淺析電氣節(jié)能模式在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

何樹賢

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，航空運(yùn)輸已經(jīng)成為人們出行不可缺少的交通工具之一，各大機(jī)場的旅客吞吐量在逐年激增，同時(shí)機(jī)場的能源供給矛盾也日益突出，一方面是用電設(shè)備越來越多，另一方面是由于機(jī)場的特殊性，電能的浪費(fèi)也日益增加，這違背了我國當(dāng)前節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展原則，因此節(jié)能減排將成為今后各大機(jī)場一個(gè)長期而艱巨的任務(wù)，與機(jī)場的發(fā)展息息相關(guān)。本文結(jié)合昆明長水國際機(jī)場行李處理系統(tǒng)和扶梯的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了部分節(jié)能降耗的可行性設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗;技能模式;程序;行李處理系統(tǒng);光電傳感器

0 ?引言

由于能源等原材料價(jià)格的上漲，導(dǎo)致機(jī)場用電成本大幅度攀升，其次是我國高鐵產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展也和航空客運(yùn)形成激烈的競爭局勢，昆明機(jī)場為充分實(shí)現(xiàn)建設(shè)“節(jié)約型、環(huán)保型、人性化”機(jī)場的宗旨和理念，積極響應(yīng)集團(tuán)公司節(jié)能降耗、降低運(yùn)營成本、提高經(jīng)濟(jì)收入的號(hào)召，對(duì)機(jī)電設(shè)備中不合理的環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改造。

1 ?昆明長水國際機(jī)場節(jié)能模式設(shè)計(jì)與應(yīng)用

昆明長水國際機(jī)場行李處理系統(tǒng)包含離港系統(tǒng)、到港系統(tǒng)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、中轉(zhuǎn)系統(tǒng)等9個(gè)子系統(tǒng)，共計(jì)2500多臺(tái)輸送機(jī)。目前旅客吞吐量已經(jīng)達(dá)到4千多萬，而現(xiàn)有的行李系統(tǒng)行李處理能力定位較高，行李系統(tǒng)的很多設(shè)備都存在實(shí)際行李處理量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)行李處理量，造成部分設(shè)備空運(yùn)行，因?yàn)樵O(shè)備的關(guān)聯(lián)性，空運(yùn)行的設(shè)備又必須開機(jī)，造成的不必要的電能浪費(fèi)。針對(duì)這些情況，我們經(jīng)過近6個(gè)月細(xì)致的現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，梳理了行李系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，從技術(shù)和設(shè)備管理等方面多角度出發(fā)，開展了一系列的節(jié)能降耗工作，取得了良好的成效。

這里我們先引入一個(gè)新概念——Dieback模式，也就是我們下面所說的節(jié)能模式，節(jié)能模式中的啟、停機(jī)和普通概念的啟、停機(jī)是不同的，節(jié)能模式下的停機(jī)是系統(tǒng)處在一種睡眠模式下，所有的PLC軟件系統(tǒng)和現(xiàn)場的硬件系統(tǒng)都是正常工作狀態(tài)，比如節(jié)能模式中設(shè)備具備快速響應(yīng)和故障報(bào)警等功能。Dieback模式最主要的特點(diǎn)就是設(shè)備在節(jié)能模式下，雖然設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)，但他具備設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的幾乎所有功能，所有設(shè)備可以單獨(dú)節(jié)能停止，也可以整體節(jié)能停止，節(jié)能喚醒后可以單獨(dú)啟動(dòng)運(yùn)行，也可以整體啟動(dòng)運(yùn)行等。

