节能自动电梯 集体.docx

节能自动电梯 集体.docx

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节能自动电梯集体

1、活动名称

节能创意大赛

2、活动背景

在全国大力提倡绿色环保节能的背景下，各高校学生积极响应，我们作为当代大学生应背负起身上的责任，充分发挥想象力、创造力、凝聚力、组织力来创意未来低碳的生活模式，促进节能减排和生态文明建设，实现科学发展，构建和谐社会。

三、活动起源

（1）自动扶梯广泛应用于高校食堂、大型商场、超市、机场、地铁、宾馆等场合。

在工大,我们同学几乎每天每个人都会接触到一二食堂或三四食堂之间的自动扶梯,通过我们小组成员的观察:

学校食堂的自动扶梯在中午或傍晚刚下课,来食堂吃饭的同学很多的时候,乘坐右侧扶梯向上到二食堂就餐的同学很多,但就餐结束的同学却很少,而当大多数同学就餐结束时,情况又变得相反了,这也就是说总有一侧的扶梯在客流量大的时候，工作于额定的运行状态，在没有乘客时仍以额定速度运行,具有耗能大、机械磨损严重、使用寿命低等缺点。

学校三,四食堂间的自动扶梯,看得出正在运行,但并没有乘客---

四、解决方案

1.了解自动扶梯的工作原理

自动扶梯的核心部件是两根链条，它们绕着两对齿轮进行循环转动。

在扶梯顶部，有一台电动机驱动传动齿轮，以转动导链。

典型的自动扶梯使用100马力的发动机来转动齿轮。

发动机和链条系统都安装在构架中，构架是指在两个楼层间延伸的金属结构。

与传送带移动一个平面不同，链圈移动的是一组台阶。

自动扶梯最有趣的地方是这些台阶的移动方式。

链条移动时，台阶一直保持水平。

在自动扶梯的顶部和底部，台阶彼此折叠，形成一个平台。

这样使上、下自动扶梯比较容易。

自动扶梯上的每一个台阶都有两组轮子，它们沿着两个分离的轨道转动。

上部装置（靠近台阶顶部的驱动齿轮轮）与转动的链条相连，并由位于自动扶梯顶部的驱动齿轮拉动。

其他组的轮子只是沿着轨道滑动，跟在第一组轮子后面,称返回轮。

两条轨道彼此隔开，这样可使每个台阶保持水平。

在自动扶梯的顶部和底部，轨道呈水平位置，从而使台阶展平。

每个台阶内部有一连串的凹槽，以便在展平的过程中与前后两个台阶连接在一起。

其他部件如图还有:

内栏,扶手,扶手驱动器等等.

2.我们的创意思路

我们节能小组受到越来越普及的变频空调的启发,想到是否可以让自动扶梯也以这样一种方式运行:

不管哪一侧,当扶梯上承载的人多时,扶梯以低挡功率运行,当扶梯承载的人多时扶梯以高档功率运行,可以利用红外传感器或者PLC技术实现.

.

具体来说:

（1）无人乘梯时，扶梯自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行（我们认为也可以选择当无人乘梯时，扶梯自动停止的功能）;

（2）有人乘梯时，扶梯立即自动平稳过渡到额定速度运行;

（3）由于节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命;

（4）变频技术使得扶梯总是缓慢启动,如此大大降低了扶梯启动时对电网的冲击,相对延缓了整个电路的衰老.

（5）扶梯还应同时具有同比如上下梯级遗失、防驱动链断链、防逆转及故障保护输出等安全功能，让同学们的人身安全得到有效的保障.在技术方面,可通过程序内部辅助继电器的状态监控扶梯运行状态，一旦发生故障,技术人员可以迅速方便的进行有效的调试。

（6）另外,我们想出这样一种概念系统:

当上行台阶以节能运行方式运行的时候,可以利用下行台阶和乘客的重力提供一部分动力.达到节能的目的.

五、方案介绍

4.自动扶梯变频节能控制的具体方式

4.1变频非自启动（快慢循环）

4.1.1功能描述

通过增加变频器来控制扶梯运行的速度，当梯上有乘客时，扶梯以高速运行（例如额定速度），提高客流量，当乘客检测装置在一段时间内没有检测到乘客通过时，扶梯开始减速转为低速运行（例如0.2m/s，参数可设置），此时一直处于待机运行中，即为非自启动节能。

4.1.2运行状态描述

变频控制，无人时低速，有人时高速。

高速运行时间记为TQ，可通过PLC程序进行设置，具体时间根据梯的提升高度和速度而定。

4.1.3运行步骤

（1）当扶梯上电停止等待，有方向（比如上行）开始运行时，此时扶梯以低速开始节能运行进入待机等待。

（2）下机房乘客检测装置检测是否有人通过，当有人通过时，控制器内部的高速运行时间计数器（记为TC）清零，此时扶梯开始缓慢加速至高速运行。

（3）高速运行时间计数器（记为TC）开始计数，当TC

（4）当有一段时间没人乘梯即TC≥TQ时，扶梯又开始减速进入低速运行待机等待状态，如此循环往复运行。

图1自动扶梯快慢循环控制时序图

4.1.4功能实现

安装在扶梯入口处的乘客检测装置如红外传感器检测是否有人乘梯。

4.2变频自启动（快慢停循环）

4.2.1功能描述

通过增加变频器来控制扶梯运行的速度，当梯上有乘客时，扶梯以高速运行（例如额定速度），提高客流量，当乘客检测装置在一段时间内没有检测到乘客通过时，扶梯开始减速转为低速运行（例如0.2m/s，参数可设置），当乘客检测装置在一段时间内又没检测到乘客乘梯时，扶梯开始进入停止运行等待状态，即为自启动节能。

