PLC智能信息处理的扶梯节能控制系统设计与开发(5)
影响可变能耗的因素包括以下三方面：
（1） 运行方向
当自动扶梯向上运行时，是将其中一部分电能转化为负载的势能，消耗电能；当其向下运行时，并带有一定负载时，电动机处于发电状态，扶梯将产生一定的再生能量。对带有能量回馈装置的扶梯，负载的势能转化为电能，当负载大小达到一定程度时，就可以实现向电网回馈能量。
（2） 乘客数量
自动扶梯上行时，可变能耗随着负载的增加而增加。对于不带能量回馈装置的自动扶梯，下行时，可变能耗随着负载的增加而增加，增加的速度较缓；对于带能量回馈的，下行时，随着负载的增加，消耗的电量将减小，回馈的电量将增多。图2-3是自动扶梯上行和下行过程中，自动扶梯功率与载荷的关系图，该自动扶梯的规格为：额定功率6.6kW，提升高度4.2m，运行速度0.5m/s，带能量回馈装置[5]。
图2-3 自动扶梯功率与载荷的关系
从上图可以看出，扶梯下行时，当负载达到约16%时，扶梯处于临界状态，对于带能量回馈装置的扶梯来说，基本不消耗能量，负载减少的势能与消耗的电能平衡。若增大负载，则扶梯将再生能量，并回馈给电网，图中负值部分即为回馈的能量。
（3） 控制方式
自动扶梯是提供给公共场所为更有效输送客流而设计的，所以要在保证扶梯安全、舒适、稳定运行的前提下再来考虑扶梯的节能问题。目前来说自动扶梯的使用面很广，使用场所外界条件各有差异，为保证扶梯的正常运行，同时兼顾节能的目的，扶梯设计者一般会根据具体的使用场所，设定一种具有针对性的控制方式，以便平衡日常使用和节能这两方面要求。
2.2 总能耗分析计算
当扶梯的固定能耗和可变能耗都计算出来后，总能耗就等于固定能耗加上可变能耗，即： （2.3）
因为扶梯的固定能耗随着扶梯设计和运用场合的不同而存在差异，没有对应的计算公式，只有通过实际测量才能得到大概能耗，同时扶梯的固定能耗即为其空载运行时的能耗，所以只要测量出扶梯一段时间里面的运行状态，统计出当时的载客量和对应的扶梯实际能耗，并以载客量为横坐标，扶梯实际能耗为纵坐标绘制出坐标图，描出对应的点，并以直线进行拟合，载客量为零时直线与纵坐标的交点就是扶梯的空载能耗，即为固定能耗。进行多次测量，并绘出坐标图，读取的空载值，算出平均空载值，用来作为该扶梯运行时的固定能耗，这样可以尽可能的减小测量误差。
以带能量回馈装置的下行扶梯为例，如图2-4为下行扶梯客流量和能耗的关系图。从图中可以读出其空载能耗为10kW•h，当载客量超过65人/min时，扶梯产生的再生能量就可以回馈给电网。
图2-4 下行扶梯能耗和客流量关系图
通过查阅相关文献资料可知，扶梯的可变能耗与乘客数量、乘客体重以及自动扶梯的提升高度和运行速度有关。根据能量守恒定律可知，前提是把人看成静止，对于上行扶梯而言，人从扶梯的低处到达高处，人的动能和重力势能都会改变，因为扶梯是匀速运行的，所以人的动能改变量是恒定的，即为 ；人的重力势能是随着扶梯上升高度的增加而增加的，增加量为mgH。所以上行扶梯消耗的可变能耗为人的重力势能和动能的和；对于下行扶梯而言，人从扶梯的高处到达低处，人的动能和重力势能都会改变，因为扶梯是匀速下降运行的，所以人的动能改变量是恒定的，即为 ；人的重力势能是随着扶梯下降高度的增加而减小的，减小量为mgH。所以下行扶梯消耗的可变能耗为人的重力势能和动能的差。