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自動扶梯、電梯智能化節能技術改造方案

  一、普通自動扶梯存在三大缺陷

  自動扶梯是公共場所運送乘客的最典型設備之一,在商場、賓館、機場、車站等場所被廣泛地使用。一般普通自動扶梯存在三大缺陷:

  1、浪費電能驚人

  對于周期性明顯的機場、車站等場所,在飛機或列車到來時客流集中,其余時間乘客較少;對于商場、購物中心等場所,一般在早上開門后、中午吃飯、晚上打烊前等時間段相對客流量較少;對于賓館、建材家具市場等場所,全天的客流量都不及商場、購物中心等場所。迄今為止,絕大多數自動扶梯都是采用直接電源供電,并且不進行調速,使得自動扶梯在無人乘坐的時候仍然全速運行,造成大量電能浪費。

  假設一部自動扶梯每天運行10小時,空駛率50%(電動機功率為7.5kW),每年浪費的電能為:7.5度/小時×5小時/天×365天=13687.5度,按每度電1.00元的價格計算,一部自動扶梯每年損失費用13,687.50元

  2、機械磨損嚴重、使用壽命縮短

  由于自動扶梯采用直接起動的方式,通常每天運行八小時以上,不論有無乘客乘坐,自動扶梯始終保持高速運轉,其機械磨損比較大。自動扶梯的壽命一般在十年左右,超過年限后主要部件的磨損相當嚴重,需要更換大量主要部件或干脆更新整梯才能繼續服務。

  3、故障率較高、致使使用成本高

  由于自動扶梯長時間保持全速運轉,其扶手帶、梳齒板、梯級等部件磨損很快,除更換部件需要大量的費用外,磨損間隙加大也經常導致自動扶梯出現故障而停止運行或造成故障隱患和發生事故,對于用戶、乘客及自動扶梯保養單位都是一件十分煩惱的事。

  二、自動扶梯智能化節能原理

  綜上所述,普通自動扶梯存在的缺陷是非常明顯的,這也是今年以來國家有關政府部門發布自動扶梯節能改造政策、甚至給予改造補貼、提倡節能降耗,提高設備運行效率的重要依據。要解決普通自動扶梯的缺陷,只有通過對現有普通自動扶梯進行智能化節能改造,才能迅速提升自動扶梯檔次,大幅減少耗電量、延長設備使用壽命,達到理想的效果。具體實施方案如下:

  1、在自動扶梯上、下端站入口的適當位置分別安裝紅外線傳感器,采集2米距離范圍內是否有人乘梯的信號。當二臺自動扶梯交換運行方式時,出口處紅外線傳感器信號自動斷開,入口處檢測信號始終有效。

  2、節能運行時間控制是:當乘客走近入口傳感器的檢測范圍時,預計(設定)乘客走到扶梯前約需1~2秒鐘,在這段時間內變頻器從15Hz節電慢行狀態加速到50Hz正常運行速度。為保證安全,在乘客踏上扶梯前完成加速。乘客站在扶梯上的運行時間約是20~30秒鐘(由扶梯長度決定)。當乘客離開后自動延時 (設定)2~3秒鐘,當入口傳感器檢測無人再乘坐時,變頻器減速到15Hz運行。在自動扶梯載人運行過程中,如果連續有人乘坐,則變頻器會自動刷新計時 20~30秒鐘,維持正常運行速度,直至最后的乘客離開,才延時后降速運行。

  3、自動扶梯在向下運行時,電動機進入再生發電狀態,載客量越多產生的再生能量也越大,此時可以將兩臺自動扶梯(與上行扶梯)的變頻器連接成直流母線式,充分利用下行自動扶梯產生的再生能量供給上行扶梯使用,沒有能量浪費。考慮到在極少數情況下也有下行扶梯單獨運行的可能,這時可采取能耗方式釋放再生能量,在變頻器規定的端口串接一定功率和阻值的剎車電阻即可。

  4、當因某種原因緊急停車時,變頻器增加電磁抱閘,以確保安全。

  5、自動扶梯檢修時,運行頻率可設定在25Hz,以便于檢修和觀察扶梯機構的運動情況,避免了原系統額定速度停止不及時的不足。

  6、本改造方案完全保留扶梯原有運行模式。設計有切換開關,當變頻器檢修或故障時,變頻控制電路完全撤出控制系統,不影響正常使用。保證在任何運行模式下運行都符合國家GB-16899關于扶梯電梯安全標準的要求。

  三、自動扶梯智能化節能改造經濟效益分析

  1、對普通自動扶梯進行智能化節能改造后,一般可以節約多少電費?