①我們把到港子系統(tǒng)單獨(dú)拿出來做節(jié)能實(shí)驗(yàn)：到港子系統(tǒng)共有16條輸送線構(gòu)成，其中有15個(gè)行李卸貨輸送機(jī)和16個(gè)行李投放轉(zhuǎn)盤，改造前的設(shè)計(jì)思路是：卸貨輸送機(jī)和轉(zhuǎn)盤的控制模式為24小時(shí)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行總功率為155.2kW。主要做法是開發(fā)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的節(jié)能功能塊，然后對(duì)原來PLC控制程序進(jìn)行改進(jìn)，讓PLC檢測首段輸送機(jī)的光電傳感器，若10分鐘檢測不到行李通過，功能塊激活系統(tǒng)節(jié)能模式，整條輸送線進(jìn)入Dieback狀態(tài)，從上游第一段輸送機(jī)開始自動(dòng)節(jié)能停止運(yùn)行，然后每隔半分鐘依次節(jié)能停止下游第二臺(tái)輸送機(jī)、第三臺(tái)……直到最下游的轉(zhuǎn)盤停止運(yùn)行為止。當(dāng)輸送線有行李需要輸送時(shí)，功能模塊檢測到運(yùn)行信號(hào)后，開始喚醒睡眠模式，輸送機(jī)從最下游的轉(zhuǎn)盤開始啟動(dòng)運(yùn)行，然后每隔2秒鐘依次自動(dòng)開啟下游的倒數(shù)第二臺(tái)輸送機(jī)、倒數(shù)第三臺(tái)……直到最上游的卸貨輸送機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行為止，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行模式。從技術(shù)角度分析，此項(xiàng)技術(shù)改造每年節(jié)約電能18.2萬度、電費(fèi)14.56萬元。另一方面，此項(xiàng)改進(jìn)將縮短設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，極大地降低設(shè)備的磨損率、器件的損壞率，減少備件更換數(shù)量，節(jié)省昂貴的維護(hù)保養(yǎng)成本。經(jīng)評(píng)估，改進(jìn)后的系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)成本每年將節(jié)約35萬元左右，兩項(xiàng)合并，該項(xiàng)目每年能節(jié)省五十多萬元的運(yùn)營成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，充分實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的。

②自動(dòng)分揀機(jī)TTS節(jié)能模式優(yōu)化：行李處理系統(tǒng)作為機(jī)場的重要基礎(chǔ)系統(tǒng)，其運(yùn)行模式的優(yōu)劣將影響機(jī)場運(yùn)營的方方面面。從目前統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)分揀機(jī)處理行李量來看，每天只有幾個(gè)短時(shí)間行李處理高峰期，但需要開啟全部TTS自動(dòng)分揀設(shè)備，其余時(shí)段，開啟TTS自動(dòng)分揀設(shè)備總量的一半設(shè)備即可滿足運(yùn)行需求，針對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)、利用率、運(yùn)行流程及航班行李流進(jìn)行分析調(diào)研，我們也對(duì)分揀系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造。

我們共有兩臺(tái)自動(dòng)分揀機(jī)TTS01、TTS02和24條自動(dòng)導(dǎo)入線，每條導(dǎo)入線共有4段輸送機(jī)組成，分別是超長檢測輸送機(jī)、同步輸送機(jī)、再同步輸送機(jī)和注入輸送機(jī)。導(dǎo)入線的節(jié)能模式設(shè)計(jì)：我們開發(fā)節(jié)能模塊來檢測24條導(dǎo)入線的第一段輸送機(jī)的超長檢測光電傳感器，以此傳感器為檢測標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)傳感器30秒鐘內(nèi)沒有檢測到行李通過，導(dǎo)入系統(tǒng)認(rèn)為暫時(shí)沒有行李通過，導(dǎo)入系統(tǒng)可以進(jìn)入節(jié)能模式停機(jī)，同樣當(dāng)該傳感器檢測到有行李通過，系統(tǒng)激活取消節(jié)能模式，導(dǎo)入線正常運(yùn)行，這里我們沒有設(shè)置依次逐級(jí)啟停機(jī)，主要是導(dǎo)入線啟停很頻繁，依次啟停影響分揀效率，我們設(shè)置4臺(tái)輸送機(jī)同時(shí)啟動(dòng)和停止，當(dāng)然這只是導(dǎo)入系統(tǒng)的獨(dú)立節(jié)能模式，并不影響自動(dòng)分揀系統(tǒng)的節(jié)能模式。

