地鐵自動扶梯運行的節(jié)能措施研究

張鵬

摘 要：機場、商場等公共場所為自動扶梯主要的應(yīng)用場所，自動扶梯應(yīng)用后，極大的便利了人們的出行，但與此同時，自動扶梯運行期間浪費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)實意義。

關(guān)鍵詞：地鐵；自動扶梯；節(jié)能措施

1概述自動扶梯和自動扶梯的弊端.

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

1.1大功率消耗

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

1.2故障率高，使用成本高

電梯保持高速運轉(zhuǎn)，機械磨損程度相應(yīng)增加，除了加重了的額外成本，同時也增加了電梯故障頻率，自動扶梯維護成本也就大大增加。正是由于上述缺陷在自動扶梯上存在，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)實意義。

2自動扶梯能耗分析

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

2.1確定測量對象及能耗限定值

現(xiàn)階段，關(guān)于自動扶梯能效標(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，梯級寬度、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，測量自動扶梯能效時，可采用3169-20鉗形功率計、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鉗形功率計的價格低于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)合實際情況與這兩種測量儀器的優(yōu)缺點后，本文最終以3169-20鉗形功率計作為測量儀器。

2.3選擇運行功率測量點

實際測量過程中，測量點通常選取3個，每個測量點會獲得不同的測量結(jié)果。本文也選取3個運行功率測量點，測量點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)動電機、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3在輔助設(shè)備側(cè)，對其能耗做出測量。在這3個測量點中，以測量點1的結(jié)果為最終結(jié)果，其他2個測量點結(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，一種為空載運行，另一種為實際運行，即載客運行，前一種工況的測量結(jié)果可將機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#自動扶梯為例，測量實際運行時的輸入有功功率值，10：00時，客流量12人/30min，輸入有功功率1726kW；12：00時，客流量達(dá)到23人/30min，輸入有功功率達(dá)到2408kW；15：00時，客流量34人/30min，輸入有功功率2485kW；16：30時，客流量40人/30min，輸入有功功率超過2500kW。以上數(shù)據(jù)顯示，自動扶梯運行時，能耗是非常大的。

3 自動扶梯節(jié)能控制技術(shù)

3.1Δ-Y轉(zhuǎn)換模式

一般來說，自動扶梯啟動之后，運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行自動扶梯，載荷比較輕或承載率低于40%時，運行模式采用星形接法，重載狀況下運行模式選擇原來的三角形接法。Y-ΔZ轉(zhuǎn)換模式下，啟動之后，三角形接法的轉(zhuǎn)換需要在時間原則基礎(chǔ)上進行，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。自動扶梯開始運行時，會處于輕載狀態(tài)，此時的運行方式為星形接法，乘客數(shù)量越來越多后，逐漸的加大扶梯負(fù)載量，并且會提升電動機轉(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\行。如果逐漸的減少乘客數(shù)量，控制系統(tǒng)會開展檢測工作，發(fā)現(xiàn)負(fù)載將至某種程度后，再次轉(zhuǎn)換運作模式，變?yōu)樾切蝃2]。自動扶梯運作方式為星形時，可減少電動機定子繞組的電流及電壓，并降低定子與轉(zhuǎn)子的銅耗、電動機鐵耗情況，進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，并不會較大的改動原有的控制電路，自動扶梯重載時間少于輕載時間時，較為適合此種節(jié)能技術(shù)。

3.2自動運行節(jié)能方式

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

3.3變頻驅(qū)動節(jié)能方式

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

4 節(jié)能改造中的注意事項

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

5結(jié)語

自動扶梯運行期間，能耗比較大，一定程度上造成了資源的浪費，應(yīng)結(jié)合自動扶梯實際的運行情況，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

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（作者單位：南京地鐵運營有限責(zé)任公司機電分公司）