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扶手电梯自动感应节能改造中的技术方案优化

来源：核心期刊咨询网时间：2013-09-03 11:3012

摘要：摘要:扶手电梯节能改造是个比较新的事物。把电气技术中传统和成熟的技术灵活运行于改造中，可以达到节能和安全的和谐统一。鉴于目前尚没有具体的自动感应启停控制技术标准，在此根据已经比较长时间实际安全运行的具体案例，对方案设计进行优化分析，为这个尚

　　摘要:扶手电梯节能改造是个比较新的事物。把电气技术中传统和成熟的技术灵活运行于改造中，可以达到节能和安全的和谐统一。鉴于目前尚没有具体的自动感应启停控制技术标准，在此根据已经比较长时间实际安全运行的具体案例，对方案设计进行优化分析，为这个尚待开发的重要领域作个有益的探讨。

　　关键词:扶手电梯;节能改造;方案优化

　　目前，我国乃至全世界正处于能源紧张时期，能源枯竭是我们面临的巨大挑战。过度开发以石油为主的不可再生石化能源，不但面临不可持续发展的问题，带来的环境恶化也极大地威胁着我们的生存环境，因此，节能减排成了各级政府日益重要的工作，持续运行的扶手电梯的节能改造也有巨大的潜力可挖。

　　一、扶手电梯在节能方面的可挖掘性
　　相对于本来就间歇工作的普通垂直电梯，扶手电梯由于具有连续运载、方便快速、运力大的特点，在许多公众场合具有直梯无可替代的作用，发展十分迅速。但也正是由于它连续运行，在空载率较高时，浪费电力和机械磨损高的缺点也十分突出。因此，节能改造的前景广阔，市场巨大，经济效益和社会效益将十分巨大。国内北京、上海、深圳等地的许多单位对其这个先天缺点进行了技术改造，并在许多公众场合投入了使用，其中规模最大的当属深圳地铁已投入的200多台扶手电梯。

　　二、目前国内在用的扶手电梯自动感应节能改造案例特点及优缺点分析
　　由于电梯属于特种设备，直接关系到乘员的人身安全，在目前的技术标准中，并没有自动感应启停方面的规定，因此，目前国内在用的扶手电梯自动感应节能改造项目，大多是业主提出需求，委托原生产厂家进行技术改造，以确保安全。根据其特点，技术方案主要有以下两种：
　　（一）进出口处设红外线探头，使用人靠近进口时，电梯自动启动全速运行；进出口处探头一段时间没有感应信号，表示梯上已无人，电梯停止进入待命状态，直至有人靠近重新启动。这种模式在无人乘坐时电梯完全停止，节省电力，同时也减少机械磨损，主要适用于人流很不均匀，电梯空载率较高的场合。
　　采用这种方式，存在以下弊病：
　　1、运行方向控制如设计为人工设定运行方向时，使用人进入处于待机状态的红外感应区，电梯从停止状态启动，如设定运行方向与使用人需求运行方向相同，则使用正常，安全方面也不存在问题；
　　2、如设定运行方向与使用人需求运行方向相反时，会出现明显的安全问题。
　　例如使用人本欲向上，电梯设定是向下运行，那么当他进入下端的感应区时，电梯是不启动的，如果使用人以为电梯没开，拾级而上，从上面出口出来时，触发上端的感应器，电梯会启动这时如果仅仅是一人还好，因为他触发上端感应器时，人已经离开梯板，一般不至于发生危险；但如果是两个或两个以上的人，那后面的人仍在梯板上，电梯突然启动，就可能会发生危险，违反了“人在梯上，电梯不得启动或停止”的安全规定。
　　如设计成“先入定向”，即上下任何一个感应器受触发，那么运行方向就以受触发的方向为准，即如果下端的感应器受触发，那么系统就认为使用人是欲向上的，启动向上运行，与使用人的要求一致，那么，上述的安全矛盾就不存在，也非常方便使用人，无需顾及电梯的运行方向。但是这会带来另一个明显的使用矛盾：如果两个或以上的人使用电梯，而又几乎同时分别进入了两部电梯，那么两部电梯就会同向运行，这时开始的一段时间内，欲使用另一运行方向的使用人就会“望梯兴叹，无梯可用”，无法满足基本的使用要求。
　　所以，设计能自动启停待机的系统，要考虑的情况比较复杂。
　　（二）进出口处设红外线探头，安装电机交流变频装置。电梯开启后一段时间无人乘坐时，电梯变降频（降频为25赫兹左右）慢速运行；有人进入入口时，电梯快速进入全速运行状态；进口和出口处探头一段时间没有感应信号，表示梯上已无人，电梯重新进入变频运行状态。这种方式适合人流稍多，无需完全停机的场合。
　　但这种方式显然并不适用于人流不均或人流很少的场合，因为节能效果要大打折扣，而且减小机械磨损效果亦不理想。
　　这种只降频不停机的运行方式，由于电梯始终处于全速或慢速运行状态，给使用人以明显直观的方向提示，辅以导向箭头等，一般就不会发生上述逆行进入的问题，一般也就不至于产生由于节能改造而带来明显的安全问题，所以深圳地铁就采用了这种方式，多年来运行都很正常，没有发生安全事故。

