إستراتيجيات توفير الطاقة والتشغيل

فوائد مشاريع التحديث للسلالم المتحركة ومحركات السير المتحركة

إن معظم أصحاب المصلحة في صناعة النقل العمودي - والناس بشكل عام - ملتزمون أكثر فأكثر بحماية البيئة. وبالتالي ، فإن الاستخدام المسؤول والفعال للطاقة هو عنصر مهم يجب مراعاته.

من منظور أوسع ، يجب أن ننظر إلى تقييم دورة الحياة (LCA) ، بدءًا من مرحلة التصميم الأولية للمنتجات الجديدة. ومع ذلك ، يجب القيام بذلك لتحديث المنتج أيضًا لفهم الفوائد / النتائج المتنوعة لترقيات الماكينة بشكل أفضل. لن نقدم هنا LCA كاملًا ولكننا سنقدم المزايا الأكثر إثارة للاهتمام لتحديث السلالم المتحركة ومحركات السير المتحركة مع وحدات التحكم في السرعة والجهد المتغير ، من حيث توفير الطاقة والتكاليف التشغيلية الأخرى ، فضلاً عن التأثير على عمر المنتج.

خيارات للوحدات القديمة 10-15 سنة

غالبًا ما تحتوي السلالم المتحركة والممرات المتحركة التي تم إجراؤها في السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية على محركات / محولات ذات جهد متغير ومتغير التردد (VVVF). عادة ما تنتقل هذه الآلات من سرعتها المقدرة البالغة 10 ميجا في الثانية إلى 15 ميجا في الثانية أثناء فترات غياب الركاب. عادة ما يتم الكشف عن الركاب بواسطة مستشعر شعاع ضوئي للخلايا الضوئية في الحواف بالقرب من خط تقاطع المشط (حيث تبدأ الخطوات في التحرك). يُعرف هذا باسم "السرعة الاسمية - السرعة المنخفضة" (NL). تم تجهيز جزء صغير نسبيًا من تلك السلالم المتحركة الحالية بأجهزة استشعار يمكنها اكتشاف الأشخاص من 0.5 إلى 0.2 متر قبل الصعود إلى الطائرة.

هذا مطلب ، من EN 115 ، لكي تتوقف الوحدات تمامًا وتنتظر وصول الدفعة التالية من الركاب. يُعرف هذا باسم "السرعة الاسمية - السرعة المنخفضة - الاستعداد" (NLS).

لذلك ، قد يفكر أصحاب المصلحة المسؤولون عن تشغيل هذه الآلات في التبديل من NL إلى NLS ، والذي ، كما هو موضح أعلاه ، يكون ممكنًا عادةً عن طريق إضافة خلايا ضوئية عاكسة تلقائيًا أو مستشعرات رادار إلى مداخل الدرابزين القريبة (إما مدمجة في المداخل أو مثبتة على ألواح أرضية قريبة).

خيارات للوحدات القديمة 15-30 سنة

تعمل الوحدات في هذه الفئة العمرية عادةً بسرعة اسمية (N) طوال الوقت. يمكن تحديث السلم المتحرك إما لتشغيل NL أو NLS. بينما يمكن أيضًا تحديثه إلى عملية NS ، لن يتم تقديم ذلك هنا ، حيث أن عملية NS لها بعض العيوب بسبب الضغط على المكونات الميكانيكية أثناء عمليات البدء / الإيقاف.

يمكن التخفيف من ذلك من خلال بداية ناعمة لـ NS ، ولكن التكاليف تقترب بعد ذلك من تلك الخاصة بالترقيات الأكثر قوة استنادًا إلى محركات الأقراص متغيرة السرعة ، مثل NL و NLS. من الواضح أن هذه هي الفئة العمرية التي تتمتع بأكبر إمكانات توفير في الطاقة والتشغيل.

مزيد من الخيارات لـ 30 عامًا زائدًا الوحدات

يمكن وضع إستراتيجية تحديث مختلفة للسلالم المتحركة التي يزيد عمرها عن 30 عامًا. وعادة ما يتضمن ترقية كاملة لنظام التحكم ، أو تجديد كامل أو استبدال.

