一、普通自动梯的现有缺陷

随着国内生活水平以及工业化程度的提高，自动扶梯的应用和普及已经越来越广泛。自动扶梯又称扶手扶梯,是商场、车站、码头、机场、宾馆等公共场合使用量较大的交通工具。其使用量较大,其耗电量也是不可忽视的问题。由于技术、资金等原因,现有的普通扶梯方案一般为直接启动方式，而且启动以后，为了保证整个安装环境的工作，扶梯一直不停的运行,甚至南方部分地区高速运转达15小时以上或更加长的时间。电机始终保持较大的耗电量运转,非常不利于用户节约成本提高经济效益的宗旨。在保持高速运转的同时，辅助的机械磨损相当严重,需要大量的易损件频频更换,维护成本急剧上升，直接启动的方式，导致电机的冲击电流达到额定的7倍以上，加速了电机线圈的老化，减少了电机运行寿命。当然，这些维护工作反过来，又增加了自动扶梯的维修量而影响到扶梯的正常使用。因此,对普通自动扶梯进行智能化改造是从中央到地方各级主管政府部门大力推广的节能降耗的技改项目,也是广大自动扶梯用户节约成本、提高企业市场竞争能力的重要手段之一。

二、改造的可行性研究

在普通自动扶梯进行节能改造过程中，我们做了大量的调研工作。

深圳关外宝安区某电子商场，总共楼层为5层，第一层主要是销售生产工具，第二层主要是销售弱电子元器件，第三层主要销售部分网络设备，家庭电脑设备，第四、第五层全部销售家庭电脑设备以及配件。经过一个星期的现场数据记录，我们发现第二层电子元器件的买家最多，由于第三层已经有部分商家销售家庭电脑设备，第四层和第五层的销售就显得特别惨淡。在周一至周五，工作时间人流量特别少，有时候数小时都没有人上下楼梯。因此，我们决定对第四层和第五层扶梯的人流进行仔细数据记录，以考核节能改造的可行性，数据记录如下：

通过数据比较，我们发现，第四层和第五层的自动扶梯电源浪费较严重，有较大的节电空间。

节能运行原理：

在没有人的情况下，自动扶梯在空载状态下的全速运转成为一种巨大的能源浪费。因此，可让自动扶梯根据检测人体的红外传感器产生的信号，自动识别是否有人经过，当自动检测到空载状态一段时间后，让扶梯由全速运转减速至低速运转。通过此种方式，可以将此段时间的电能消耗减少30%～50%。当有乘客踏上自动扶梯床盖板时，扶梯可通过设置在床盖板入口处的光电感应装置自动感知乘客的到来，在乘客踏上自动扶梯前，通过变频器达到全速运行，而不影响乘客的使用。

三、改造方案

采用四方E380E 扶梯专用型的变频器控制自动扶梯的电机，四方E380E是在SUNFAR-E380高性能通用型变频器的硬件平台和核心控制算法的基础上，开发出来一款专门针对扶梯行业的变频器，为适应扶梯行业应用的要求，在硬件、软件算法、结构上都做了许多特殊处理。扶梯载客运行时，变频器设置为外部端子控制，速度控制设置为多段方式，即设置全速运行频率（50Hz）﹑低速运行频率（15Hz）。

1、传感器

为了达到节能要求，必须使用红外传感器检测客人的通行情况，传感器安装在自动扶梯的入口处离地面 2.5m 高的位置上，聚焦镜头对准来客的方向上，并略向下倾斜。由于上﹑下扶梯的运行方式要定时交换，因此，每一台自动扶梯的入口﹑出口都要安装红外传感器。将这两个传感的输出接到变频器的输入端上。自动扶梯运行时，断开出口传感器的信号。

2、无人乘坐时扶梯的减速运行
    假定，传感器监测到有人走向扶梯，一般传感器的监测距离为 6m，地面距离大约为4.2m，人走过这段距离约需要 t0=5s 左右，这段时间内，变频器从 15Hz 运转加速到 50Hz，为安全考虑，必须在人踏上扶梯之前应完成加速，加速时间为 2s。人踏上到走下扶梯的时间为 t1。如果在（t0+t1）时段内无人到来，经过 t2=5s 延时后，变频器降速到 15Hz 运行。E380E系列变频器是一款扶梯专用型的高性能变频器，非常适合类似于扶梯类的恒转矩位能负载，另外,无需用 PLC 而利用变频器内置的计时单元，设置计时单元的计时时间为（t0+t1+t2），有人走进入口时，传感器信号送到计时器，计时器开始计时，在（t0+t1+t2）秒内，无人走进入口时，经过（t0+t1+t2）秒扶梯自动转换到低速运行；如在（t0+t1+t2）秒内有人走进入口，传感器输入的信号对计时器复位并重新开始计时，扶梯就一直以正常速度运行。