　　三、技术方案优化
　　综上所述，以上两种方案均有明显的弊病，使用效果与适用场合都有局限性。找到一种可行的优化方案，对这个新兴的领域有着现实的借鉴作用。
　　扶手电梯由于一个时间只能向一个方向运行持续输送人流，所以一般都是成对安装，运行时两部运行方向相反，但空间布置上，有紧挨一起安装的，也有相距较远位置安装的。根据这个特点，对扶手电梯的感应启停节能改造，主要的矛盾有：
　　1、电梯的设定运行方向与人流需求运行方向的矛盾；
　　2、从停止状态转换为运行状态的安全矛盾。
　　因此，方案优化的目标是找到一种既完全满足使用要求，又能满足安全要求的停机运行方式。
　　根据以上的分析，在深圳某完全开放的大型公用事业场所，我们设计了一种全新的模式，并付诸实践，改造了共16台电梯并投入实际运行。
　　根据扶手电梯具体的使用要求和安全规定之间的矛盾特点，我们设计了一种以“先入定向”和“联机运行”为最大特点的技术方案。
　　具体方案为：
　　1、每台电梯系统控制采用成熟可靠的进口PLC编程控制方式，简单、成熟、可靠；
　　2、采用简单可行的上下端各一对红外感应器获得使用人进入信号的方式；
　　3、采用“先入定向”这种最人性化的运行方向确定方式，即任一端感应器被触发，即确定该端为运行方向始端，与使用人需求完全一致；
　　4、配对的两部电梯之间设置联动控制，任一部电梯启动时，同时自动启动另一部反向运行，很好地解决了这个比较棘手的运行方向矛盾；
　　5、触发启动运行后，连续一段时间无人使用（时间间隔可根据需要通过PLC编程调整），电梯转为降频（25HZ左右，采用额定容量比电机高一级的交流变频器）运行状态；如相隔一段时间再无人使用，则自动停机；
　　6、包括手工启动，任何一部电梯运行方式改变时（包括启动、降频、停机待机等），另一部同时自动同步改变，以同时满足使用要求和安全要求；
　　7、各种技保和安全停机信号完全采自电梯原有信号，原有所有保护功能任何时候都正常有效，符合厂家安全设计规范；
　　8、采用并联控制方式，不改动电梯原控制线路；
　　9、设置自动手动转换开关，确保电梯原有功能不受任何影响；在自动控制发生故障时，可以快速屏蔽自动控制，恢复手动控制。
　　具体的线路根据电梯厂家的具体资料和以上的方案进行设计，并没有多大的难度，而且技术都很成熟，没有新技术的风险，所以，技术方案的优化是改造是否合理和成功的关键。