淺析電氣節能模式在機電設備中的應用

閆釗

摘要：隨著社會的發展和進步，航空運輸已經成為人們出行不可缺少的交通工具之一，各大機場的旅客吞吐量在逐年激增，同時機場的能源供給矛盾也日益突出，一方面是用電設備越來越多，另一方面是由于機場的特殊性，電能的浪費也日益增加，這違背了我國當前節能、環保、低碳的發展原則，因此節能減排將成為今后各大機場一個長期而艱巨的任務，與機場的發展息息相關。本文結合昆明長水國際機場行李處理系統和扶梯的運行特點，提出了部分節能降耗的可行性設計和應用。

關鍵詞：節能降耗;技能模式;程序;行李處理系統;光電傳感器

引言

由于能源等原材料價格的上漲，導致機場用電成本大幅度攀升，其次是我國高鐵產業的飛速發展也和航空客運形成激烈的競爭局勢，昆明機場為充分實現建設“節約型、環保型、人性化”機場的宗旨和理念，積極響應集團公司節能降耗、降低運營成本、提高經濟收入的號召，對機電設備中不合理的環節進行技術優化改造。本文舉例昆明國際機場，簡要論述節能模式的設計和應用

1昆明長水國際機場節能模式設計與應用

昆明長水國際機場行李處理系統包含離港系統、到港系統、自動分揀系統、中轉系統等9個子系統，共計2500多臺輸送機。目前旅客吞吐量已經達到4千多萬，而現有的行李系統行李處理能力定位較高，行李系統的很多設備都存在實際行李處理量遠低于設計行李處理量，造成部分設備空運行，因為設備的關聯性，空運行的設備又必須開機，造成的不必要的電能浪費。針對這些情況，經過近6個月細致的現場調查和數據統計，梳理了行李系統的設備運行狀況，從技術和設備管理等方面多角度出發，開展了一系列的節能降耗工作，取得了良好的成效。這里先引入一個新概念——Dieback模式，也就是下面所說的節能模式[1]。

節能模式中的啟、停機和普通概念的啟、停機是不同的，節能模式下的停機是系統處在一種睡眠模式下，所有的PLC軟件系統和現場的硬件系統都是正常工作狀態，比如節能模式中設備具備快速響應和故障報警等功能。Dieback模式最主要的特點就是設備在節能模式下，雖然設備處于停止狀態，但他具備設備正常運行時的幾乎所有功能，所有設備可以單獨節能停止，也可以整體節能停止，節能喚醒后可以單獨啟動運行，也可以整體啟動運行等。

（1）把到港子系統單獨拿出來做節能實驗：到港子系統共有16條輸送線構成，其中有15個行李卸貨輸送機和16個行李投放轉盤，改造前的設計思路是：卸貨輸送機和轉盤的控制模式為24小時運行，設備運行總功率為155.2kW。主要做法是開發系統對應的節能功能塊，然后對原來PLC控制程序進行改進，讓PLC檢測首段輸送機的光電傳感器，若10分鐘檢測不到行李通過，功能塊激活系統節能模式，整條輸送線進入Dieback狀態，從上游第一段輸送機開始自動節能停止運行，然后每隔半分鐘依次節能停止下游第二臺輸送機、第三臺……直到最下游的轉盤停止運行為止。當輸送線有行李需要輸送時，功能模塊檢測到運行信號后，開始喚醒睡眠模式，輸送機從最下游的轉盤開始啟動運行，然后每隔2秒鐘依次自動開啟下游的倒數第二臺輸送機、倒數第三臺……直到最上游的卸貨輸送機啟動運行為止，系統恢復正常運行模式。從技術角度分析，此項技術改造每年節約電能18.2萬度、電費14.56萬元。另一方面，此項改進將縮短設備運行時間，極大地降低設備的磨損率、器件的損壞率，減少備件更換數量，節省昂貴的維護保養成本。經評估，改進后的系統維護保養成本每年將節約35萬元左右，兩項合并，該項目每年能節省五十多萬元的運營成本，經濟效益顯著，充分實現節能降耗目的[2]。