3、系统主回路电气接线图如下：

 

         

如上图,上行和下行是互锁控制，电机的电路上都加装了“市电”、“节电”接触器，“市电”、“节电”接触器是机械互锁。这样可以有“自动”、“手动”两种工作模式选择：手动模式下，变频器不工作，整套系统手动起停，系统工频运行；自动模式下，电机由变频器直接拖动，系统变频运行。

4、   变频器控制系统二次线路图如下：

   

图中，SB为工频/变频转换开关，选用三级开关；SB1为变频器停止按钮，SB2为变频器启动按钮；L1为总电源指示灯；L2为工频运行指示灯；L3变频运行指示灯；L4为变频器故障指示灯，其故障信号由变频器TA、TC输出；KM1、KM2变频运行接触器；KM3为工频运行接触器。

 

 

 

5、   变频功能参数设置

6、调试过程：

１）、F7.0：设置为0111，启动扶梯专用功能。用于扶梯不能停止的场合，即无人流/物流红外感应信号时，扶梯以低速(F7.3)维持运行。

２）、F7.1：全程运行时间：系统关应到人/物流后，自动启动运行，感应信号消失后，维持运行一定时间，将人/物顺利送到目的地，该维持运行的时间就是全程运行时间。

３）、F7.2：最大运行频率，系统最大运行速度，对应于最大流量(F7.7)时的运行速度。

４）、F7.3：中间运行频率,规定系统运行的中等速度。

５）、F7.4：最小运行频率,系统持续运行的最低速度,对应于可检测的最小物流/人流(F7.8)。

６）、F7.7、F7.8：流量阀值设定,每分钟检测到的人流/物流脉冲数。

７）、从F3.0～F3.5端子输入中选择一个输入端子，作为扶梯脉冲检测口，当检测到脉冲信号时，扶梯就运行(F7.2)进行运行，并在所检测的最后一脉冲信号开始延时，当延时到达(F7.2)运行时间时，扶梯又返回运行(F7.3)的频率进行运行；

８）、加速时间F0.10设置为1~2秒，保证客人在登上扶梯之前就加速完成；减速时间F0.11设置为5~10秒较为合适

四、改造后的功能
1﹑保持原有电梯的“长期运行”模式和增加的“自动载客运行”模式并存，用户可随时选择采用其中一种模式运行，当选择原有电梯“长期运行”模式时，变频器控制线路完全撤出。这样可使用户需要选择原有模式或变频器控制线路需要维护时，都可方便切换，保证了电梯正常运行。
2﹑ 线路改造后，保证在任何工作模式下都能符合国家 GB—16899 关于扶手电梯安全标准的要求。
3﹑“自动载客运行”模式运行时，起动、停止或速度转换平稳顺畅，无跳动感觉，舒适感较好。
4﹑延长设备的使用寿命，减少材料的自损耗。如：电机寿命、链条的损耗、皮带磨损等。
5﹑无乘客时，电梯低速运行，当有乘客到达入口时，电梯自动转入全速运行。乘客离开电梯后若再无乘客，经延时后电梯自动转回到低速运行。

五、效益计算
    此次改造共有4台自动扶梯，经实测月节能为(260*2+410*2)×2=2,680kWh，年节电为2680×12=32,160kWh，全年节约电费为32,160×0.9=28,944元。

六、结束语
1、节电明显：扶梯电机所带负载为恒转矩负载，由于无人时扶梯电机的转速降为正常转速的一半，所以此时电机功率降为原来的一半。
2、 减少磨损：由于转速下降，使机械部件的磨损大大下降和扶梯维护费用成倍减少。
3、 安全可靠：由于使用了四方高性能的变频调速器，除原有的电机保护功能外，由于电机转速的降低，可大幅度降低电机的温升，使电机的工作更加安全可靠。