趙鴻強(qiáng)，葛建新，田 野，唐 朕，楊 龍

（北京潔禹通環(huán)保科技有限公司，北京 100048）

1 扶梯梯級(jí)清洗現(xiàn)狀

1.1 在線清洗狀況

自動(dòng)扶梯的大規(guī)模使用，每日大流量人員流動(dòng)帶來的灰塵、污漬和殘留的油漬等，再加上步梯自身的形狀和運(yùn)行狀態(tài)對(duì)在線清洗工作帶來麻煩，很難做到時(shí)刻保持干凈衛(wèi)生，而且不同的人群也會(huì)帶來不同的細(xì)菌，消毒滅菌也非常困難。并且過于依賴人工清洗，污染環(huán)境的同時(shí)導(dǎo)致步梯維護(hù)成本增加。而且在在線清潔梯級(jí)時(shí)會(huì)有意外傷害事故發(fā)生的隱患。目前也有國(guó)外廠家開發(fā)了梯級(jí)清洗設(shè)備，將清洗機(jī)固定在電梯底部，根據(jù)不同品牌型號(hào)的自動(dòng)扶梯選擇不同的卡梳，固定在本體面卡槽。特色的噴頭將清潔劑噴灑在滾刷上，然后用滾刷清潔電梯的踏板。然而這種方式只能清洗梯級(jí)踏板面板，不能對(duì)梯級(jí)進(jìn)行全面清洗。

1.2 梯級(jí)離線清洗現(xiàn)狀

目前北京地鐵的多條線路的梯級(jí)清洗采用離線清洗的方式，清洗方法是利用高壓熱水沖洗泵由人工進(jìn)行逐塊清洗。這樣自動(dòng)扶梯梯級(jí)的清洗方式為人工清洗，存在工作環(huán)境差、效率低、耗水量大，洗滌廢水排放不達(dá)標(biāo)，清洗劑得不到重復(fù)使用等問題。而且人工清洗不均勻，清洗效果不理想。由于梯級(jí)形狀不均勻，部分角落清洗也難以覆蓋到。隨著自動(dòng)扶梯運(yùn)行數(shù)量的增加，梯級(jí)清洗的問題將變得突出。截至目前，全路網(wǎng)近3 000臺(tái)自動(dòng)扶梯梯級(jí)清洗涉及人力資源和水、電資源的消耗付出，費(fèi)用極大，與現(xiàn)行國(guó)家、市政府要求的降本增效不符。關(guān)于扶梯梯級(jí)離線清洗存在的問題，有關(guān)專家進(jìn)行了分析研究，主要存在以下幾個(gè)問題。

（1）既有的人工清洗方式，浪費(fèi)大量的人力成本，過程必然造成大量水資源的浪費(fèi)。

（2）沖洗產(chǎn)生的廢水帶有大量的油污，排放至市政污水管網(wǎng)，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。

（3）由于外排水含有大量的油污等污染物，直接外排存在環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，難以持續(xù)作業(yè)。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 研發(fā)針對(duì)梯級(jí)的專用環(huán)保清洗藥劑

根據(jù)污染程度調(diào)節(jié)清洗強(qiáng)度和清洗溫度，配合使用針對(duì)梯級(jí)污染的環(huán)保清洗藥劑，在最大程度上降低清洗梯級(jí)難度，減少清洗的用水量，節(jié)能降耗，節(jié)約成本。本專用環(huán)保清洗劑配方的質(zhì)量百分比為：烷基糖苷18%；碳酸鈉18%；絡(luò)合劑5%；緩蝕劑5%；助洗劑1%；消泡劑4%；凈洗劑5%；去離子水44%。該梯級(jí)清洗藥劑不含重金屬、磷和亞硝酸鹽等受控有害物質(zhì)，也不含APEO 類表面活性劑，生物降解性高，綠色、環(huán)保，無毒無害，對(duì)金屬無腐蝕。采用其清洗后的制品幾乎沒有污垢殘留且制品的光澤度幾乎沒有變化，不會(huì)破壞梯級(jí)表面水漆，同時(shí)，該清洗劑對(duì)人體的健康無影響和對(duì)環(huán)境排放無污染。在浸泡和清洗階段使用專用清洗劑，能在最大程度上降低清洗的水耗，極大地提高了后續(xù)清洗的強(qiáng)度，加速梯級(jí)清洗效率。

