摘要：自動扶梯應用越來越廣泛，但現在應用的大多數自動扶梯都是在定頻狀態下運行，空載運行時間很長，不能被充分的利用，造成了電能的浪費和零部件的損壞率高，為此，本文提出加裝變頻器來變頻調速，以提高扶梯的使用效率和降低設備的維護成本。

　　關鍵詞：機械論文發表,期刊雜志發表,自動扶梯,節能,變頻器,PLC

　　一 引言

　　電梯是現代醫院建筑中重要的特種機電設備[1-3]。有統計表明，電梯的能耗在建筑能耗中所占的比例越來越大，僅在于空調能耗，因此電梯節能技術越來受到人們的重視[4]。我院現有上海三菱電梯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，從長遠和節省的角度看，將自動扶梯改造為變頻控制，將會節省很多電能，對節能減排，節省運行成本都大有好處，而且能夠減少扶梯的零部件的磨損，降低運行維護成本。為此，本文提出加裝變頻器來改造扶梯節能方案。

　　二 自動扶梯加裝變頻器節能原理

　　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 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，通過驅動電路使6個開關器件導通、關斷就可以得到不同頻率的3相交流電輸出;控制器，按設定的程序工作，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，驅動交流電動機。

　　2 變頻器節能原理

　　使用變頻器實現自動扶梯的節能，主要原理是通過變頻器調速，降低電動機運行轉速，并降低啟動電流、電壓和無功損耗。

　　(1) 降低轉速節能

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

　　(2) 功率因數補償節能

　　電動機在運行的過程中，并不是所有的電能都被轉化成機械能，系統中存在固有的無功損耗，功率因數(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，還可以使負載電壓更穩定，改善電能的質量，從而降低電動機元器件的損壞幾率，降低成本。

　　(3) 軟啟動節能

　　電機硬啟動啟動電流很大，會比額定電流高5-6倍，容易對電網造成沖擊，對電動機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，減輕了對電網的沖擊和對電動機的損壞，延長電機的使用壽命，從而節省了設備的維護費用。

　　三 扶梯加裝變頻器方案

　　1 改造后系統基本功能

　　控制系統采用了PLC控制器進行信號處理。電動機由變頻器拖動，使扶梯在低速運行時也能滿足較大的力矩。同時，還采用人體感應控制系統，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用率，更大的節約資源。

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

　　(2) 實現自動扶梯在無人登梯后，梯級運行一周后自動扶梯自動進入以15HZ頻率運行的慢行狀態或者是停止狀態。

　　(3)在扶梯的上下口處各安裝一個光電感應開關，當行人進入到扶梯2m感應范圍內，光電感應裝置檢測到有效信號，發送給plc處理，扶梯開始緩慢加速到50HZ頻率運行。

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

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

　　(6) 抱閘檢測功能：在抱閘相應的位置有一個開關，用來檢測抱閘應答信號。在抱閘繼電器輸出1.5秒的時間內抱閘無反饋信號時，扶梯馬上停止運行，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：超速檢測是在扶梯運行時進行的檢測。當扶梯運行過程中，系統檢測到速度不正常，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行，此時可以用鑰匙開關接通上行6秒后 ，系統自動取消這個點的檢測(鑰匙開關接通下行6秒后取消)。

　　(8) 定時自動加油功能：扶梯每運行10天，會自動啟動加油系統，加油時間為25秒(可以根據現場條件設定)。

　　2 控制系統組成

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

　　四 經濟效益分析

　　我院現有上海三菱自動扶梯12臺，功率為7.5KW，改裝前每天運行時間為9小時，醫院上午病號較多，扶梯基本上是在額定功率下運行，運行時間約為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，多數時間是在空載運行，經檢測空載時的功率為額定功率的0.3，運行時間約為4個小時，慢行模式和停止模式一天節約電能分別為： 五 小結

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

　　參考文獻：

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　　3遲寶蘭，陳育德，蘭宇曦等.醫院設備成本測算研究方法簡介：可行性與可靠性評述[J].中國醫院管理，1997,17(5):51-53.

　　4 孫關林，沈曉宇.節能電梯及節能效果分析[J] .浙江建筑，2007/04.