自動扶梯變頻應用方案
一、概述：
自動扶梯和自動人行道在酒店、商場、地鐵、火車站、寫字樓、會館、機場等場所應用較多，在方便顧客和提高服務質量等方面起到了相當重要的作用。但由于其使用場合的特殊性，部分扶梯經常處于空轉的狀態，這必將浪費大量的電能，同時也使扶梯部件（如電機、減速箱、扶手帶等）產生不必要的磨損及疲勞損傷。目前自動扶梯主要以液力偶合器調速或恒速為主。但因工業現場原因，使用和維護存在許多問題，經常需要維護，效率低。經常因堵轉等故障造成停機，甚至燒毀電機。隨著電力電子技術和計算機技術的發展，交流電動機變頻技術以可靠耐用、自動化控制功能豐富等特點提高了運行可靠性和控制精度，保護全面，綜合節電效果好，控制接口豐富簡單，并具有計算機通訊接口，可方便地與微機控制系統或過程控制系統相連接，在軟件支持下可進一步升級到計算機監控而無須另外的硬件投資。目前變頻技術已廣泛應用于國內冶金、煤礦、電力、機械、化工等行業。
二、運行原理
我們知道，由于能源和電力資源的匱乏，自動扶梯在空載狀態下的運轉成為一種巨大的浪費。因此，我們設想，如果能讓自動扶梯自動檢測到空載狀態一段時間后，指令扶梯由全速運轉減速至半速運轉。在人員進出相對不頻繁的場所，基于上述思想，自動扶梯檢測到空載狀態一段時間后，將由全速運轉逐漸減速直到停止運轉，這樣便可實現節省電能達30%～50%左右。當有乘客踏上自動扶梯床蓋板時，扶梯可通過設置在床蓋板入口處的光電感應裝置自動感知乘客的到來，開始全速運轉。
三、全自動扶梯節能改造案例
1、改造原則
在不對扶梯的正常使用產生任何負面影響的前提下，引入無速度傳感器矢量變頻調速的概念。即變頻器根據傳感器產生的信號，在有人乘坐時，扶梯以原有設計速度運行；當無人乘坐時，扶梯減速或停止運行。
2、變頻器的作用
主要作用是用來調整扶梯轉速，啟動和運行平穩，在無人時，經過延時，系統自動轉入爬行運行，以達到節能的目的。將扶梯入口處安裝光電開關，有乘客時光電開關發出信號，扶梯經變頻調速至額定速度，當全部乘客離開扶梯后，扶梯又自動進入低速運行狀態待客。節省電能、減少機械磨損、延長使用壽命。
四、變頻器的選型
系統要求啟動運行平穩，無抖動，要求變頻器啟動轉矩大，過載能力強。KV2000變頻器能夠提供足夠的輸出轉矩，且過載能力強，轉速調節精度高，在開環時速度誤差能達到<0.5%，轉矩響應時間短<10ms。
完全能夠滿足該系統的要求。
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
KV2000無速度傳感器矢量變頻器功能強大，我們利用內置的TMIA功能，便可實現系統的自動檢測，實現PLC的刷新功能，減少PLC的購置費用及編程的工作量。
當KV2000的任何一個數字輸入端子Xn被指定TMIA功能的時候，可選擇Y1或Y2或TA、TC，當成TMOA的輸出功能；再加上內含的計時（/計數）器模塊便構成了一個延時斷開繼電器。其延時之時間長短由F071決定。
當輸入 TMIA ON的時候，輸出TMOA也立刻ON。而當 TMIA OFF之后，TMOA必須經過F071所定義之時間才能 OFF。
FWD
Y1
X1
COM
信號檢測
KV2000變頻器控制線路
KV2000內含計時（/計數）器功能。當數字輸入端子X2和X4選擇模式28的時候，該計時（/計數）器功能一定被當成計數器使用；否則當成計時器使用。
KV2000變頻器的全自動計時功能
六、系統功能
1、調速范圍寬，綜合節電效果好。與傳統相比節電10-30%。
2、自動化程度高，應用豐富靈活。具備強大的面向工程的可編程能力，根據客流量的大小自動調節電機轉速。
3、減少機械磨損、減少維護量。變頻器具備自動軟啟動功能，減小了啟動沖擊電流。
4、電源容量降低，自動扶梯有時要多臺電機同時起動，當電源容量不足時需要考慮順次起動。采用變頻器，可在低頻（3HZ以下）起動，所以即使與變頻器容量相當的多臺電機同時起動，起動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。與采用工頻電網相比，容量可以降低。
5、保護功能全面，有利于安全生產，可靠、耐用。
具備過電壓、過電流、欠電壓、過載、電機過熱、短路、缺相、堵轉（獨有功能）等自動保護功能和自動再試轉功能，減少意外停機和故障停機次數。并可自動顯示故障原因。
6、技術數據：
過壓跳閘：1.3Vmax
欠壓跳閘：0.65Vn
啟動轉矩：200%Tn
過載能力：150% 1min
電機堵轉：可編程自整定可調