كيفية اتخاذ القرار الأفضل

سيتم تحديد أفضل قرار أولاً من خلال خصائص مسار الركاب ، من حيث الكمية والنوع (تدفق دخول صغير ومستمر للركاب مقابل دفعات دخول كبيرة ودورية للركاب).

سنعرف مقدار الطاقة التي سيتم توفيرها بعد كل نوع من أنواع التحديث (N إلى NL و N إلى NLS و NL إلى NLS) بدقة ± 10٪ ونفس الشيء بالنسبة لتخفيضات المسافات المقطوعة ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتكاليف التشغيلية والعمر المتبقي.

ملاحظة حول المحركات التجديدية: نظرًا لوجود لحظات قليلة جدًا عند حدوث التجديد ، يقدر مؤلفك أن تجديد الواط في الساعة خلال يوم واحد ليس مهمًا مقارنة باستهلاك الطاقة في رحلة كاملة.

مثال قياس حمل الركاب

هناك العديد من الطرق لتسجيل الحمل والأثر ، والطريقة التي يعرفها مؤلفك أكثر من غيرها هي قياس الطاقة النشط باستخدام محلل طاقة ثلاثي الطور.

افترض أن السلالم المتحركة A عبارة عن سلم متحرك متوسط ​​الارتفاع ومزود بمحرك بقدرة 30 كيلو وات. من الرسم البياني لتحليل الطاقة النشطة في الشكل 1 ، نكتشف شيئًا قابلاً للتطبيق ، بشكل عام ، للسلالم المتحركة والمشي المتحرك:

• ستعمل المحركات خلال فترات الذروة عند 30-50٪ من سعتها المقدرة نظرًا لحقيقة أن المحركات عادة ما تكون مناسبة لنقل ركابين في كل خطوة ، بينما يظهر الواقع في قمم tra-c أن هناك راكبًا واحدًا كل خطوتين على الجانب الأيمن ("ركاب ثابتون") وراكب واحد كل 3 أو 4 خطوات على الجانب الأيسر يمشون على الدرجات.
• خلال ساعات العمل العادية ، تعمل المحركات بنسبة 15-25٪ من سعتها.
• خلال ساعات التدريب المنخفضة ، تكون هذه السعة 10-15٪ فقط.

معامل القدرة

إحدى النتائج المذكورة أعلاه هي أن عامل قدرة المحرك منخفض جدًا بالنسبة للسلالم المتحركة بدلتا البدء التي تعمل طوال الوقت عند N. وهذا يؤدي إلى فقد محرك مغناطيسي ومقاوم عالي ، حيث يعمل بسرعة 0.5 ميجا في الثانية بجهد دخل يبلغ 400 ACV عند 50 هرتز ، في حين أن طلب عزم الدوران منخفض جدًا مقارنة بالسعة المقدرة.

عامل الطاقة منخفض مثل 0.1-0.2 ، والقوة التفاعلية العالية تثقل كاهل خطوط الإمداد بالكهرباء ، مما يتسبب في خسائر مقاومة على جانب العرض أيضًا. يوضح الشكل 3 اختلافات عامل القدرة بين المحركات المتطابقة التي تسيطر عليها نجمة دلتا النجمة (N) و VVVF في كلا الاتجاهين لأعلى ولأسفل.

يعمل محرك VVVF (العاكس) على تحسين عامل القدرة. إذا تم تنشيط الوضع الاقتصادي للعاكس الداخلي ، فسيتم ضبط تغذية الجهد للمحرك إلى عزم الدوران المطلوب. وهذا يعني توفير الطاقة حتى عند السرعة الاسمية الثابتة ، حوالي 400 وات لمحرك بقدرة 15 كيلو وات و 300 وات لمحرك بقوة 11 كيلو وات. وتعادل هذه الوفورات الكبيرة 15٪ من إجمالي استهلاك طاقة المحرك عند 0.5 ميجا بايت في الثانية (بدون حمولة ركاب).