對(duì)自動(dòng)分揀機(jī)的節(jié)能模式設(shè)計(jì)：硬件上，我們在自動(dòng)分揀機(jī)的外檢站安裝光電傳感器檢測托盤上是否有行李狀態(tài)不斷的變化，然后把這一數(shù)據(jù)傳送給脈沖跟蹤裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，從而判斷自動(dòng)分揀機(jī)托盤上是否還有行李待分揀。當(dāng)相互數(shù)據(jù)對(duì)比超過5分鐘沒有檢查到有行李狀態(tài)變化時(shí)，脈沖跟蹤裝置比對(duì)數(shù)據(jù)做出判斷，認(rèn)為自動(dòng)分揀機(jī)暫時(shí)沒有行李，可以進(jìn)入節(jié)能停機(jī)模式，需要說明的是分揀機(jī)判斷是否達(dá)到節(jié)能條件必須在所有導(dǎo)入線系統(tǒng)都已經(jīng)節(jié)能的條件下，否則系統(tǒng)會(huì)判斷條件不成立。當(dāng)導(dǎo)入線有新的行李從離港系統(tǒng)接收時(shí)，導(dǎo)入線激活系統(tǒng)取消節(jié)能模式，系統(tǒng)也依次啟動(dòng)自動(dòng)分揀機(jī)自動(dòng)分揀系統(tǒng)含內(nèi)外圈各一套，每套TTS系統(tǒng)額定功率為75kW，目前系統(tǒng)采用的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)功率為20Hz，對(duì)應(yīng)消耗功率30kW，TTS節(jié)能模式優(yōu)化后，若按2020年4000萬旅客吞吐量計(jì)算，每年節(jié)約電能17.52萬度、電費(fèi)14.01萬元。此項(xiàng)改進(jìn)也將縮短設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，極大地降低設(shè)備的磨損率、器件的損壞率，TTS自動(dòng)分揀機(jī)是全進(jìn)口設(shè)備，更換進(jìn)口備件較為昂貴，維護(hù)保養(yǎng)資金投入較高。經(jīng)評(píng)估，改進(jìn)后的系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)成本每年將節(jié)約46萬元左右，兩項(xiàng)合并，該項(xiàng)目每年能節(jié)省六十多萬元的運(yùn)營成本，節(jié)能降耗效果顯著。

③昆明長水國際機(jī)場航站樓配置電梯、扶梯及自動(dòng)步道共計(jì)242臺(tái)，其中我們對(duì)81臺(tái)使用頻率相對(duì)較低的扶梯實(shí)施節(jié)能改造，改造前，步梯正常運(yùn)行速度是0.5m/s，10分鐘沒有人乘坐時(shí)速度降為0.2m/s，并持續(xù)不停機(jī)運(yùn)行。節(jié)能模式改造設(shè)計(jì)，我們在扶梯入口0.3米處加裝自動(dòng)感應(yīng)裝置，然后將這一數(shù)據(jù)直接送入程序的OB塊主程序中，當(dāng)10分鐘沒有旅客乘坐時(shí)扶梯進(jìn)入節(jié)能模式，速度由0.5m/s直接下降到0m/s。當(dāng)有人接近扶梯入口時(shí)通過自動(dòng)感應(yīng)，扶梯節(jié)能模式被取消，系統(tǒng)被喚醒，此時(shí)啟動(dòng)速度為0.2m/s，在經(jīng)過10秒后扶梯開始加速至0.5m/s，速度分兩次完成主要是考慮到乘客的安全，讓乘客又一個(gè)自我的調(diào)整過程，避免事故的發(fā)生。經(jīng)過測試節(jié)能模式的使用可以節(jié)約20%左右的電能，若按每度電0.8元計(jì)算，預(yù)計(jì)每年將節(jié)約61.96萬元，節(jié)能效果顯著。此項(xiàng)改進(jìn)將也縮短扶梯的運(yùn)行時(shí)間，極大地降低設(shè)備的磨損率、器件的損壞率，減少備件更換數(shù)量，節(jié)省昂貴的維護(hù)保養(yǎng)成本。另外一方面該項(xiàng)目也大大節(jié)省了人工成本，節(jié)能模式投入后，扶梯省去了每天兩次的人工啟停，設(shè)備在旅客低峰期無人乘坐時(shí)完全可以自動(dòng)進(jìn)入Dieback模式。

2 ?結(jié)論

為堅(jiān)持走綠色機(jī)場、節(jié)能機(jī)場、環(huán)保機(jī)場的可持續(xù)發(fā)展道路，我們最應(yīng)該做的就是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行合理的整合，以及更準(zhǔn)確的參數(shù)配置對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能降耗，在生產(chǎn)中及時(shí)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將節(jié)能技術(shù)充分體現(xiàn)在其中，在工作效率大幅增加的同時(shí)降低設(shè)備磨損，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，使經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]昆明機(jī)場離港系統(tǒng)詳細(xì)規(guī)格設(shè)計(jì)說明書.