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ABB变频器在自动扶梯上的应用

 背景:随着城市地产建筑行业的迅猛发展,电梯的安装使用率越来越高。据统计,目前全国在使用的电梯数量达到50万台以上,年耗电量超过300亿千瓦时。因此如何采用高效节能的电梯控制技术,已成为电梯商家及用户十分关注的 话题。

   目前,国内安装的自动扶梯多采用单速交流电机作为主机,链轮链条式传动,梯级额定速度大多为0.5m/s。这种扶梯即使在无乘客使用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。下面将针对这种电梯的不足之处提出具体节能方案。
全自动扶梯节能改造
   在不对扶梯的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,扶梯以原有速度运行(50Hz);当无人时,扶梯减速到低速或停止运行。
   系统要求变频器启动运行平稳,加速性能好,启动转矩大,过载能力强,同时应具备当变频器调速系统出现故障时,控制系统自动切换到工频运行,保障扶梯输送功能的正常实施。所以最终经选择扶手电梯节电控制柜,普通扶梯在空载状态下的全速运转成为一种巨大的能源浪费。因此,让自动扶梯根据检测人体的红外传感器产生的信号,自动识别是否有人经过,当自动检测到空载状态一段时间后,让扶梯由全速运转减速至低速运转。通过此种方式,可以将此段时间的电能消耗减少30%~50%。当有乘客踏上自动扶梯床盖板时,扶梯可通过设置在床盖板入口处的光电感应装置自动感知乘客的到来,在乘客踏上自动扶梯前,通过扶梯专用节电柜调速控制单元达到全速运行,而不影响乘客的使用。
    扶手电梯节电系统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,实现节电的目的。改造后的扶手电梯:(1)保持原有电梯的“恒速运行”模式和增加的“变速运行”模式并存,用户可随时选择采用其中一种模式运行,当选择原有电梯“恒速运行”模式时,增加的线路完全撤出电路。这样可使用户需要选择回原有模式或新增线路需要维护时,都可方便切换,保证了电梯正常运行。(2)线路改造后,保证在任何工作模式下都能符合国家GB-16899-1997关于扶手电梯安全标准的要求。(3)“变速运行”模式运行时,电梯渐进启动或停止,速度转换平滑顺畅,舒适感好
    总的来说扶手电梯节电柜不但能够满足系统启动运行平稳、启动转矩大、过载能力强、转速调节精度高的要求;而且电机通过变频拖动,可减少机械磨损,延长使用寿命,工作更加安全可靠,调节电机转速空间大,使得系统节能效果更为显著。

     自动扶梯是商场﹑车站﹑机场普遍使用的一种载人提升设备。重庆市二郎居然之家家具城有六台自动上下扶梯,使用11kW(四级)交流电动机传动,经减速箱减速后拖动自动扶梯运转。两台扶梯一台作为上行,另一台作为下行,运行一段时间后就人为地进行交换,即上行的交换为下行,下行的交换为上行运转。在运行过程中,顾客的流量在不同时段有较大的差别,有时乘自动扶梯可能一个人也没有,由于顾客到来具有随机性,也不可能在无人乘坐时将自动扶梯停止运转,未进行调速控制的自动扶梯只能以额定速度空转,这样运行很不经济,浪费大量的电能,因此如何采用高效节能的电梯控制技术,已成为电梯商家及用户十分关注的话题。 

  目前,国内安装的自动扶梯多采用单速交流电机作为主机,配有刹车电机或刹车线圈。链轮链条式传动,梯级额定速度大多为0.5m/s。有多达15-18个安全限位开关。运行中的极大部分故障是安全回路出了故障引起的。这种扶梯即使在无乘客使用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。下面将针对这种电梯的不足之处提出具体节能方案。 

  ·全自动扶梯变频节能改造 

  在不对扶梯的安全产控制回路做任何改动的前提下,即变频器根据传感器产生的信号,在有人乘坐时,扶梯以原有速度运行(50Hz);当无人时,扶梯减速到低速或停止运行。 

  系统要求变频器启动运行平稳,加速性能好,启动转矩大,过载能力强,同时应具备当变频器调速系统出现故障时,控制系统自动切换到工频运行,保障扶梯输送功能的正常实施。所以选择了ABB LIFT扶梯专用变频器控制柜,该控制柜内部设计了工/变频切换,同时,集成了扶梯节能运行的专用控制功能???,方便用户的使用。 

  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。根据以上改造原则,从投资成本及自动化水平两方面考虑,拟使用以下变频拖动方案:采用ABB扶梯专用变频器驱动电梯主机,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)两种运行频率; 

  ·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; 

  ·有客流时,红外传感开关被触发,变频器立即加速到多段速频率2,并使电梯高速运行; 

  ·电梯高速运行时,变频器内置计时器开始计时,若在计时的时间段内再无乘客通过电梯,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; 

  ·若在计时器计时期间,有乘客重新触发光电开关,计时器将重新计时; 

  ·对电梯上行和下行,外围控制采用开关互锁,保证扶梯系统的正常工作; 

  ·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。 

  该方案示意图如下,可做上行,也可做下行,二者互锁控制:  

  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,变频器不工作,整套系统手动起停、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,系统自动切换到工频运行。 

该方案示意图如下,可做上行,也可做下行,二者互锁控制: 

电梯变频器运行控制原理图

·功能参数的设置 

 自动扶梯专用功能介绍: 

 调试过程:(需另加中间继电器做自保) 

1、E-01:设置为1,给变频器运行指令; 

2、E-16:运行频率1为电梯平常无人时低速运行的频率设定,可设为10HZ 

3、F-9运行频率2为扶梯有人时高速运行的频率设定,一般设置为50Hz; 

4、F-01:设置为5?。╔1)多段速端子定义   

6、F-03:设置为22 定时器触发端子定义 

7、F-30:设置为12 定时器时间到达 

8、E-02:设置为0 

加速时间E-13设置为1~2秒,保证客人在登上扶梯之前就加速完成;减速时间设置为5~10秒较为合适; 

·变频系统特点 

  该方案采用ABB电梯专用变频控制柜柜,在开环矢量控制模式下具有低频启动扭矩大、响应速度快等特点,在0.5Hz启动时其输出转矩可达150%额定转矩,完全能够满足电梯的工艺要求; 

  变频器的软启动功能可消除电机启动时的电流冲击; 

  变频器为容性负载,可有效改善电机的功率因数,减少无功损耗; 

  变频器具有过流、过压、过载、过热等多种电子?;ぷ爸?,并具有丰富的故障报警输出功能,可有效保证整个系统的正常运作; 

  无客流量时电梯运行速度很低,机械磨损大为降低; 

  变频拖动系统的启动、停止及速度转换过程平稳顺畅,舒适感较好。 

  有“手动”“自动”两种工作模式,在变频器出现故障的情况下,仍可按手动工作方式继续运行。

居然之家扶梯变频器运行控制

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