自动扶梯正反向载荷集中驱动节能方法
自动扶梯正、反向载荷平衡节能集中驱动方法
抚顺市特种设备监督检验所 杨鹏 （113006）
摘要：本文提出了自动扶梯集中驱动方法。论述了并排平行布置安装的两台自动扶梯，使用一台驱动主机，通过反向器集中驱动两台自动扶梯等速、反向运行，利用下行载荷平衡上行载荷，充分利用能源和降低造价的问题。
关键词：自动扶梯 正、反向载荷 集中驱动 平衡节能
Escalator positive and negetive load energy balance Focus-driven approach
Fushun Supervision and Inspection and the special equipment
Yang Peng(113006)
Abstract: In this paper, Escalator Focus-driven approach. Discusses the parallel arrangement of side-by-side installation of two escalators the parallel arrangement of side-by-side installation of two escalators, Drive using a mainframe, Concentrate on driving the adoption of the reverse two devices escalator Velocity, reverse operation, Load balance the use of downlink uplink load, Make full use of energy and reduce the cost of the problem.
Key words: escalator; positive and negetive load; energy balance; Driven approach focused
目前，自动扶梯已成为地铁、大型火车站、机场、超市等客流量较大的场所重要公共交通工具，如果没有自动扶梯，上述场所几乎不能正常运行。在给人们带来方便和效益的同时，自动扶梯的耗电也是使用单位普遍关心的问题。目前的自动扶梯不论何种布置方式，都是一梯一套驱动系统，即单机独立驱动；存在如下不足：
造价较高；
2）没有考虑利用下行载荷能量平衡上行载荷、节约能源的问题。
《中华人民共和国节约能源法》中规定：“对高耗能的特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管”；国家质检总局质检特函【2007】29号文件提出，要对锅炉、换热压力容器、电梯等高耗能特种设备实行能效测试，加强特种设备使用环节的节能监管。随着“节能减排”基本国策的逐步深入落实，各种节能技术措施已广泛使用，如永磁同步曳引机、变频技术等电气节能技术在电梯、自动扶梯上的应用，已取得显著的节能效果。为进一步节约能源，本文根据能量平衡原理提出上行、下行并排安装的两台自动扶梯正、反向载荷平衡节能集中驱动方法，供业内同行参考。
方案A 驱动链传动集中驱动方案
方案A的原理图如图3所示。
将两台并排平行布置安装（见图1）、传统自动扶梯（见图2）使用反向器(见图4)将两台自动扶梯联接为一套联体驱动系统，其他零、部件及安装方法与传统的自动扶梯相同。使两台自动扶梯共用一套驱动装置和电控系统，使用一套驱动主机同时驱动两台自动扶梯的梯级做等速、反向运行。
驱动能量传递如下流程图：
图1 两台并排平行布置安装的自动扶梯简图
图2传统的链传动自动扶梯驱动原理图
1-控制柜；2-驱动主机；3-主动链轮；4-驱动链条；5-主轴驱动链轮；6-扶手带驱动轴驱动链轮；7-驱动主轴；8-梯级牵引链轮；9-扶手带驱动轮；10扶手带压紧装置；11-扶手带驱动轴；12梯级牵引链条；13-梯级；14-扶手带；15-扶手带驱动轴驱动链
图3 驱动链传动集中驱动原理图
2-永磁同步电动机；3-主动链轮；4-驱动链；5-从动链轮；
6-扶手带驱动轴驱动轮；7-驱动主轴；8-梯级牵引链轮；16-附加制动器；17-主轴支撑；18-反向器；19-制动器；20-盘车手轮。
本方案包括传统的两台平行对称布置安装的上行、下行自动扶梯,由控制柜中的控制器1控制驱动电动机2，驱动电动机2的输出轴与反向器垂直主动轴同轴，反向器水平输出轴安装驱动链轮3，驱动链轮3通过驱动链4带动从动链轮5，从动链轮5和扶手带轴驱动链轮6、梯级牵引链轮8都固定在驱动主轴7上，扶手带驱动轴驱动链轮6通过扶手带轴驱动链15带动扶手驱动轮9，扶手驱动轮9带动扶手带14，梯级13由梯级牵引链轮8通过梯级牵引链条12带动。
换向机构减速比i换=1～5；链传动减速比i链=1～5
总减速比i总=i换i链；
i总、i换、i链可根据自动扶梯不同运行速度、梯级牵引链轮节圆直径和电动机转速选取。
反向器原理图如图4所示。
圆锥齿轮Z1齿数=圆锥齿轮Z3齿数；圆锥齿轮Z2齿数=圆锥齿轮Z4齿数；i换=
（表示两扶梯驱动主轴转速相同、转向相反）。
上述驱动方式使两台自动扶梯节省一套驱动主机和控制系统。两台自动扶梯的安全装置与传统的自动扶梯相同，其安全回路串联在一起，以确保安全；两台扶梯上、下入口处的变频器的有人乘梯自动启动、无人乘梯减速慢行或停止功能传感器并联，以实现变频调速节能功能。
图4三轴圆锥齿轮反向器原理图
方案B：行星齿轮减速、通过反向器联结两梯主轴，实现集中驱动
方案B的原理图如图5所示.