2.2 研究開發(fā)出梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)及清洗工藝

針對(duì)扶梯梯級(jí)運(yùn)行后產(chǎn)生污漬的特點(diǎn)，并調(diào)研現(xiàn)有清洗方式。制定從浸泡、預(yù)清洗、清水清洗，漂洗等多級(jí)清洗和烘干一系列清洗工藝以及廢水通過氣浮、沉淀、過濾、加藥等流程進(jìn)行污水處理后再回用的工藝流程。

（1）針對(duì)梯級(jí)污漬特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗的目的，通過實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試，制定上件→浸泡→清洗→漂洗→烘干→下件的整套清洗流程。在梯級(jí)清洗過程中可根據(jù)實(shí)際環(huán)境和工況設(shè)置最優(yōu)的浸泡時(shí)間和溫度，清洗時(shí)間和溫度、清洗壓力，漂洗時(shí)間和溫度、漂洗壓力，烘干時(shí)間等重要參數(shù)。配合專用環(huán)保梯級(jí)清洗藥劑，通過設(shè)置各清洗工位最優(yōu)清洗參數(shù)以滿足梯級(jí)自身多油，污垢附著力強(qiáng)，難清洗等問題。

（2）對(duì)梯級(jí)清洗廢水的原水樣本進(jìn)行分析，制定氣浮、沉淀、過濾、加藥，制餅等流程進(jìn)行處理。處理后的廢水達(dá)到城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)，可繼續(xù)用作梯級(jí)清洗回水繼續(xù)使用。或達(dá)到污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)排入市政管網(wǎng)。

梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備產(chǎn)生的污水經(jīng)自吸泵抽到調(diào)節(jié)池→梯級(jí)清洗污水通過藥劑和氣浮作用→經(jīng)處理后的液體（中水）進(jìn)入中間水池，固體污染物及沉淀物進(jìn)入污泥池→中水經(jīng)過砂濾過濾后潔凈清水進(jìn)入清水池→清水經(jīng)泵再定期抽到梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備重復(fù)利用或排入市政污水管網(wǎng)。

固體污染物及沉淀物進(jìn)入污泥池經(jīng)藥劑作用→由污泥螺桿泵抽到污泥脫水機(jī)內(nèi)→少量液體可排入市政污水管網(wǎng)，污泥可制成泥餅清運(yùn)處理。

通過以上水處理工藝，可以充分做到固、液分離，清洗梯級(jí)污水經(jīng)處理后循環(huán)使用，充分利用水源。少量液體無污染排入市政污水管網(wǎng)，可保證在市區(qū)進(jìn)行梯級(jí)清洗工作。節(jié)省梯級(jí)因環(huán)保問題轉(zhuǎn)運(yùn)到外埠清洗的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸造成的施工周期。

2.3 研究開發(fā)梯級(jí)自動(dòng)清洗和污水處理一體化設(shè)備

針對(duì)扶梯梯級(jí)人工清洗效果差，環(huán)境污染嚴(yán)重，浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，項(xiàng)目組根據(jù)目前所涉及不同型號(hào)，不同廠家的扶梯梯級(jí)尺寸和結(jié)構(gòu)以及上述工藝流程，在之前半自動(dòng)清洗設(shè)備的基礎(chǔ)上深入研究，開發(fā)出一體化梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)流水線。如圖1所示。主要包括梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備和智能污水處理系統(tǒng)兩部分。梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備可根據(jù)清洗總量和清洗節(jié)拍布置單條或多條自動(dòng)清洗流水線，污水處理系統(tǒng)根據(jù)梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線的體量配套設(shè)計(jì)污水處理量。梯級(jí)自動(dòng)清洗設(shè)備和污水處理系統(tǒng)兩部分可同步協(xié)調(diào)工作，也可單獨(dú)運(yùn)行。整體設(shè)備配置靈活，操作簡(jiǎn)便。可滿足用戶不同清洗需求。

