一、概述：
自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道在酒店、商場(chǎng)、地鐵、火車站、寫字樓、會(huì)館、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所應(yīng)用較多，在方便顧客和提高服務(wù)質(zhì)量等方面起到了相當(dāng)重要的作用。但由于其使用場(chǎng)合的特殊性，部分扶梯經(jīng)常處于空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這必將浪費(fèi)大量的電能，同時(shí)也使扶梯部件（如電機(jī)、減速箱、扶手帶等）產(chǎn)生不必要的磨損及疲勞損傷。目前自動(dòng)扶梯主要以液力偶合器調(diào)速或恒速為主。但因工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)原因，使用和維護(hù)存在許多問題，經(jīng)常需要維護(hù)，效率低。經(jīng)常因堵轉(zhuǎn)等故障造成停機(jī)，甚至燒毀電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)以可靠耐用、自動(dòng)化控制功能豐富等特點(diǎn)提高了運(yùn)行可靠性和控制精度，保護(hù)全面，綜合節(jié)電效果好，控制接口豐富簡(jiǎn)單，并具有計(jì)算機(jī)通訊接口，可方便地與微機(jī)控制系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)相連接，在軟件支持下可進(jìn)一步升級(jí)到計(jì)算機(jī)監(jiān)控而無須另外的硬件投資。目前變頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)冶金、煤礦、電力、機(jī)械、化工等行業(yè)。
二、運(yùn)行原理
我們知道，由于能源和電力資源的匱乏，自動(dòng)扶梯在空載狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)成為一種巨大的浪費(fèi)。因此，我們?cè)O(shè)想，如果能讓自動(dòng)扶梯自動(dòng)檢測(cè)到空載狀態(tài)一段時(shí)間后，指令扶梯由全速運(yùn)轉(zhuǎn)減速至半速運(yùn)轉(zhuǎn)。在人員進(jìn)出相對(duì)不頻繁的場(chǎng)所，基于上述思想，自動(dòng)扶梯檢測(cè)到空載狀態(tài)一段時(shí)間后，將由全速運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸減速直到停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣便可實(shí)現(xiàn)節(jié)省電能達(dá)30%～50%左右。當(dāng)有乘客踏上自動(dòng)扶梯床蓋板時(shí)，扶梯可通過設(shè)置在床蓋板入口處的光電感應(yīng)裝置自動(dòng)感知乘客的到來，開始全速運(yùn)轉(zhuǎn)。
三、全自動(dòng)扶梯節(jié)能改造案例
1、改造原則
在不對(duì)扶梯的正常使用產(chǎn)生任何負(fù)面影響的前提下，引入無速度傳感器矢量變頻調(diào)速的概念。即變頻器根據(jù)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，在有人乘坐時(shí)，扶梯以原有設(shè)計(jì)速度運(yùn)行；當(dāng)無人乘坐時(shí)，扶梯減速或停止運(yùn)行。
2、變頻器的作用
主要作用是用來調(diào)整扶梯轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)和運(yùn)行平穩(wěn)，在無人時(shí)，經(jīng)過延時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入爬行運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。將扶梯入口處安裝光電開關(guān)，有乘客時(shí)光電開關(guān)發(fā)出信號(hào)，扶梯經(jīng)變頻調(diào)速至額定速度，當(dāng)全部乘客離開扶梯后，扶梯又自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)行狀態(tài)待客。節(jié)省電能、減少機(jī)械磨損、延長(zhǎng)使用壽命。
四、變頻器的選型
系統(tǒng)要求啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，無抖動(dòng)，要求變頻器啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)。KV2000變頻器能夠提供足夠的輸出轉(zhuǎn)矩，且過載能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度高，在開環(huán)時(shí)速度誤差能達(dá)到<0.5%，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間短<10ms。
完全能夠滿足該系統(tǒng)的要求。
選用KV2000無速度傳感器矢量變頻器，即能滿足上述要求。
五、電氣系統(tǒng)
KV2000無速度傳感器矢量變頻器功能強(qiáng)大，我們利用內(nèi)置的TMIA功能，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)PLC的刷新功能，減少PLC的購(gòu)置費(fèi)用及編程的工作量。
當(dāng)KV2000的任何一個(gè)數(shù)字輸入端子Xn被指定TMIA功能的時(shí)候，可選擇Y1或Y2或TA、TC，當(dāng)成TMOA的輸出功能；再加上內(nèi)含的計(jì)時(shí)（/計(jì)數(shù)）器模塊便構(gòu)成了一個(gè)延時(shí)斷開繼電器。其延時(shí)之時(shí)間長(zhǎng)短由F071決定。
當(dāng)輸入 TMIA ON的時(shí)候，輸出TMOA也立刻ON。而當(dāng) TMIA OFF之后，TMOA必須經(jīng)過F071所定義之時(shí)間才能 OFF。