  對普通自動扶梯進行智能化節能改造后,一般可以節約多少電費是用戶比較關心的問題。要回答這個問題,關鍵問題是由用戶現有普通自動扶梯的使用情況決定的,一般1~2年可完全收回改造成本。現舉例說明:

  (1)當普通自動扶梯使用率較低(乘客較少),則進行改造后節電效果非常明顯,最多可減少電能消耗高達70%以上。

  (2)當普通自動扶梯使用率較高(乘客較多)則進行改造后節電效果就要差一些,一般不低于20%。

  (3)改造后自動扶梯節能計算方式如下:

  對于商場、購物中心等場所,在每天約10小時的運行中,約有2小時無人乘坐,以一部7.5kW的自動扶梯為例,每年節約的電能為:7.5度/小時×2小時 /天×365天=5475度,以每度電1.00元的價格計算,每年節約的費用約為5,475.00元人民幣,節電率約為20%。

  對于賓館、建材家具市場等場所,全天的客流量都不及商場、購物中心等場所,在每天約10小時的運行中,約有5小時無人乘坐,以一部7.5kW的自動扶梯為例,每年節約的電能為:7.5度/小時×5小時/天×365天=13687.5度,以每度電1.00元的價格計算,每年節約的費用約為13,687.50 元人民幣,節電率約為50%。

  2、對普通自動扶梯進行智能化節能改造后,自動扶梯的使用壽命會有多少提高?

  對普通自動扶梯進行智能化節能改造后,在沒有乘客時自動扶梯的運行速度僅為正常運行速度的30%,從理論上講,機械磨損可減少80%,取平均值大約為 50%,也就是說,自動扶梯的壽命可以延長一倍。如果普通自動扶梯原來壽命為10年,經過改造后壽命可達20年左右。

  3、對普通自動扶梯進行智能化節能改造后,可使其故障率大幅度下降,使用費用也明顯下降。

  對普通扶梯進行智能化節能改造后,在沒有乘客時自動扶梯的運行速度僅為正常運行速度的30%,扶梯的機械磨損大幅度減少,部件更換周期明顯延長,不僅可以節約大量購買易損件的費用,而且可以減少維修扶梯而影響扶梯正常使用時間。

  四、普通電梯智能化節能改造

  目前我國在用電梯的電氣驅動系統一般采用交流調頻調壓調速方式,其調速性能遠遠高于原來的交流調速方式。但是,這種調速方式也存在一個缺陷,當電梯空載上行或滿載下行時,電動機由電動狀態轉為發電狀態,電動機發出的交流電通過變頻器的逆變電路轉換成直流電疊加在變頻器的中間直流電路上,造成直流母線電壓過高。各生產廠家通常的解決方法是在在變頻器的中間直流電路上安裝制動單元和放電電阻。這樣,這部分電能通過放電電阻轉換為熱能散發到電梯機房里,造成溫度過高后再通過安裝空調的方式來給機房降溫,造成電能雙重雙向浪費。

  隨著技術的不斷發展,通過給電梯加裝能量回饋制動單元,可以將這部分電能充分加以再利用,既節約了能源,也降低費用。其原理是:當電梯空載上行或滿載下行時,把電動機處于發電狀態時疊加在變頻器的中間直流電路上的電能,通過能量回饋制動單元逆變成與供電電網相同的正弦50Hz交流電,反饋給電網,以達到節能的目的。

  實踐證明,通過給電梯加裝能量回饋制動單元的方式對電梯進行節能改造,可節能25%左右,一般1~2年可完全收回改造成本,在目前電價可能持續上漲的情況下,能夠對本單位的電梯進行節能改造,實為明智之舉。

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