圖1 一體化梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)流水線

關(guān)鍵性技術(shù)如下。

（1）吊掛式梯級(jí)輸送自動(dòng)清洗技術(shù)；

（2）多級(jí)清洗技術(shù)；

（3）閉環(huán)式自動(dòng)輸送線技術(shù)；

（4）水循環(huán)利用技術(shù)；

（5）冷凝吸霧系統(tǒng)技術(shù)；

（6）溫控閉環(huán)控制系統(tǒng)；

（7）能源管理控制系統(tǒng)；

（8）專用環(huán)保清洗劑。

項(xiàng)目自主創(chuàng)新先進(jìn)的梯級(jí)自動(dòng)多級(jí)清洗工藝和污水處理工藝一體化協(xié)同工作，針對(duì)梯級(jí)多油重污的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗的方案。創(chuàng)新使用浸泡，清洗，漂洗、烘干等多級(jí)清洗關(guān)鍵工藝，在保證清洗效果的同時(shí)對(duì)清洗廢水進(jìn)行氣浮、沉淀、過濾、加藥，制餅等流程處理，使得廢水可作為梯級(jí)清洗回水重復(fù)循環(huán)利用或達(dá)到市政管網(wǎng)排放標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目完全顛覆了傳統(tǒng)的人工清洗模式，本著自主創(chuàng)新的原則，結(jié)合梯級(jí)自動(dòng)多級(jí)清洗工藝。為了最大程度地降低清洗勞動(dòng)強(qiáng)度，提高清洗效率，項(xiàng)目組開發(fā)了吊掛式自動(dòng)清洗技術(shù)和全自動(dòng)閉環(huán)輸送技術(shù)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線作業(yè)，吊掛式輸送鏈，避免浸泡及清洗漂洗轉(zhuǎn)序人工操作。在清洗階段采用吊掛式360°自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加高壓噴淋清洗結(jié)構(gòu)，保證梯級(jí)全方位無死角自動(dòng)清洗。全自動(dòng)化流水線作業(yè)可以最大程度上減少人工成本。全流程只需有人進(jìn)行上件下件及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，即可對(duì)梯級(jí)清洗全過程進(jìn)行把控。

3 基于自動(dòng)能源管理控制技術(shù)的一體化扶梯梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用

該項(xiàng)目旨在推進(jìn)梯級(jí)清洗維護(hù)自動(dòng)化進(jìn)程，明確職責(zé)及離線清洗維護(hù)流程，實(shí)現(xiàn)電梯梯級(jí)的批量清洗維護(hù)，減小梯級(jí)使用磨損，降低維修成本，并且有效減少電梯故障的產(chǎn)生。實(shí)現(xiàn)降本增效，節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，降低人工成本，提高工作效率。同時(shí)，在清洗過程中對(duì)水資源進(jìn)行重復(fù)利用，能達(dá)到節(jié)水，節(jié)能，環(huán)保的目的。

3.1 一體化梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線在北京地鐵機(jī)電分公司的實(shí)際應(yīng)用

改項(xiàng)目一體化梯級(jí)清洗生產(chǎn)線在北京地鐵機(jī)電分公司電梯離線檢修基地項(xiàng)目完成實(shí)際應(yīng)用。項(xiàng)目對(duì)稱布置2條梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線，清洗能力240塊/d。配置一套污水處理系統(tǒng)。污水處理量2 t/h，污水經(jīng)處理后達(dá)到循環(huán)使用，固廢通過污泥疊螺機(jī)制餅后集中存放外運(yùn)，從而達(dá)到零排放。