FWD
Y1
X1
COM
信號(hào)檢測(cè)
KV2000變頻器控制線路
KV2000內(nèi)含計(jì)時(shí)（/計(jì)數(shù)）器功能。當(dāng)數(shù)字輸入端子X2和X4選擇模式28的時(shí)候，該計(jì)時(shí)（/計(jì)數(shù)）器功能一定被當(dāng)成計(jì)數(shù)器使用；否則當(dāng)成計(jì)時(shí)器使用。
KV2000變頻器的全自動(dòng)計(jì)時(shí)功能
六、系統(tǒng)功能
1、調(diào)速范圍寬，綜合節(jié)電效果好。與傳統(tǒng)相比節(jié)電10-30%。
2、自動(dòng)化程度高，應(yīng)用豐富靈活。具備強(qiáng)大的面向工程的可編程能力，根據(jù)客流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
3、減少機(jī)械磨損、減少維護(hù)量。變頻器具備自動(dòng)軟啟動(dòng)功能，減小了啟動(dòng)沖擊電流。
4、電源容量降低，自動(dòng)扶梯有時(shí)要多臺(tái)電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，當(dāng)電源容量不足時(shí)需要考慮順次起動(dòng)。采用變頻器，可在低頻（3HZ以下）起動(dòng)，所以即使與變頻器容量相當(dāng)?shù)亩嗯_(tái)電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，起動(dòng)電流也可以受到抑制。因此，電源容量可以按變頻器容量考慮。與采用工頻電網(wǎng)相比，容量可以降低。
5、保護(hù)功能全面，有利于安全生產(chǎn)，可靠、耐用。
具備過電壓、過電流、欠電壓、過載、電機(jī)過熱、短路、缺相、堵轉(zhuǎn)（獨(dú)有功能）等自動(dòng)保護(hù)功能和自動(dòng)再試轉(zhuǎn)功能，減少意外停機(jī)和故障停機(jī)次數(shù)。并可自動(dòng)顯示故障原因。
6、技術(shù)數(shù)據(jù)：
過壓跳閘：1.3Vmax
欠壓跳閘：0.65Vn
啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：200%Tn
過載能力：150% 1min
電機(jī)堵轉(zhuǎn)：可編程自整定可調(diào)
7、具備九路開關(guān)量輸入，可作為啟停、連鎖保護(hù)等工況特殊要求的控制。一組繼電器輸出、四路晶體管輸出可控制連鎖保護(hù)、故障顯示、運(yùn)行狀態(tài)等。
8、自動(dòng)優(yōu)化電機(jī)電流。
9、頻率設(shè)定具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。
10、變頻器附帶直流電抗器，功率因數(shù)可提高到0.98。
七、自動(dòng)扶梯的變頻節(jié)能運(yùn)行特點(diǎn)
根據(jù)對(duì)位于深圳市某超級(jí)市場(chǎng)的多部國(guó)外品牌多部自動(dòng)扶梯的變頻節(jié)能改造后的可靠性考驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了該技術(shù)具有功能強(qiáng)、改造工作量小等優(yōu)點(diǎn)。
1、無人乘梯時(shí)：保證扶梯自動(dòng)平穩(wěn)過渡到節(jié)能運(yùn)行，以1/5額定速度運(yùn)行。（可以選擇當(dāng)無人乘梯時(shí)，扶梯自動(dòng)停止的功能）；
2、有人乘梯時(shí)：保證扶梯自動(dòng)以節(jié)能速度平穩(wěn)過渡到額定速度運(yùn)行，實(shí)際測(cè)量時(shí)得到了驗(yàn)證；
3、扶梯空載時(shí)以節(jié)能速度模式運(yùn)行，電流僅為空載時(shí)額定速度運(yùn)行電流的1/3。
4、檢修運(yùn)行時(shí)：扶梯系統(tǒng)以1/2額定速度運(yùn)行，便于檢修和觀察扶梯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況,避免了原系統(tǒng)額定速度點(diǎn)動(dòng)停止不及時(shí)的不足。
5、由于無人乘梯時(shí)節(jié)能運(yùn)行時(shí)速度很低，機(jī)械部分的磨損大大降低，相對(duì)延長(zhǎng)了扶梯的使用壽命。
6、變頻技術(shù)的采用大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，采用變頻器可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗。
7、改造中充分考慮了變頻系統(tǒng)與原系統(tǒng)的并存，便于系統(tǒng)故障時(shí)相互切換，不影響用戶的使用。
8、改造中借用了原系統(tǒng)的安全條件，加上變頻器自身的安全環(huán)節(jié)使得改造后的系統(tǒng)安全性更可靠。
9、扶梯節(jié)能改造的設(shè)備費(fèi)用與電能節(jié)約和機(jī)械磨損的費(fèi)用相比，投入不大，短期內(nèi)即可收回投資，因此扶梯變頻節(jié)能安全改造技術(shù)的研制使用成功，對(duì)于提高現(xiàn)有扶梯安全節(jié)能，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
八、結(jié)束語
1、節(jié)電明顯：扶梯電機(jī)所帶負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于無人時(shí)扶梯電機(jī)的轉(zhuǎn)速降為正常轉(zhuǎn)速的一半，所以此時(shí)電機(jī)功率降為原來的一半。
2、減少磨損：由于轉(zhuǎn)速下降，使機(jī)械部件的磨損大大下降和扶梯維護(hù)費(fèi)用成倍減少。
3、安全可靠：由于使用了KV2000高性能的變頻調(diào)速器，除原有的電機(jī)保護(hù)功能外，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，可大幅度降低電機(jī)的溫升，使電機(jī)的工作更加安全可靠。
