机械论文发表简述动扶梯节能改造技术研究

　　摘要：自动扶梯应用越来越广泛，但现在应用的大多数自动扶梯都是在定频状态下运行，空载运行时间很长，不能被充分的利用，造成了电能的浪费和零部件的损坏率高，为此，本文提出加装变频器来变频调速，以提高扶梯的使用效率和降低设备的维护成本。

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　　一 引言

　　电梯是现代医院建筑中重要的特种机电设备[1-3]。有统计表明，电梯的能耗在建筑能耗中所占的比例越来越大，仅在于空调能耗，因此电梯节能技术越来受到人们的重视[4]。我院现有上海三菱电梯49台，其中升降电梯37台，自动扶梯12台。由于自动扶梯定货时未装变频装置。因此，从长远和节省的角度看，将自动扶梯改造为变频控制，将会节省很多电能，对节能减排，节省运行成本都大有好处，而且能够减少扶梯的零部件的磨损，降低运行维护成本。为此，本文提出加装变频器来改造扶梯节能方案。

　　二 自动扶梯加装变频器节能原理

　　1 变频器工作原理

　　变频器是先将交流电通过整流器变成直流电，然后再通过逆变器将直流电转 换成频率可变的交流电。主要包含整流器，它把工频电源变换为直流电源;平波回路，在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流);逆变器，同整流器相反，逆变器是将直流电变换为所要求频率的交流电，通过驱动电路使6个开关器件导通、关断就可以得到不同频率的3相交流电输出;控制器，按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

　　2 变频器节能原理

　　使用变频器实现自动扶梯的节能，主要原理是通过变频器调速，降低电动机运行转速，并降低启动电流、电压和无功损耗。

　　(1) 降低转速节能

　　由上式可以看出，在变频调速后，电机输出功率和电机输出转速成正比，即转速降低，电机输出功率也成比例降低，从而降低扶梯的能耗。

　　(2) 功率因数补偿节能

　　电动机在运行的过程中，并不是所有的电能都被转化成机械能，系统中存在固有的无功损耗，功率因数(有功功率和总功率比值)总小于1。加装变频器后，可以有效的减少无功功率，提高功率因数，还可以使负载电压更稳定，改善电能的质量，从而降低电动机元器件的损坏几率，降低成本。

　　(3) 软启动节能

　　电机硬启动启动电流很大，会比额定电流高5-6倍，容易对电网造成冲击，对电动机元器件也容易造成损伤，缩短使用寿命。而加装变频器后，电动机启动时电流从0开始增加，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对电动机的损坏，延长电机的使用寿命，从而节省了设备的维护费用。

　　三 扶梯加装变频器方案

　　1 改造后系统基本功能

　　控制系统采用了PLC控制器进行信号处理。电动机由变频器拖动，使扶梯在低速运行时也能满足较大的力矩。同时，还采用人体感应控制系统，在无人的时候停止或者慢行，使之能够更为人性化提高扶梯的应用率，更大的节约资源。

　　(1) 在扶梯原系统的基础上加装变频器，完全保留扶梯原有运行模式，在变频器出现故障时，也不影响原有扶梯系统的运行。

　　(2) 实现自动扶梯在无人登梯后，梯级运行一周后自动扶梯自动进入以15HZ频率运行的慢行状态或者是停止状态。

　　(3)在扶梯的上下口处各安装一个光电感应开关，当行人进入到扶梯2m感应范围内，光电感应装置检测到有效信号，发送给plc处理，扶梯开始缓慢加速到50HZ频率运行。

　　(4) 检修时，使PLC p04 打在OFF状态，此时点动手柄的上、下行开关，扶梯在25HZ的频率下运行，便于观察扶梯的运行状态。

　　(5) 粘连保护功能：扶梯在运行或没有运行前，如果CBZ(抱闸接触器)、CZC(运行接触器)其中只要有一个接触器由于某种原因没有释放，使它的触点信息无法反馈到PLC上，PLC会由内部程序处理，使之不能再次运行，故障消除后自动解除，恢复运行。

　　(6) 抱闸检测功能：在抱闸相应的位置有一个开关，用来检测抱闸应答信号。在抱闸继电器输出1.5秒的时间内抱闸无反馈信号时，扶梯马上停止运行，等待维修人员维修。或在无抱闸继电器输出时，错误的抱闸反馈信号，扶梯也不会再启动，等待维修人员处理。

　　(7) 超速检测保护：超速检测是在扶梯运行时进行的检测。当扶梯运行过程中，系统检测到速度不正常，扶梯会自动停车等待维修。如果p08信号由于某种原因长亮或长灭，但丝毫不影响扶梯本身运行，此时可以用钥匙开关接通上行6秒后 ，系统自动取消这个点的检测(钥匙开关接通下行6秒后取消)。

　　(8) 定时自动加油功能：扶梯每运行10天，会自动启动加油系统，加油时间为25秒(可以根据现场条件设定)。

　　2 控制系统组成

　　在扶梯原有工频控制系统的基础上加装变频器、光电检测装置、PLC控制器及其他辅助材料等，进行变频控制。其电气原理图1如下：

　　四 经济效益分析

　　我院现有上海三菱自动扶梯12台，功率为7.5KW，改装前每天运行时间为9小时，医院上午病号较多，扶梯基本上是在额定功率下运行，运行时间约为5小时;下午病号较少，而且我院升降电梯较多，扶梯利用率很低，多数时间是在空载运行，经检测空载时的功率为额定功率的0.3，运行时间约为4个小时，慢行模式和停止模式一天节约电能分别为： 五 小结

　　随着各个国家对节能减排的不断重视和扶梯的广泛应用，研究扶梯的节能方式是非常有必要的，本文通过理论论证和在实际过程中的应用，证明了在扶梯上加装变频器能够有效的节约能源，并且能够有效的减少扶梯的机械磨损和电气元件的损坏。

　　参考文献：

　　1孙永和.楼宇自动化技术在医院机电设备管理中的应用[J].中国医院管理.2005,25(5):53-54.

　　2周强。医院特种设备管理[J].中国医院管理.2004,24(12):55.

　　3迟宝兰，陈育德，兰宇曦等.医院设备成本测算研究方法简介：可行性与可靠性评述[J].中国医院管理，1997,17(5):51-53.

　　4 孙关林，沈晓宇.节能电梯及节能效果分析[J] .浙江建筑，2007/04.