4.2.2运行状态描述

变频控制，长时间无人乘梯时停止，有人乘梯时高速运行。

高速运行时间记为TQ，低速运行时间TS，两个参数可通过PLC程序进行设置，具体时间根据梯的提升高度和速度而定。

4.2.3运行步骤

（1）当扶梯上电停止等待，有方向（比如上行）开始运行时，此时扶梯进入上行停止等待运行中。

（2）下机房光电检测装置检测是否有人通过，当有人通过时，控制器内部的高速运行时间计数器（记为TC）清零，此时扶梯开始缓慢加速至高速运行。

（3）高速运行时间计数器（记为TC）开始计时，当TC

（4）当有一段时间没人乘梯即TC≥TQ时，扶梯开始减速进入低速运行状态中。

（5）低速运行时间计数器（记为TSC）开始计时，当TSC

（6）当一段时间内没人乘梯即TSC≥TS时，扶梯停止运行进入等待中，如此循环往复运行。

图2自动扶梯快慢停循环控制时序图

4.2.4功能实现

安装在扶梯入口处的乘客检测装置检测是否有人乘梯。

但是为了确保乘客的安全，自启动的扶梯，应在该使用者走到梳齿相交线之前启动运行，故乘客检测装置应满足以下要求：

（1）检测装置应满足的要求

•光束,应设置在梳齿相交线之前至少1.3m外;

•触点踏垫，其外缘应设置在梳齿相交线之前至少1.8m处，沿运行方向的触点踏垫长度至少为0.85m。

施加在其表面为25mm2的任何点上的载荷达到150N之前就应作出响应。

（1）在实际设计时可选择

•安装在扶手进出口处的光电漫发射装置;

•安装在盖板进口处的光柱;

•安装在盖板下的踏垫自启动装置来实现.本系统设计时选择光电漫反射装置，能够确保每一个从不同方向走过来的乘客都能被有效的探测到，从而实现自启动的功能。

5.系统设计

5.1控制系统组成

图3控制系统框图

由图3可知，该系统主要由以下几部分组成：

电源、PLC、变频器等。

PLC是控制系统的核心，PLC根据输入的光电信号是否有效确定高速运行指令的输出，变频器根据PLC的高速运行指令控制扶梯的运行速度，完成扶梯的快慢及快慢停循环运行。

6系统设计

6.1变频控制主电路

图4变频控制主回路

图4示出主回路主要由主空开ZK、相序保护继电器JXW、安全接触器JAQ、运行接触器JYX、主电机MT等组成。

6.2PLC输入输出口分配

附表输入输出口分配表

6.3运行控制回路

图5为运行控制回路。

扶梯的运行控制由PLC与变频器一起完成。

下面以变频非自启动（快慢循环）为例介绍扶梯节能运行工作原理:

变频器实时监测PLC的输出信号，从而决定扶梯的下一步运行。

例如

（1）扶梯的方向控制：

当变频器的端子DI1接收到PLC的信号时，输出正转，扶梯实现上行运行;反之，端子DI2有效时，输出反转，扶梯实现下行运行。

（2）高速运行的控制：

变频器内预先设定好多段速控制的速度频率，扶梯以节能低速待机运行时，只有运行接触器（JYX）吸合，当PLC检测到光电信号时，输出高速运行指令信号，此时高速运行接触器（VN）吸合，变频器端子DI3有效，扶梯立即平稳的加速到设定频率高速运行。

6.4.2节能时间的控制

图7节能时间的子程序

快车运行保持时间，可由上述计数器设定，从而能够满足不同提升高度和速度的扶梯使用（见图7）。

6.5试验数据

为了验证本系统的节能效果，可选择某现场进行测试。

现场曳引电机功率为7.5kW，对比变频节能控制与普通控制的扶梯电量消耗。

扶梯有乘客使用与空载运行时，各测试4个小时。

实际测试下来采用节能的扶梯，满载运行时，耗电25.3kWh，而使用普通控制扶梯耗电26kWh;空载运行时，耗电1.8kWh，而使用普通控制扶梯耗电8.4kWh。

从这个实例可以看出，变频节能控制的扶梯比普通控制的扶梯节能22%。

而如果采用无人乘梯时让扶梯停下来，与改造之前相比可节能约30%。

实际使用中，如果扶梯慢下来或者停下来的时间越长，节能效果越明显。

6、经费预算

约两万，从长久考虑，节约省钱