自动扶梯节能

自动扶梯节能方案
根据我方技术人员搜集的资料与数据，现有手扶电梯2台，其功率都为11Kw，其我司相关人员在贵部两台手扶电梯单独装了电表，其数据如下：
目前常规的自动扶梯空载时仍是额定速度运行，具有耗能大，机械磨损大，使用寿命低等缺点。

？？有扶手电梯2部，椐我们初步测评每部扶梯电功率 11kW，每天运转13小时。

而且始终都是恒定速度运行，在大多数情况下，扶梯较多地运行于2/3 额定载客量以下，每部扶梯每天无人空载时间累计约5 小时。

如果扶梯在无人空载时停运或缓行，将大大减少用电量。

如果将扶梯运行方式由每天连续恒速运行改为有人乘梯时正常恒速运行，无人乘梯时慢速行驶或停止，就能实现节电的目的。

根据我们多年的实际工程经验，这种方式完全可以实现。

经过工程实践证明，采用高灵敏的红外传感器、变流器和变频调速器等高科技产品，配合自主开发的智能电路，实现无人时自动停止（或减速），有人时自动启动（或加速），从而控制手扶电梯的自动运行，经简单改造即可实现此项功能。

采用变频调速方式控制自动扶梯运行，使扶梯具备平稳启动、节能运行。

无人乘梯时，扶梯由额定
运行速度转为低速运行，既节约了能源，又减小了机械磨损。

当乘客走近时，扶梯启动以正常速度运行；乘客离开后，扶梯减速变为慢速运行或停止，等待下一位乘客。

如果乘客连续不断，扶梯便连续以正常速度运行，直到最后一位乘客离开扶梯。

一变频调速原理
现在生产的自动扶梯绝大部分没有调速功能，而且扶梯都是由三相异步电动机经变速箱带动机械部件运转。

根据电机学理论，交流电动机的转速公式为：
n=60×f/p( 1- s)
式中：f 为定子的电源频率；p 为极对数；n 为转速；s 为转差率。

（一）改变电动机极对数p 可以改变电机转速，这是交流双速电动机采用的调速方法。

（二）通过调整定子绕组电压大小来改变转差率s 达到调速目的，这是交流调速电动机采用的调速方法。

（三）改变定子电源频率f 也可达到调速目的，但f 最大不能超过电动机额定频率，电梯作为恒转距负载，调速时为保持最大转距不变，根据转距公式：
M=CmφIcosφ
式中：Cm 为电机常数；I 为转子电流；φ为电机气隙磁通；cosφ为转子功率因数，必须保持φ恒定。

又根据电压公式：
U=4.44fWkφ
式中：U 为定子电压；f 为定子电压频率；W为定子绕组匝数；k为电机常数，必须保持U/f 为常数，又根据电机拖动原理，转速之比等于频率之比，等于电压之比, 等于功率之比。

即N0 / N1= f0 / f1 = U0 / U1= P0 / P1
即变频器必须兼备变压、变频两种功能，这就是变频电梯的基本控制原理。

二关键设备及节电原理
远红外传感器——用于检测是否有人在运行，当有乘客通过或接近远红外传感器时，人体微热量（或移动物体）被传感器接收，并报告给系统。

控制电路——是实现自动控制的智能系统。

它接收红外探头的状态，当有人进入扶梯时启动运行（或由慢速转为正常速度运行），运行一定时间后（如30秒~50秒，可随意设定），若无人乘梯，自动扶梯则停止运行或转入慢运行，若连续有人乘梯，自动扶梯则连续运行。

