淺析自動(dòng)扶梯的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

付春平

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

自動(dòng)扶梯的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝規(guī)范》及自動(dòng)扶梯相關(guān)推薦標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)自動(dòng)扶梯的節(jié)能環(huán)保要求并不多[1-4]。因此，各自動(dòng)扶梯廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)僅僅把各項(xiàng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)做為可選功能，并未強(qiáng)制執(zhí)行。中國雖然為自動(dòng)扶梯的最大生產(chǎn)國和最大使用國，但相對(duì)于歐美成熟市場而言，在節(jié)能環(huán)保方面的意識(shí)還比較淡薄。如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，本文將從材料選用、部件選取、功能配置三個(gè)方面加以分析。

1 材料的合理選用

為了從源頭上解決自動(dòng)扶梯的環(huán)保問題，歐美等成熟市場對(duì)自動(dòng)扶梯所采用的材料有嚴(yán)格的要求，比如明確要求不準(zhǔn)使用塑料及PVC 等材料制品，取而代之的是其他可以降解的材料，例如，自動(dòng)扶梯常用的電線電纜，要求使用無煙無鹵的，對(duì)于電纜扎帶，常用的尼龍?jiān)鷰б步故褂茫枰媒饘僭鷰娲Ｉ踔烈恍╉?xiàng)目的隨機(jī)文件要求提供電子版本的，不再需要傳統(tǒng)的紙質(zhì)的文件。

金屬材料的表面處理上，傳統(tǒng)的鍍鋅、熱浸鋅等雖然有較好的防銹防腐效果，但在金屬表面處理的過程中對(duì)環(huán)境有極大的污染。在自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì)過程中，適當(dāng)?shù)牟捎脪佂琛㈦娪镜葘?duì)環(huán)境影響較小的表面處理方式，亦或選用不銹鋼材料直接替代需要表面處理的普通鋼板，部件間的連接選用標(biāo)準(zhǔn)件連接取代焊接等。

自動(dòng)扶梯裝飾面的材料表面花紋處理進(jìn)行改進(jìn)，自動(dòng)扶梯一些蓋板以蝕刻不銹鋼面板居多，不銹鋼在蝕刻過程中很容易污染環(huán)境，如果換成沖壓的這種純機(jī)械式方式可以壓制出來類似的花紋效果，又可以解決環(huán)保問題。自動(dòng)扶梯產(chǎn)品的各種照明裝置，應(yīng)盡量采用LED 形式的照明，可以采用聲控的方式或人體感應(yīng)的啟動(dòng)方式，既節(jié)能又美觀。

2 部件的合理選取

2.1 免潤滑設(shè)計(jì)

自動(dòng)扶梯上的梯級(jí)鏈?zhǔn)菐?dòng)梯級(jí)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵部件，常規(guī)設(shè)計(jì)情況下，對(duì)梯級(jí)鏈的潤滑設(shè)計(jì)必不可少，一旦梯級(jí)鏈缺少潤滑，會(huì)加速梯級(jí)鏈的磨損，導(dǎo)致鏈條延長，不但會(huì)產(chǎn)生異響縮短鏈條使用壽命，還會(huì)給自動(dòng)扶梯帶來安全隱患。無論是采用手動(dòng)加油還是自動(dòng)加油，都有可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，如果將梯級(jí)鏈直接設(shè)計(jì)成免潤滑的形式，即鏈條本身自帶有潤滑脂，可以在更長的生命周期內(nèi)免于維護(hù)，既節(jié)約了維保人力又起到了環(huán)境保護(hù)作用。同理，盡量采用免潤滑軸承，無論是主傳動(dòng)軸、扶手傳動(dòng)軸軸承還是下端張緊軸軸承均可以采用自身封閉性完好的免潤滑軸承。

2.2 高效部件的使用

在2012 年，國家已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)GB 18613—2012《中小型三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中對(duì)電機(jī)的能效選用有明確的要求，即必須選用3 級(jí)以上能效的電機(jī)，部分自動(dòng)扶梯廠商已經(jīng)按標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，但仍有很多自動(dòng)扶梯生產(chǎn)廠商以自動(dòng)扶梯產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不在上述標(biāo)準(zhǔn)的約束范圍內(nèi)為由沒有執(zhí)行。顯然，高效的電機(jī)更有節(jié)能的效果，自動(dòng)扶梯生產(chǎn)廠家及自動(dòng)扶梯的使用者僅以眼前利益出發(fā)，選用低成本產(chǎn)品，并沒有長遠(yuǎn)考慮后期的節(jié)能運(yùn)行。

同樣，減速機(jī)有各種形式的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的渦輪蝸桿減速機(jī)成本較低，效率也低，其效率值一般在83%左右，較好一點(diǎn)的有渦輪蝸桿+斜齒輪減速機(jī)，這款減速機(jī)成本較高但效率值可達(dá)93%左右，還有純斜齒輪減速機(jī)，斜齒輪減速機(jī)的效率高達(dá)96%左右。目前國內(nèi)的自動(dòng)扶梯市場以低成本競爭為主，買賣雙方并未深刻的認(rèn)識(shí)到高效節(jié)能的重要性。