待清洗的梯級(jí)由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)至上料區(qū)（舊梯料）碼放整齊→人工將待洗梯級(jí)逐一放在自動(dòng)輸送帶上→待洗梯級(jí)隨輸送帶運(yùn)行至浸泡槽→清洗藥劑在氣浮作用下和梯級(jí)污物發(fā)生作用（4～12 min），梯級(jí)在PLC 控制下在浸泡槽液體內(nèi)呈S 形移動(dòng)→預(yù)清洗的梯級(jí)隨輸送帶運(yùn)行進(jìn)入清洗工位進(jìn)行高壓清洗（約4～10 min），清洗工位內(nèi)包括藥劑清洗和清水漂洗、烘干等→清洗干凈的梯級(jí)經(jīng)自動(dòng)檢測(cè)→合格品隨輸送帶運(yùn)行至成品堆放區(qū)（新梯料），經(jīng)人工碼放整齊。

3.2 清洗及污水處理效果

項(xiàng)目組對(duì)北京地鐵分公司電梯離線檢修基地梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線清洗效果進(jìn)行持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，并對(duì)該生產(chǎn)線污水處理后的水質(zhì)進(jìn)行了取樣化驗(yàn)，通過第三方權(quán)威檢測(cè)，并將得到的數(shù)據(jù)與國(guó)標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。清洗后產(chǎn)生的污水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)各項(xiàng)控制指標(biāo)完全滿足且優(yōu)于現(xiàn)行國(guó)家《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T31962—2015的污水排放要求。該項(xiàng)目通過先進(jìn)的污水處理工藝使回水重復(fù)利用，利用率率大于90%，而且清洗藥劑的加藥量節(jié)省44%。見圖2。

圖2 梯級(jí)清洗前后效果對(duì)比

3.3 能源管理控制應(yīng)用效果

針對(duì)扶梯梯級(jí)污染特點(diǎn)，為了滿足梯級(jí)清洗生產(chǎn)能力和清洗節(jié)拍，梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線為了提高清洗強(qiáng)度和清洗效果，采用高溫浸泡和高溫清洗工藝，浸泡和清洗水箱加熱模塊屬于高能耗設(shè)備，為了達(dá)到節(jié)能減排，降本增效的目的，所以梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線的能源管理就尤為重要。項(xiàng)目組開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源管理系統(tǒng)，通過云平臺(tái)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控各個(gè)負(fù)載及功能模塊。該系統(tǒng)由智慧硬件、新型傳感器，信息化平臺(tái)組成。

（1）多維度的能耗查詢分析。

能源管理系統(tǒng)可對(duì)不同類別能耗，不同用電時(shí)段能耗，不同區(qū)域能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并列舉重大能耗設(shè)備和用電狀況。分析能耗與關(guān)鍵參數(shù)關(guān)聯(lián)性。

（2）能效指標(biāo)檢測(cè)。

定義加熱模塊，循環(huán)水泵等關(guān)鍵能耗設(shè)備的能效指標(biāo)，與能源政策中的能效指標(biāo)做對(duì)比，從而節(jié)省能耗。對(duì)各設(shè)備用電進(jìn)行分類，監(jiān)測(cè)瞬時(shí)總功率。統(tǒng)計(jì)分析用電密度。

（3）大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，生成報(bào)表工具。

對(duì)接入系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并按日/周/月/季/年生成詳細(xì)報(bào)表。對(duì)設(shè)備管理及能耗分析提供參數(shù)依據(jù)和記錄。

4 結(jié)束語

扶梯梯級(jí)自動(dòng)清洗生產(chǎn)線完全替代傳統(tǒng)的梯級(jí)人工清洗的方式，大大提高梯級(jí)清洗效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。改善梯級(jí)清洗的工作環(huán)境。梯級(jí)自動(dòng)清洗一體化設(shè)備的應(yīng)用，可節(jié)省人力70%以上；先進(jìn)的污水處理工藝，廢用利用率達(dá)到90%以上，藥劑使用量可節(jié)省40%以上。并且整個(gè)系統(tǒng)無排放、無污染。通過設(shè)備管理與巡檢、在線故障預(yù)判、故障及時(shí)解決，可延長(zhǎng)設(shè)施使用壽命5a 以上。按照地鐵公司每年30000塊梯級(jí)的清洗量，每塊梯級(jí)的清洗成本可降低10元/塊，直接節(jié)省的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)30萬元以上。