轉(zhuǎn)換模式下，啟動(dòng)之后，三角形接法的轉(zhuǎn)換需要在時(shí)間原則基礎(chǔ)上進(jìn)行，而采用Δ-Y轉(zhuǎn)換模式后，則改變轉(zhuǎn)換方法，變?yōu)榕c具體負(fù)載情況相結(jié)合，達(dá)到互相轉(zhuǎn)換星形-三角形接法的目的。自動(dòng)扶梯開始運(yùn)行時(shí)，會(huì)處于輕載狀態(tài)，此時(shí)的運(yùn)行方式為星形接法，乘客數(shù)量越來越多后，逐漸的加大扶梯負(fù)載量，并且會(huì)提升電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，達(dá)到一定程度后，以Δ-Y轉(zhuǎn)換裝置為基礎(chǔ)，變?yōu)槿切芜\(yùn)行。如果逐漸的減少乘客數(shù)量，控制系統(tǒng)會(huì)開展檢測工作，發(fā)現(xiàn)負(fù)載將至某種程度后，再次轉(zhuǎn)換運(yùn)作模式，變?yōu)樾切蝃2]。自動(dòng)扶梯運(yùn)作方式為星形時(shí)，可減少電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流及電壓，并降低定子與轉(zhuǎn)子的銅耗、電動(dòng)機(jī)鐵耗情況，進(jìn)而將電能損耗明顯減少，達(dá)到節(jié)能的目的。利用Δ-Y轉(zhuǎn)換模式時(shí)，并不會(huì)較大的改動(dòng)原有的控制電路，自動(dòng)扶梯重載時(shí)間少于輕載時(shí)間時(shí)，較為適合此種節(jié)能技術(shù)。

3.2自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式

自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式中，于感應(yīng)區(qū)合理的設(shè)置扶梯入口位置，感應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)入乘客后，感應(yīng)裝置會(huì)向著控制系統(tǒng)傳輸信號(hào)，自動(dòng)扶梯由控制系統(tǒng)啟動(dòng)，感應(yīng)區(qū)位置無人狀態(tài)下，控制系統(tǒng)會(huì)存在10～20s的延時(shí)，與自動(dòng)扶梯一端到另一端的時(shí)間基本相同，之后停止運(yùn)行自動(dòng)扶梯，節(jié)約電能。通常，以光電或壓力作為感應(yīng)裝置。應(yīng)用自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式降低自動(dòng)扶梯的能耗時(shí)，操作簡單，而且節(jié)能效果也比較明顯，成本低，無需較大改動(dòng)原有電路。不過，頻繁的啟動(dòng)與制動(dòng)自動(dòng)電梯為此種方法的缺點(diǎn)，供電電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)受到其不斷的沖擊，提高了啟動(dòng)時(shí)消耗的電能，并且較大的磨損自動(dòng)扶梯的機(jī)械部件，縮短自動(dòng)扶梯的使用壽命。通常，自動(dòng)扶梯具有較長的乘客時(shí)間間隔時(shí)，可采用自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式。

3.3變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式

功率=力×速度，由此可知，調(diào)整運(yùn)行速度后，也會(huì)相應(yīng)的改變功率。變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式中，通過變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用，達(dá)到調(diào)整運(yùn)行速度的目的，有乘客搭載時(shí)，運(yùn)行速度為設(shè)定數(shù)值，無乘客搭載狀態(tài)下，運(yùn)行速度為低速，原因?yàn)樽詣?dòng)扶梯相對就有更多的空載時(shí)間，可使節(jié)能需求被有效滿足。自動(dòng)扶梯應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式后，將感應(yīng)裝置安裝在入口位置處，乘客進(jìn)入感應(yīng)區(qū)后裝置自動(dòng)感知，并將信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過控制變頻器，啟動(dòng)自動(dòng)扶梯，達(dá)到設(shè)定速度后，開始運(yùn)行。此種方法不僅具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，而且機(jī)械磨損可減少，促進(jìn)自動(dòng)扶梯使用壽命的延長。

4 節(jié)能改造中的注意事項(xiàng)

在對自動(dòng)扶梯進(jìn)行節(jié)能改造的過程中，變頻電壓補(bǔ)償值的設(shè)定過程要注意，采用小幅度遞進(jìn)的方式。這樣一來，就可以在變頻的過程中，進(jìn)行多次的調(diào)整和驗(yàn)證。要想保證自動(dòng)扶梯在低頻低速狀態(tài)時(shí)仍然能夠正常運(yùn)行，應(yīng)將電壓補(bǔ)償值進(jìn)行盡可能小的設(shè)定。在節(jié)能改造完成后，還要定期的對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，并根據(jù)運(yùn)行的具體情況對電壓補(bǔ)償值進(jìn)行合理調(diào)整。

5結(jié)語

自動(dòng)扶梯運(yùn)行期間，能耗比較大，一定程度上造成了資源的浪費(fèi)，應(yīng)結(jié)合自動(dòng)扶梯實(shí)際的運(yùn)行情況，適當(dāng)選擇節(jié)能控制方式，達(dá)到降低能耗的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]李欣，李蒙新，王紅艷，etal.城市軌道交通車站自動(dòng)扶梯狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集研究與實(shí)踐[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（2）：176-178.

[2]李欣，梅棋，霍苗苗，etal.城市軌道交通自動(dòng)扶梯在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)應(yīng)用功能設(shè)計(jì)與研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016（12X）：203-206.

[3]孟憲磊，宗彩樂.青島地鐵自動(dòng)扶梯功能安全系統(tǒng)研究發(fā)明之軟硬件技術(shù)創(chuàng)新[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（2）.

（作者單位：南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司機(jī)電分公司）