對(duì)于地鐵、高鐵等政府項(xiàng)目，對(duì)電機(jī)、減速機(jī)的效率有嚴(yán)格要求，而一般的商業(yè)型項(xiàng)目在節(jié)能環(huán)保方面仍有很大的提升空間。

3 節(jié)能環(huán)保的功能配置

3.1 變頻功能的選用

變頻自動(dòng)扶梯已較為普遍，但仍有一些客戶為了較低的一次性采購成本而不選擇變頻扶梯，無論是高鐵站、機(jī)場還是商場，乘客對(duì)自動(dòng)扶梯的使用很少是一直連續(xù)的，如果在很長一段時(shí)間沒有乘客使用自動(dòng)扶梯，但自動(dòng)扶梯仍然在全速運(yùn)行著，顯然會(huì)造成極大的浪費(fèi)。如果進(jìn)行變速設(shè)計(jì)，即沒有乘客時(shí)自動(dòng)扶梯慢速運(yùn)行或者停止下來，會(huì)大幅減少電費(fèi)支出并有效延長自動(dòng)扶梯的使用壽命。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控的選用

充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將運(yùn)行著的自動(dòng)扶梯集中監(jiān)控起來，哪里的自動(dòng)扶梯出現(xiàn)異常，可以第一時(shí)間在監(jiān)控室內(nèi)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行快速反應(yīng)。 遠(yuǎn)程監(jiān)控的選用，尤其對(duì)于自動(dòng)扶梯較多的項(xiàng)目更為必要，當(dāng)然可以將項(xiàng)目內(nèi)的其他電梯等也一并監(jiān)控起來，減少維保人員的人力成本，同時(shí)還可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對(duì)自動(dòng)扶梯的長期維修保養(yǎng)、故障處理提供有效的信息。

3.3 油水分離裝置的使用

戶外安裝的公共交通型自動(dòng)扶梯淋到雨是很正常的事情，被雨水淋刷之后，自動(dòng)扶梯各部件的潤滑油等會(huì)連同雨水一起流入下機(jī)房，一旦這種油水混合物流出自動(dòng)扶梯，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響，因此必須為此類自動(dòng)扶梯設(shè)置油水分離裝置。

較為常見的油水分離裝置如圖1 所示。油槽、集油盒、方管及方蓋呈參次排列形成四個(gè)腔室，其充分利用油和水密度不同的原理，有效將油水分開，水可以流到扶梯以外，油則留在自動(dòng)扶梯機(jī)房內(nèi)，可由維保人員定期收集、處理、再利用等。

圖1 油水分離裝置的工作原理圖

首先油和水的混合液體將流入第一腔室Ⅰ并很快進(jìn)入第二腔室Ⅱ內(nèi)，當(dāng)混合液體從第一腔室Ⅰ進(jìn)入第二腔室Ⅱ的過程中首次實(shí)現(xiàn)對(duì)油的過濾，當(dāng)然仍會(huì)有少許油進(jìn)入第二腔室Ⅱ內(nèi)，當(dāng)水位高到一定程度時(shí)，會(huì)流向第三腔室Ⅲ內(nèi)，由于第三腔室Ⅲ和第四腔室Ⅳ在底部相通，當(dāng)水從第三腔室Ⅲ進(jìn)入第四腔室Ⅳ的過程中再次實(shí)現(xiàn)對(duì)油的過濾，這樣通過二級(jí)過濾后由第四腔室Ⅳ流出的水中已沒有油了，從而實(shí)現(xiàn)了油水的分離，達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的目的。

實(shí)際上，由于該裝置是純機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)自動(dòng)扶梯產(chǎn)品的成本增加非常有限，但卻可以起到非常好的環(huán)保作用，即便如此，仍有很多自動(dòng)扶梯廠家無此設(shè)計(jì)（或類似設(shè)計(jì)），導(dǎo)致很多安裝于戶外的自動(dòng)扶梯均未配置該功能。

4 結(jié)論

通過對(duì)材料的正確選用、部件的合理選取、功能配置等方面的研究，分析了如何做到自動(dòng)扶梯的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，每個(gè)部分僅列舉了一些常見的問題，重點(diǎn)問題在于，國家的法律法規(guī)對(duì)自動(dòng)扶梯類產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)要求較少，無論是自動(dòng)扶梯的生產(chǎn)廠商還是自動(dòng)扶梯的使用方僅從各自的眼前利益出發(fā)，很少重視后期的使用成本及對(duì)環(huán)境的影響。這需要政府加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)需要加大對(duì)節(jié)能環(huán)保型自動(dòng)扶梯的獎(jiǎng)勵(lì)制度。讓自動(dòng)扶梯的生產(chǎn)商及使用者知道節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的必要性和可行性。