7、具備九路開關量輸入，可作為啟停、連鎖保護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、故障顯示、運行狀態等。
8、自動優化電機電流。
9、頻率設定具有手動和自動兩種方式。
10、變頻器附帶直流電抗器，功率因數可提高到0.98。
七、自動扶梯的變頻節能運行特點
根據對位于深圳市某超級市場的多部國外品牌多部自動扶梯的變頻節能改造后的可靠性考驗結果，驗證了該技術具有功能強、改造工作量小等優點。
1、無人乘梯時：保證扶梯自動平穩過渡到節能運行，以1/5額定速度運行。（可以選擇當無人乘梯時，扶梯自動停止的功能）；
2、有人乘梯時：保證扶梯自動以節能速度平穩過渡到額定速度運行，實際測量時得到了驗證；
3、扶梯空載時以節能速度模式運行，電流僅為空載時額定速度運行電流的1/3。
4、檢修運行時：扶梯系統以1/2額定速度運行，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點動停止不及時的不足。
5、由于無人乘梯時節能運行時速度很低，機械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。 6、變頻技術的采用大大降低了扶梯啟動時對電網的沖擊，采用變頻器可有效改善電網的功率因數，降低無功損耗。
7、改造中充分考慮了變頻系統與原系統的并存，便于系統故障時相互切換，不影響用戶的使用。
8、改造中借用了原系統的安全條件，加上變頻器自身的安全環節使得改造后的系統安全性更可靠。
9、扶梯節能改造的設備費用與電能節約和機械磨損的費用相比，投入不大，短期內即可收回投資，因此扶梯變頻節能安全改造技術的研制使用成功，對于提高現有扶梯安全節能，具有顯著的經濟效益和社會效益。
八、結束語
1、節電明顯：扶梯電機所帶負載為恒轉矩負載，由于無人時扶梯電機的轉速降為正常轉速的一半，所以此時電機功率降為原來的一半。
2、減少磨損：由于轉速下降，使機械部件的磨損大大下降和扶梯維護費用成倍減少。
3、安全可靠：由于使用了KV2000高性能的變頻調速器，除原有的電機保護功能外，由于電機轉速的降低，可大幅度降低電機的溫升，使電機的工作更加安全可靠。
自動扶梯和自動人行道在酒店、商場、地鐵、火車站、寫字樓、會館、機場等場所應用較多，在方便顧客和提高服務質量等方面起到了相當重要的作用。但由于其使用場合的特殊性，部分扶梯經常處于空轉的狀態，這必將浪費大量的電能，同時也使扶梯部件（如電機、減速箱、扶手帶等）產生不必要的磨損及疲勞損傷。目前自動扶梯主要以液力偶合器調速或恒速為主。但因工業現場原因，使用和維護存在許多問題，經常需要維護，效率低。經常因堵轉等故障造成停機，甚至燒毀電機。隨著電力電子技術和計算機技術的發展，交流電動機變頻技術以可靠耐用、自動化控制功能豐富等特點提高了運行可靠性和控制精度，保護全面，綜合節電效果好，控制接口豐富簡單，并具有計算機通訊接口，可方便地與微機控制系統或過程控制系統相連接，在軟件支持下可進一步升級到計算機監控而無須另外的硬件投資。目前變頻技術已廣泛應用于國內冶金、煤礦、電力、機械、化工等行業。
二、運行原理
我們知道，由于能源和電力資源的匱乏，自動扶梯在空載狀態下的運轉成為一種巨大的浪費。因此，我們設想，如果能讓自動扶梯自動檢測到空載狀態一段時間后，指令扶梯由全速運轉減速至半速運轉。在人員進出相對不頻繁的場所，基于上述思想，自動扶梯檢測到空載狀態一段時間后，將由全速運轉逐漸減速直到停止運轉，這樣便可實現節省電能達30%～50%左右。當有乘客踏上自動扶梯床蓋板時，扶梯可通過設置在床蓋板入口處的光電感應裝置自動感知乘客的到來，開始全速運轉。
三、全自動扶梯節能改造案例
1、改造原則
在不對扶梯的正常使用產生任何負面影響的前提下，引入無速度傳感器矢量變頻調速的概念。即變頻器根據傳感器產生的信號，在有人乘坐時，扶梯以原有設計速度運行；當無人乘坐時，扶梯減速或停止運行。
2、變頻器的作用
主要作用是用來調整扶梯轉速，啟動和運行平穩，在無人時，經過延時，系統自動轉入爬行運行，以達到節能的目的。將扶梯入口處安裝光電開關，有乘客時光電開關發出信號，扶梯經變頻調速至額定速度，當全部乘客離開扶梯后，扶梯又自動進入低速運行狀態待客。節省電能、減少機械磨損、延長使用壽命。
四、變頻器的選型
系統要求啟動運行平穩，無抖動，要求變頻器啟動轉矩大，過載能力強。KV2000變頻器能夠提供足夠的輸出轉矩，且過載能力強，轉速調節精度高，在開環時速度誤差能達到<0.5%，轉矩響應時間短<10ms。