（2）自動分揀機TTS節能模式優化：行李處理系統作為機場的重要基礎系統，其運行模式的優劣將影響機場運營的方方面面。從目前統計的自動分揀機處理行李量來看，每天只有幾個短時間行李處理高峰期，但需要開啟全部TTS自動分揀設備，其余時段，開啟TTS自動分揀設備總量的一半設備即可滿足運行需求，針對系統特點、利用率、運行流程及航班行李流進行分析調研，對分揀系統進行了節能改造。共有兩臺自動分揀機TTS01、TTS02和24條自動導入線，每條導入線共有4段輸送機組成，分別是超長檢測輸送機、同步輸送機、再同步輸送機和注入輸送機。導入線的節能模式設計：開發節能模塊來檢測24條導入線的第一段輸送機的超長檢測光電傳感器，以此傳感器為檢測標準，當傳感器30秒鐘內沒有檢測到行李通過，導入系統認為暫時沒有行李通過，導入系統可以進入節能模式停機，同樣當該傳感器檢測到有行李通過，系統激活取消節能模式，導入線正常運行，這里我們沒有設置依次逐級啟停機，主要是導入線啟停很頻繁，依次啟停影響分揀效率，設置4臺輸送機同時啟動和停止，當然這只是導入系統的獨立節能模式，并不影響自動分揀系統的節能模式。

對自動分揀機的節能模式設計：硬件上在自動分揀機的外檢站安裝光電傳感器檢測托盤上是否有行李狀態不斷的變化，然后把這一數據傳送給脈沖跟蹤裝置進行數據比對，從而判斷自動分揀機托盤上是否還有行李待分揀。當相互數據對比超過5分鐘沒有檢查到有行李狀態變化時，脈沖跟蹤裝置比對數據做出判斷，認為自動分揀機暫時沒有行李，可以進入節能停機模式，需要說明的是分揀機判斷是否達到節能條件必須在所有導入線系統都已經節能的條件下，否則系統會判斷條件不成立。當導入線有新的行李從離港系統接收時，導入線激活系統取消節能模式，系統也依次啟動自動分揀機自動分揀系統含內外圈各一套，每套TTS系統額定功率為75kW，目前系統采用的運行驅動功率為20Hz，對應消耗功率30kW，TTS節能模式優化后，若按2020年4000萬旅客吞吐量計算，每年節約電能17.52萬度、電費14.01萬元。此項改進也將縮短設備運行時間，極大地降低設備的磨損率、器件的損壞率，TTS自動分揀機是全進口設備，更換進口備件較為昂貴，維護保養資金投入較高[3]。經評估，改進后的系統維護保養成本每年將節約46萬元左右，兩項合并，該項目每年能節省六十多萬元的運營成本，節能降耗效果顯著。

（3）昆明長水國際機場航站樓配置電梯、扶梯及自動步道共計242臺，其中我們對81臺使用頻率相對較低的扶梯實施節能改造，改造前，步梯正常運行速度是0.5m/s，10分鐘沒有人乘坐時速度降為0.2m/s，并持續不停機運行。節能模式改造設計，我們在扶梯入口0.3米處加裝自動感應裝置，然后將這一數據直接送入程序的OB塊主程序中，當10分鐘沒有旅客乘坐時扶梯進入節能模式，速度由0.5m/s直接下降到0m/s。當有人接近扶梯入口時通過自動感應，扶梯節能模式被取消，系統被喚醒，此時啟動速度為0.2m/s，在經過10秒后扶梯開始加速至0.5m/s，速度分兩次完成主要是考慮到乘客的安全，讓乘客又一個自我的調整過程，避免事故的發生。經過測試節能模式的使用可以節約20%左右的電能，若按每度電0.8元計算，預計每年將節約61.96萬元，節能效果顯著。此項改進將也縮短扶梯的運行時間，極大地降低設備的磨損率、器件的損壞率，減少備件更換數量，節省昂貴的維護保養成本。另外一方面該項目也大大節省了人工成本，節能模式投入后，扶梯省去了每天兩次的人工啟停，設備在旅客低峰期無人乘坐時完全可以自動進入Dieback模式[4]。

結論

為堅持走綠色機場、節能機場、環保機場的可持續發展道路，當下最應該做的就是對自動化技術進行合理的整合，以及更準確的參數配置對設備進行節能降耗，在生產中及時結合現場實際情況，將節能技術充分體現在其中，在工作效率大幅增加的同時降低設備磨損，實現節能降耗，使經濟效益顯著提升。

參考文獻：

[1]趙川.建筑電氣節能設計探討[J].技術與市場，2015（03）

[2]劉興祥.淺談建筑電氣的節能設計[J].中國新技術新產品，2013（05）

[3]董云麗.建筑電氣設計中運用的節能措施[J].網友世界，2014（11）

[4]昆明機場離港系統詳細規格設計說明書.