حساب حركة المرور من بيانات الطاقة النشطة

إذا تمت معالجة بيانات الطاقة النشطة بعناية ، فيمكننا الحصول على عدد الركاب المسافرين في السلم المتحرك بدقة مناسبة. يمكننا أيضًا الحصول على معلومات حول حالة تحميل / تفريغ السلم المتحرك بدقة عالية. سيكون هذا مفيدًا لمحاكاة خيارات توفير الطاقة المختلفة مثل NL و NLS. حتى إذا كانت لدينا بيانات من سلم متحرك في عملية NL ، فيمكننا تحديد المسار والقوة اللازمتين في حالة كسر العاكس و / أو تجاوزه ، مما يؤدي إلى تدهور العملية N.

يشتمل نموذج السلم المتحرك A على محرك VVVF (العاكس) الذي تم تحقيقه من خلال تقليل الطاقة النشطة إلى 2.3 كيلو واط بعد عدم دخول الركاب في النقاط الثلاث الأخيرة (30 ثانية).

يمكننا أن نفهم أن المدخرات لكل استراتيجية ليست هي نفسها من البيانات التالية:

السلالم المتحركة أ (الاتجاه الأعلى ، الملف الجانبي متوسط ​​الارتفاع - ج):

• من N إلى NL: توفير يومي للطاقة بمقدار 17 كيلو وات في الساعة (25٪ أكثر من N)
• من NL إلى NLS: توفير الطاقة يوميًا بمقدار 10 كيلو واط في الساعة (15٪ أكثر من N)
• من N إلى NLS: توفير الطاقة يوميًا بمقدار 27 كيلو واط في الساعة (40٪ أكثر من N) السلالم المتحركة B (الاتجاه السفلي ، مسار جانبي منخفض):
• من N إلى NL: توفير يومي للطاقة بمقدار 17 كيلو وات في الساعة (38٪ أكثر من N)
• من NL إلى NLS: توفير الطاقة يوميًا بمقدار 18 كيلو واط في الساعة (41٪ أكثر من N)
• من N إلى NLS: توفير طاقة يومي يبلغ 35 كيلو وات في الساعة (79٪ أكثر من N)

تعتمد المدخرات بشدة على مسار السلم المتحرك (عدد الركاب) وكيفية دخولهم (تدفق صغير ومستمر مقابل دفعات كبيرة ودورية). مثال على تدفق الركاب الصغير وشبه المستمر هو السلم المتحرك الهابط بين مستوى الشارع وقاعة المحطة في نظام تحت الأرض ، في حين أن مثال على دفعات كبيرة ودورية سيكون سلمًا متحركًا صاعدًا من منصة القطار إلى القاعة.

اتخاذ القرار

بمجرد أن نعرف عدد الكيلووات في الساعة وعدد الكيلومترات التي سنوفرها في اليوم بسبب محاكاة استراتيجيات توفير الطاقة والتشغيل المختلفة ، فإننا في وضع جيد لترجمتها إلى أرقام حماية اقتصادية وبيئية (تقليل انبعاثات الكربون). سنكون أيضًا في وضع جيد لحساب ما إذا تمكنا من تحسين تصنيف الطاقة وفقًا لمعيار ISO 25754: 3-2015. سيساعدنا هذا معًا في اتخاذ أفضل قرار بشأن استراتيجية التحديث.

ترتبط المدخرات ارتباطًا وثيقًا بأنماط تتبع محددة لكل وحدة ، وميل الارتفاع ، وسرعة السلم المتحرك أو المشي المتحرك. لذلك ، يُقترح عدم استخدام أرقام النسبة المئوية القياسية للادخار ، ولكن بدلاً من ذلك ، اتبع تحليل مسار جيد يعتمد على سلم متحرك حقيقي أو قياسات قوة المشي المتحركة في غضون أسبوع ، أو يوم عمل واحد على الأقل ويوم عطلة نهاية الأسبوع.