紅外系統和變頻器在自動扶梯中的應用

葉建鋒 李秋

(金華特種設備檢測中心,浙江金華 321000)

紅外系統和變頻器在自動扶梯中的應用

葉建鋒 李秋

(金華特種設備檢測中心,浙江金華 321000)

近10年來,自動扶梯在商城以及城市地鐵、高鐵等眾多建設中的使用率越來越高。自動扶梯是商場﹑車站﹑機場普遍使用的一種載人提升設備。我國安裝的自動扶梯多把單速交流電機作為主機,梯級額定速度大多為0.5m/s,鏈輪鏈條式傳動。 這種扶梯即使在無乘客使用時仍以額定速度運行,具有機械磨損嚴重、使用壽命低、耗能大等缺點。擬將針對這種電梯的不足之處提出節能方案。

紅外系統 變頻器 自動扶梯

1 自動扶梯節能常用控制方式

常見有兩種控制方式：高速-低速運行方式；工頻-停止運行方式。

(1)在電梯首尾處各安裝一對紅外傳感器開關，設置主頻率(低速)、多段速頻率(高速)兩種運行頻率；乘客通過電梯時，紅外傳感器開關被觸發并輸出開關信號到變頻器；有客流時，紅外傳感開關被觸發，變頻器立即加速到多段速頻率，并使電梯高速運行；電梯高速運行時，變頻器內置計時器開始計時：若在設定的時間段期間，無乘客通過電梯，計時結束后變頻器將自動切換到主頻率，扶梯低速運行；若在計時器計時期間，有乘客重新觸發紅外傳感器開關，計時器將重新計時。

對電梯外圍控制，上行和下行采用開關互鎖，保證扶梯系統的正常工作。為消耗扶梯下行或者制動過程產生的多余能量，需在變頻器上加裝制動電阻。

(2)設置主頻率(50hz)運行、停止兩種狀態。同樣在電梯首尾處各安裝一對紅外傳感器開關，乘客通過電梯時，紅外傳感器開關被觸發并輸出開關信號至變頻器；有客流時，紅外傳感器開關被觸發，變頻器立即加速到主頻率，并使電梯以工頻運行；電梯工頻運行時，變頻控制器內置計時器開始計時：若在給定的時間段內再無乘客通過電梯，計時結束后變頻器將自動停止，電梯不再運行，直到再一次檢測到紅外觸發信號。若在計時器計時期間，有乘客重新觸發紅外傳感器開關，計時器將重新計時。

為消耗扶梯下行或者制動過程產生的多余能量，需在變頻控制器上加裝制動電阻。另外在扶梯上下兩端應加裝上下行標識，這種工頻-停止的控制方式節能效果十分顯著。

2 自動扶梯節能改造

在正常使用不對扶梯的產生任何負面影響的前提下，變頻器根據傳感器產生的信號，在有人乘坐時，扶梯以原有速度運行；當無人時，扶梯減速到低速或停止運行。系統要求變頻器啟動運行平穩，啟動轉矩大，過載能力強，加速性能好，當變頻器調速系統出現故障時，控制系統自動切換到工頻運行，保障扶梯輸送功能的正常實施。對于客用自動扶梯，一般使用高峰期出現在下午及晚間時段，其余時段使用率較低，具有相當節能空間。根據以上改造原則，從投資成本及自動化水平兩方面考慮，將使用以下變頻拖動方案：采用iAStar專用變頻器驅動電梯主機，變頻器采用多段速控制模式，并設置主頻率(低速)、多段速頻率1(高速)兩種運行頻率；

(1)在電梯首尾處各安裝一支紅外傳感器開關，乘客通過電梯時，紅外傳感器開關被觸發并發出開關信號給變頻器；(2)有客流時，紅外傳感開關被觸發，變頻器立即加速到多段速頻率2，并使電梯高速運行；(3)電梯高速運行時，變頻器內置計時器開始計時，若在計時的時間段內再無乘客 通過電梯，計時結束后變頻器將自動切換到多段速頻率1，進行低速運行；(4)若在計時器計時期間，有乘客重新觸發光電開關，計時器將重新計時；(5)對電梯上行和下行，外圍控制采用開關互鎖，保證扶梯系統的正常工作；(6)為消耗下行，或者制動過程產生的多余能量，需在變頻器上加裝制動電阻。

該方案可做上行，也可做下行，二者互鎖控制： 電機的電路上都加裝了“市電”、“節電”接觸器，這樣可以有“自動”、“手動”兩種工作模式選擇：手動模式下，變頻器不工作，整套系統手動起停、工頻運行；自動模式下，電機由變頻器直接拖動，變頻運行。當出現故障，系統自動切換到工頻運行采用變頻器技術對傳統扶梯的控制系統進行節能改造，具有調速性能好、節能效果顯著、運行安全可靠等優點，是當今社會節能降耗、提高效率的有效手段。

3 自動扶梯外部改造

在不改變扶梯原有的安全檢測系統，保留扶梯原有的啟停控制方式，盡可能的保持原線路的完整性。針對客戶的要求，我們采用以下改造方案：

在扶梯上下兩端各裝一對立桿，此桿用來安裝固定紅外感應開關和扶梯上下行指示標識。另外在扶梯上端對桿上還要安裝一對鑰匙開關，一個是節電和市電模式切換開關，另一個是上行、停止、下行模式選擇開關。當節電/市電切換開關選擇市電時，自動扶梯 開、停、上下行方式與未改造前一致。當節電/市電開關選擇節電時，扶梯自帶啟動開關、上下行開關無效，此時扶梯運行方向由安裝在立桿上的上行/停止/下行開關來選擇控制。扶梯由紅處感應開關啟動。當有人走上扶梯時，首先會觸發紅外傳感器開關。當系統檢測到紅外傳感器開關信號時，電梯就會被啟動，并開始計時。在計時期間，如果有第二個人走上扶梯，系統會重新計時，直到設定時間結束，電梯便會自動停機。這樣實現了“人來自啟，人去自停”的運行模式，使扶梯顯得更加人性化。

4 扶梯安裝改造的外圍控制電路

主要是實現節電模式與旁路模式的切換功能；在處理紅外傳感器開關信號時，我們用中間繼電器進行了防干擾處理。紅外傳感器開關在被觸發后，輸出的是開關信號，如果直接傳送給控制器易產生干擾信號導致扶梯誤動作。因此，將開關信號轉化為控制中間繼電器，在終端再轉化為開關量信號，很大程度上降低了干擾對扶梯的影響。

5 結語

自動扶梯進行紅外傳感器和變頻器節能改造后，使扶梯機械部件的磨損大大下降和扶梯維護費用減少。用電環境得到了凈化，降低了噪音。變頻技術的采用，大大降低了扶梯啟動時對電網的沖擊；變頻器的使用可有效改善電網的功率因數，降低無功損耗。改造中未改變自動扶梯原系統的安全條件，變頻器投入后使得改造后的扶梯系統更安全、更可靠。

[1]劉旭明.基于變頻器的自動扶梯節能系統設計[J].制造業自動化,2011(17).

[2]秦樂,顧德仁.自動扶梯節能運行改造方案[J]. 起重運輸機械,2011(12).

[3]陳育斌.自動扶梯節能運行控制系統設計[J].長江大學學報(自然科學版)理工卷,2010(02).

[4]朱士祥.變頻自動扶梯節能原理及效果分析[J]. 科技資訊,2010(22).