将驱动装置布置在两台自动扶梯驱动机房之间，使用一台驱动电动机2，通过行星齿轮减速机构20和圆锥齿轮换向机构19联接两台自动扶梯驱动主轴，组成一套驱动系统。换向机构19的两端分别通过联轴器18连接两扶梯的驱动主轴7，扶梯两侧的梯级牵引链轮8和扶手带驱动轴的驱动链轮6都固定在驱动主轴7上，在外侧的梯级传动链轮8上装有附加制器16。该驱动系统同时驱动两台自动扶梯的主轴，使梯级做上行、下行运动。在驱动主机2上安装有制动器21和盘车手轮22。驱动能量传递如下流程图：
行星齿轮减速比i行=7～13；换向机构减速比i换=1～6；
圆锥齿轮齿数Z1 = Z3；圆锥齿轮齿数Z2 = Z4；
（表示两扶梯驱动主轴转速相同、转向相反）。
总减速比i总=i行i换；
i总、i行、i换可根据扶梯不同运行速度、梯级牵引链轮节圆直径和电动机转速选取；
例如：当扶梯额定运行速度为0.5m/s，我们选用额定转速n=525r/min的电动机，太阳轮齿数Za=15,内齿圈齿数Zb=81,行星齿轮齿数Zc=32;圆锥齿轮齿数Z1= Z3=15,圆锥齿轮齿数Z2= Z4=88，梯级驱动链轮节圆直径D=0.68344m等参数时，则
总减速比i总=（＋1）=（＋1）×=37.54666
扶梯运行速度V==0.50037m/s
与额定速度绝对误差仅为0.37‰。
上述实施方式使两台自动扶梯节省一套驱动主机和控制系统，节省两套驱动链传动装置和驱动链断链保护装置。两台自动扶梯其它安全装置与传统的自动扶梯相同，其安全回路串联在一起，以确保安全。
图5 行星齿轮减速、反向器驱动两梯主轴集中驱动方案原理图
2-电动机；6-扶手带驱动轴驱动链轮；7-驱动主轴；8-梯级牵引链轮；16-附加制动器；17-主轴支撑；18-联轴器；19-反向器；
20-行星齿轮减速器；21制动器；22盘车手轮
由于反向器(机构)将两台自动扶梯的驱动系统联结起来，两梯做等速反向运行，使上行载荷与下行载荷相对平衡，此平衡相当于曳引驱动电梯的对重侧重量与轿厢侧重量的平衡关系，平衡载荷在0～Qn（额定载荷）之间变化。由于上行载荷与下行载荷相对平衡，从而降低了驱动能量，达到节能目的。当上行载荷与下行载荷相差较小时，驱动主机只需输出很小的能量即可使上、下行梯级正常运行; 当上行载荷与下行载荷相等达到平衡时，驱动主机只需输出克服摩擦力所需的功率，此功率不到额定功率的30%。方案A使两台扶梯省略一台驱动主机和控制系统。方案B除省略一台驱动主机和控制系统外，还省略了两套链传动驱动装置和两套断链保护装置。上述各方案的安全回路串接在一起，以确保安全。上述驱动方法使原有两台传统自动扶梯节省一套驱动装置和控制装置，比两台自动扶梯独立使用可节能40%以上。如再采用变频调速方式控制自动扶梯节能运行，使扶梯具备平稳启动、节能运行和检修运行功能，则总体节能效果可达60%以上，并且降低了造价。如平行安装
的自动扶梯都应用上述方法设计、改造，则每年取得的经济效益将是极为可观的。
上述拙见，难免有不当之处，敬请业内同行指正。
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