完全能夠滿足該系統的要求。
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
KV2000無速度傳感器矢量變頻器功能強大，我們利用內置的TMIA功能，便可實現系統的自動檢測，實現PLC的刷新功能，減少PLC的購置費用及編程的工作量。
當KV2000的任何一個數字輸入端子Xn被指定TMIA功能的時候，可選擇Y1或Y2或TA、TC，當成TMOA的輸出功能；再加上內含的計時（/計數）器模塊便構成了一個延時斷開繼電器。其延時之時間長短由F071決定。
當輸入 TMIA ON的時候，輸出TMOA也立刻ON。而當 TMIA OFF之后，TMOA必須經過F071所定義之時間才能 OFF。
FWD
Y1
X1
COM
信號檢測
KV2000變頻器控制線路
KV2000內含計時（/計數）器功能。當數字輸入端子X2和X4選擇模式28的時候，該計時（/計數）器功能一定被當成計數器使用；否則當成計時器使用。
KV2000變頻器的全自動計時功能
六、系統功能
1、調速范圍寬，綜合節電效果好。與傳統相比節電10-30%。
2、自動化程度高，應用豐富靈活。具備強大的面向工程的可編程能力，根據客流量的大小自動調節電機轉速。
3、減少機械磨損、減少維護量。變頻器具備自動軟啟動功能，減小了啟動沖擊電流。
4、電源容量降低，自動扶梯有時要多臺電機同時起動，當電源容量不足時需要考慮順次起動。采用變頻器，可在低頻（3HZ以下）起動，所以即使與變頻器容量相當的多臺電機同時起動，起動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。與采用工頻電網相比，容量可以降低。
5、保護功能全面，有利于安全生產，可靠、耐用。
具備過電壓、過電流、欠電壓、過載、電機過熱、短路、缺相、堵轉（獨有功能）等自動保護功能和自動再試轉功能，減少意外停機和故障停機次數。并可自動顯示故障原因。
6、技術數據：
過壓跳閘：1.3Vmax
欠壓跳閘：0.65Vn
啟動轉矩：200%Tn
過載能力：150% 1min
電機堵轉：可編程自整定可調
7、具備九路開關量輸入，可作為啟停、連鎖保護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、故障顯示、運行狀態等。
8、自動優化電機電流。
9、頻率設定具有手動和自動兩種方式。
10、變頻器附帶直流電抗器，功率因數可提高到0.98。
七、自動扶梯的變頻節能運行特點
根據對位于深圳市某超級市場的多部國外品牌多部自動扶梯的變頻節能改造后的可靠性考驗結果，驗證了該技術具有功能強、改造工作量小等優點。
1、無人乘梯時：保證扶梯自動平穩過渡到節能運行，以1/5額定速度運行。（可以選擇當無人乘梯時，扶梯自動停止的功能）；
2、有人乘梯時：保證扶梯自動以節能速度平穩過渡到額定速度運行，實際測量時得到了驗證；
3、扶梯空載時以節能速度模式運行，電流僅為空載時額定速度運行電流的1/3。
4、檢修運行時：扶梯系統以1/2額定速度運行，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點動停止不及時的不足。
5、由于無人乘梯時節能運行時速度很低，機械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。 6、變頻技術的采用大大降低了扶梯啟動時對電網的沖擊，采用變頻器可有效改善電網的功率因數，降低無功損耗。
7、改造中充分考慮了變頻系統與原系統的并存，便于系統故障時相互切換，不影響用戶的使用。
8、改造中借用了原系統的安全條件，加上變頻器自身的安全環節使得改造后的系統安全性更可靠。
9、扶梯節能改造的設備費用與電能節約和機械磨損的費用相比，投入不大，短期內即可收回投資，因此扶梯變頻節能安全改造技術的研制使用成功，對于提高現有扶梯安全節能，具有顯著的經濟效益和社會效益。
八、結束語
1、節電明顯：扶梯電機所帶負載為恒轉矩負載，由于無人時扶梯電機的轉速降為正常轉速的一半，所以此時電機功率降為原來的一半。
2、減少磨損：由于轉速下降，使機械部件的磨損大大下降和扶梯維護費用成倍減少。
3、安全可靠：由于使用了KV2000高性能的變頻調速器，除原有的電機保護功能外，由于電機轉速的降低，可大幅度降低電機的溫升，使電機的工作更加安全可靠。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
服務咨詢