变频调速器——是为了更合理地节省能源所采用的现代尖端设备，它具有调速、软起动、无触点、低速运行等特点。

可进一步节能，同时保护电机不容易烧毁。

特点与作用：
自动控制，有人时自动启动（或加速），无人时自动停止（或减速缓慢运行）。

节电率20%以上，减少机械磨损及节约维修保养费用，延长自动扶梯使用寿命。

安装简单，不改变原控制线路，运行安全可靠。

二次起动时舒适感好，由于软起动，避免了机械突然受力容易损坏零部件的弊端。

具有断相、过流、过载、三相电流不平衡保护功能。

技术参数
传感器有效距离：0.1~12米。

传感器接收为扇面形，角度为120度。

传感器安装形式：壁挂式、对射式。

快速运行时间出厂时一般调整在30秒~50秒（连续有人，接续运行）。

快速运行速度：0.45米/秒~0.5米/秒。

慢速运行速度：0.05米/秒~0.1米/秒。

电源电压：380V/220V，50Hz。

温度：-10℃~50℃。

湿度：小于80%。

四自动扶梯节能经济效益分析
将已有的恒速扶梯改成变频调速扶梯，考虑到电机不加改动，对于原有的电机，经过验证，最有效的节能办法就是加装变频器。

通过变频器来改变电源频率实现调速的目的。

例如：自动扶梯电机为2 对极单速电机，根据公式
n=60×f/p( 1- s)
当转差率变化不大时，n 基本上正比于f。

扶梯恒速时f=50Hz，电机转速：
n=60×50/2=1500，即每分钟1500 转。

扶梯慢行时f=20Hz,电机转速:
n=60×20/2=600，即每分钟600 转。

当电机的额定电压为380V，频率为50Hz 时，经过变频器改变频率后，频率为原频率的40%，即20Hz 时，送到电机的电压则变成：U1=( 380V×20Hz) /50Hz=152V
根据公式U0 /U1=P0/P1 得出P1=0.4P0
因而电机所耗费的电功率也为原功率的40%。

根据上面的推算，11kW的电动机，每天运行13 小时，每度电费为0.96 元，那么它每天的电费为：
0.96×13×11×0.8=110 元。

安装变频器后，如果每天慢速运行的时间为全天的50%的话，那么每天慢行所耗费的电费为：
0.96×6.5×11×0.4×0.8=22 元。

安装变频器后每天耗电为：105.6/2+21.12=73.92 元。

安装变频器后每天节电为：105.6- 73.92=31.68 元。

注：从收集的资料来分析：7天的耗电量分别为114度，119度可知贵部实际使用的时间为13小时。

所以在一年时间内使用实际使用时间为678小时，按13小时每天计算大约52天。

所以年节约电费为：
31.68 元/天*52天=1647元
在不对扶手电梯正常使用产生任何负面影响的前提下，引入无速度传感器矢量变频调速的概念。

即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，扶梯以原有的速度运行（50Hz）；当无人使用时，扶梯减速到低速或停止运行。

对于客用自动扶梯，一般使用高峰期出现在下午及晚间时段，其余时段使用率较低，具有相当节能空间，变频器采用多段速控制模式，并设置主频率（低速）、多段速频率1（高速）两种动行频率；
（1）在电梯首尾处各安装一支红外传感器开关，乘客通过电梯时，红外传感器开关被触发并发出开关信号给变频器；
（2）有客流时，红外传感器开关被触发，变频器立即加速到多段速频率2，并使电梯高速运行；
（3）电梯高速运行时，变频器械内置计时器开始计时，若在计时的时间内无乘客通过电梯，计时结束后变频器将自动切换到多段速频率1进行低速运行；
(4)若在计时器计时期间，有乘客重新触发光电开关，计时将重新计时；
（5）对电梯上行和下行，外围控制采用开关互锁，保证扶梯系统正常工作；
（6）为消耗下行，或者制动过程产生的多余能量，需在变频器上加装制动电阻。

电机的电路上都加装了“市电”、“节电”接触器，这样可以有“自动”“手动”两种工作模式选择：手动模式下，变频器械不工作，整套系统手动起动，工频运行；自动模式下，电机由变频器直接拖动，变频运行。

当出现故障，系统自动切换工频运行。

五自动扶梯节能投资预算与投资回报
（1）、电梯改造投资预算为￥20000元/部。

（2）、投资回报期：20000元÷1647＝12年。

六扶手电梯节能改造现场效果图。