但这样的计算结果与实际的测量结果存在较大的误差,通过查阅有关文献资料得知,这其中存在一个0.7的系数关系。0.7这个系数代表的就是在扶梯上的乘客是否走动的百分比。如果向上走动,乘客在扶梯上花费的时间较短,因此消耗的能量较少;如果向下走动,则返回的能量较少。因此,计算可变能耗时必须考虑走动系数,一般都取0.7,但更详细的分析表明对于上行或下行及高峰或非高峰等不同情况,应取不同的值,走动系数变化范围为0.7~1[21]。
经过上述分析得到可变能耗的公式:
上行扶梯: (2.4)
下行扶梯: (2.5)
其中: (kW•h)为可变能耗、m为乘客体重(一般取60kg)、g( )为重力加速度、H(m)为扶梯上乘客变化的高度、N(个)为乘客数量、k为走动系数(一般取0.7)、V(m/s)为扶梯运行速度。
下面用一个计算实例来进一步分析此公式。有一部向下运行的自动扶梯,其运行速度为0.5 m/s,提升高度为18m,,每天运行20h,共运送乘客26000人次;设走动系数为1,固定能耗为467.6kW•h。
可变能耗: 因为 (2.6) 所以 (kW•h)
从上诉计算结果可知,由于本扶梯采用滑动轴承,又是大提升高度,固定能耗比较大,所以影响能耗的主要因素是固定能耗,其中可变能耗是固定能耗的15%~20%[22]。所以要提高扶梯的节能水平可以从降低其固定能耗出发。从上诉分析可知,影响固定能耗的主要因素有以下三方面:机械特性、提升高度、运行速度。当一部扶梯安装调试完毕,投入使用后,其机械特性和提升高度就确定了,所以真正影响日常使用中的扶梯的固定能耗的因素只有运行速度了。而分析影响可变能耗的因素可以得出,对于投入使用的扶梯而言,其运行方向是固定不可变的,乘客是扶梯服务的对象,数量是根据使用场所客流量而定,载客所消耗的能量是不可避免的。所以最后只能从控制方式出发,设计出更具适应性的控制方式,以便在一定程度上减少扶梯的可变能耗。
如图2-5所示,直观的反应了带能量回馈系统的上下行扶梯实际能耗(总能耗)和乘客人数的一般关系。
图2-5 实际能耗(总能耗)与乘客人数关系图
2.3 节能控制技术分析
目前来说主要的扶梯节能控制方法有四种,即自动调节电压法、“自动重新启动”运行模式、△-Y切换法、自动变频法[20]。
2.3.1 自动调节电压法
根据三相异步电动机负载的大小,利用新型节能器自动及时地调节电动机的工作电压,使之能耗达到最小。新型节能器是按电量的有效值来检测电动机的功率因数的,并应用瞬时检测技术在电动机全部运行时间内对其各相的电压、电流的大小以及相位进行检测,据此来调节电动机端电压,使电动机在不同负载情况下都运行在最佳状态,其功率因数和效率都得到一定的提高,能耗也变得最少。这种方法可以应用在不同场合,不受人流量大小的限制。但是这里的控制方法需要专门的变流装置,增加了系统的复杂性,而且不能在空载时长期低速运行,由于低速运行时,转差率会增大,消耗在转子电路的转差功率增大,会导致电动机发热严重,影响其正常工作,如图2-6恒转矩负载变压调速图,图中 ,对于泵类负载,在不同电压下的稳定运行点为 、 、 。加之此方法对电源波形有干扰、扶梯主电动机工作电流不好掌握的技术难题,实际上大部分所谓的相控节电技术并没有做到真正的合理化。 PLC智能信息处理的扶梯节能控制系统设计与开发(6):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_1689.html