摘要：自動扶梯應(yīng)用越來越廣泛，但現(xiàn)在應(yīng)用的大多數(shù)自動扶梯都是在定頻狀態(tài)下運(yùn)行，空載運(yùn)行時間很長，不能被充分的利用，造成了電能的浪費(fèi)和零部件的損壞率高，為此，本文提出加裝變頻器來變頻調(diào)速，以提高扶梯的使用效率和降低設(shè)備的維護(hù)成本。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)械論文發(fā)表,期刊雜志發(fā)表,自動扶梯,節(jié)能,變頻器,PLC

　　一 引言

　　電梯是現(xiàn)代醫(yī)院建筑中重要的特種機(jī)電設(shè)備[1-3]。有統(tǒng)計(jì)表明，電梯的能耗在建筑能耗中所占的比例越來越大，僅在于空調(diào)能耗，因此電梯節(jié)能技術(shù)越來受到人們的重視[4]。我院現(xiàn)有上海三菱電梯49臺，其中升降電梯37臺，自動扶梯12臺。由于自動扶梯定貨時未裝變頻裝置。因此，從長遠(yuǎn)和節(jié)省的角度看，將自動扶梯改造為變頻控制，將會節(jié)省很多電能，對節(jié)能減排，節(jié)省運(yùn)行成本都大有好處，而且能夠減少扶梯的零部件的磨損，降低運(yùn)行維護(hù)成本。為此，本文提出加裝變頻器來改造扶梯節(jié)能方案。

　　二 自動扶梯加裝變頻器節(jié)能原理

　　1 變頻器工作原理

　　變頻器是先將交流電通過整流器變成直流電，然后再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn) 換成頻率可變的交流電。主要包含整流器，它把工頻電源變換為直流電源;平波回路，在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓(電流);逆變器，同整流器相反，逆變器是將直流電變換為所要求頻率的交流電，通過驅(qū)動電路使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到不同頻率的3相交流電輸出;控制器，按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機(jī)。

　　2 變頻器節(jié)能原理

　　使用變頻器實(shí)現(xiàn)自動扶梯的節(jié)能，主要原理是通過變頻器調(diào)速，降低電動機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，并降低啟動電流、電壓和無功損耗。

　　(1) 降低轉(zhuǎn)速節(jié)能

　　由上式可以看出，在變頻調(diào)速后，電機(jī)輸出功率和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速成正比，即轉(zhuǎn)速降低，電機(jī)輸出功率也成比例降低，從而降低扶梯的能耗。

　　(2) 功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能

　　電動機(jī)在運(yùn)行的過程中，并不是所有的電能都被轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，系統(tǒng)中存在固有的無功損耗，功率因數(shù)(有功功率和總功率比值)總小于1。加裝變頻器后，可以有效的減少無功功率，提高功率因數(shù)，還可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量，從而降低電動機(jī)元器件的損壞幾率，降低成本。

　　(3) 軟啟動節(jié)能

　　電機(jī)硬啟動啟動電流很大，會比額定電流高5-6倍，容易對電網(wǎng)造成沖擊，對電動機(jī)元器件也容易造成損傷，縮短使用壽命。而加裝變頻器后，電動機(jī)啟動時電流從0開始增加，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對電動機(jī)的損壞，延長電機(jī)的使用壽命，從而節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

　　三 扶梯加裝變頻器方案

　　1 改造后系統(tǒng)基本功能

　　控制系統(tǒng)采用了PLC控制器進(jìn)行信號處理。電動機(jī)由變頻器拖動，使扶梯在低速運(yùn)行時也能滿足較大的力矩。同時，還采用人體感應(yīng)控制系統(tǒng)，在無人的時候停止或者慢行，使之能夠更為人性化提高扶梯的應(yīng)用率，更大的節(jié)約資源。

　　(1) 在扶梯原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝變頻器，完全保留扶梯原有運(yùn)行模式，在變頻器出現(xiàn)故障時，也不影響原有扶梯系統(tǒng)的運(yùn)行。

　　(2) 實(shí)現(xiàn)自動扶梯在無人登梯后，梯級運(yùn)行一周后自動扶梯自動進(jìn)入以15HZ頻率運(yùn)行的慢行狀態(tài)或者是停止?fàn)顟B(tài)。

　　(3)在扶梯的上下口處各安裝一個光電感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)行人進(jìn)入到扶梯2m感應(yīng)范圍內(nèi)，光電感應(yīng)裝置檢測到有效信號，發(fā)送給plc處理，扶梯開始緩慢加速到50HZ頻率運(yùn)行。

　　(4) 檢修時，使PLC p04 打在OFF狀態(tài)，此時點(diǎn)動手柄的上、下行開關(guān)，扶梯在25HZ的頻率下運(yùn)行，便于觀察扶梯的運(yùn)行狀態(tài)。

　　(5) 粘連保護(hù)功能：扶梯在運(yùn)行或沒有運(yùn)行前，如果CBZ(抱閘接觸器)、CZC(運(yùn)行接觸器)其中只要有一個接觸器由于某種原因沒有釋放，使它的觸點(diǎn)信息無法反饋到PLC上，PLC會由內(nèi)部程序處理，使之不能再次運(yùn)行，故障消除后自動解除，恢復(fù)運(yùn)行。

　　(6) 抱閘檢測功能：在抱閘相應(yīng)的位置有一個開關(guān)，用來檢測抱閘應(yīng)答信號。在抱閘繼電器輸出1.5秒的時間內(nèi)抱閘無反饋信號時，扶梯馬上停止運(yùn)行，等待維修人員維修。或在無抱閘繼電器輸出時，錯誤的抱閘反饋信號，扶梯也不會再啟動，等待維修人員處理。

　　(7) 超速檢測保護(hù)：超速檢測是在扶梯運(yùn)行時進(jìn)行的檢測。當(dāng)扶梯運(yùn)行過程中，系統(tǒng)檢測到速度不正常，扶梯會自動停車等待維修。如果p08信號由于某種原因長亮或長滅，但絲毫不影響扶梯本身運(yùn)行，此時可以用鑰匙開關(guān)接通上行6秒后 ，系統(tǒng)自動取消這個點(diǎn)的檢測(鑰匙開關(guān)接通下行6秒后取消)。

　　(8) 定時自動加油功能：扶梯每運(yùn)行10天，會自動啟動加油系統(tǒng)，加油時間為25秒(可以根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)定)。

　　2 控制系統(tǒng)組成

　　在扶梯原有工頻控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝變頻器、光電檢測裝置、PLC控制器及其他輔助材料等，進(jìn)行變頻控制。其電氣原理圖1如下：

　　四 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　我院現(xiàn)有上海三菱自動扶梯12臺，功率為7.5KW，改裝前每天運(yùn)行時間為9小時，醫(yī)院上午病號較多，扶梯基本上是在額定功率下運(yùn)行，運(yùn)行時間約為5小時;下午病號較少，而且我院升降電梯較多，扶梯利用率很低，多數(shù)時間是在空載運(yùn)行，經(jīng)檢測空載時的功率為額定功率的0.3，運(yùn)行時間約為4個小時，慢行模式和停止模式一天節(jié)約電能分別為： 五 小結(jié)

　　隨著各個國家對節(jié)能減排的不斷重視和扶梯的廣泛應(yīng)用，研究扶梯的節(jié)能方式是非常有必要的，本文通過理論論證和在實(shí)際過程中的應(yīng)用，證明了在扶梯上加裝變頻器能夠有效的節(jié)約能源，并且能夠有效的減少扶梯的機(jī)械磨損和電氣元件的損壞。

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