浅谈公共场所自动扶梯间歇运行节能优化与安全管控

岳廷军

前言

公共场所使用频率较低的自动扶梯在空载运行期間造成了大量电能浪费，本文从现有变频节能技术的基础上，引入一种间歇变频运行模式，对自动扶梯运行模式进行节能优化和安全管控，以达到最大化降低能耗和延长使用寿命的目的。

1、运行现状

自动扶梯（以下简称“扶梯”）作为运送乘客的实用工具，在机场、车站、地铁、商场等公共场所被广泛使用。随着经济不断发展，社会不断进步，许多公共场所配置了大量的扶梯，每天开启运行时间超过了10小时，有的机场、火车站等公共场所甚至是24小时不间断运行。我国“十一五”规划纲要中提出了期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，以及“十二五”规划节能减排目标提出到2015年，单位GDP能耗下降16%。因此，许多节能技术应运而生，其中在扶梯方面运用较广的是变频节能技术，通过速度调节、无功补偿或软启动等原理实现节能降耗。许多公共场所部分扶梯客流量较少，长时间空载运行，保障人员又无法做到间歇性关停，致使空载期间低速运行时仍然存在电能浪费。公共场所扶梯数量多、功率大，日积月累下来浪费的电能仍然惊人。在这一背景下，引入扶梯间歇变频运行模式，根据扶梯空载运行情况，在保障安全运行的前提下，采用变频技术将空载运行的扶梯调整为间歇运行模式，实现在间歇运行期间处于停止待机状态，此时扶梯基本不耗电，最大化的降低了能耗。该优化方案具有节约电能、延长使用寿命、降低故障率、管理方便的特点，对公共场所扶梯的保障工作有一定的积极促进作用。

2、节能优化

2.1基本原理

目前，大部分扶梯制造出厂时已采用了变频节能技术，安装完毕后的扶梯正常运行速度在0.5m/s至0.65m/s之间，且扶梯的出入口均配置了雷达感应和红外线感应装置，可以检测到半径为1.8m范围内的运动物体，并将检测信号反馈给控制系统。当检测到入口区域有运动物体通过，即有乘客进入扶梯时，扶梯按正常速度运行。控制系统从最后进入的乘客开始计算，待最后进入的乘客走出扶梯，且30s（预设）之内未检测到乘客进入，扶梯自动转换为变频节能模式，如果控制系统计算期间有乘客进入，则控制系统刷新时间从最后一名乘客重新进行计算，直到满足预设的节能条件为止。当扶梯改变运行方向时，另一端的雷达及红外感应装置发挥同原理的作用。控制系统检测到扶梯满足预设的变频节能条件后，扶梯启动自动变频调速指令，逐渐将速度降低到0.2m/s，进入低速运行模式。此时控制系统继续计时，如果在5min（预设）之内仍然无乘客进入，扶梯自动启动间歇变频运行模式，慢慢将速度降低到0m/s，进入停止待机状态，此时电机停止转动，期间扶梯基本不耗电。当控制系统检测到扶梯入口有乘客进入时，扶梯重新启动并逐渐加速到正常速度。控制系统在预设的时间内未检测到乘客，再次进入间歇变频运行模式，形成正常运行→低速运行→间歇运行→正常运行的循环节能模式。

2.2效益分析

以某大型机场100台扶梯为例，假设每台扶梯额定功率为9KW，每天开启运行时间为18小时（航班时段为早上5：00-晚上23：00），其中6小时处于空载运行状态（保守数据）。经过计量监测，在工频状态下空载运行时的输出功率约为额定功率的30%，则100台扶梯每年空载运行时的耗电量为59.13万度（W=P*T=9KW*30%*6小时*365天*100台=59.13万度），若电费按每度0.8元计算，100台扶梯每年空载运行消耗的电费为47.3万元。如果对扶梯进行间歇运行节能优化，当扶梯空载进入间歇运行模式时基本不耗电，则每年将直接节约电费47.3万元，大概节约20%左右。对于已配置变频器的扶梯，只需进行简单的参数设置和修改控制程序，经过调试后就能实现间歇变频功能，投入的费用较少，其效益显著。由于扶梯在间歇变频运行期间处于停止待机状态，首先，相关部件不会产生运行磨损，降低了扶梯故障率，延长了使用寿命。其次，在航班结束后不再需要保障人员作关停扶梯处理，减少了保障人员工作强度，提高了设备管理效率。目前，某公共场所已对一批24小时运行的扶梯采用间歇变频模式运行，经过抽样计量监测，可以节约电费35%左右，具有较好的节能效果。

3、安全管控

根据国家质检总局官网显示，在发生的各类电梯事故原因中，违章操作占62.7%，设备缺陷占22.7%，意外占8.0%，非法使用设备占6.6%。对于公共场所的扶梯，运行安全越来越重要，如何既能做到间歇节能运行，又能做到安全管控，减少人为原因造成的安全事故，设置扶梯间歇运行功能时应遵守多项安全管控原则。

（1）出入口设置运行方向显示屏，间歇运行期间，运行方向显示屏及裙板灯应常亮。（2）间歇运行期间若有人逆向进入，立即启动低速运行模式，并发出“禁止进入”报警声，持续时间至少15s。（3）在出入口安装可以检测1.8m半径范围的雷达及红外装置，保证乘客正常速度跨入梯级踏板前，扶梯已加速到正常模式。（4）在扶梯入口处设置明显的“扶梯自动感应线”、“自动感应扶梯”等标识牌。

4、结语

采用间歇变频节能功能对公共场所扶梯运行模式进行优化，做好扶梯运行安全管控，既保障了扶梯运行安全，又最大化的降低能耗，延长使用寿命，减少故障，方便管理。