電梯用電計量原理與分攤方法

李唯楚

（長房物業(yè)管理有限公司，長沙 410005）

電梯用電計量原理與分攤方法

李唯楚

（長房物業(yè)管理有限公司，長沙 410005）

根據(jù)電梯工作原理和工作過程，通過設置與電梯工作狀態(tài)相關的計量及其控制器件，對樓宇交通狀況分析和做相關實驗，將電梯實際用電情況用數(shù)學方法進行計算，合理地將樓宇電梯用電費分攤至電梯使用住戶。

控制計量；數(shù)學方法；電費分攤

0 引言

目前電梯這一代步工具伴隨人們的日常生活，大多數(shù)人會對不同樓層用電量及其分攤問題產(chǎn)生疑惑，如果不能很好厘清和向業(yè)主說明這一問題，將不利于保持居住環(huán)境的和諧與物業(yè)管理工作的健康發(fā)展。基于以上原因，我試圖從電梯的工作原理和工藝過程入手，根據(jù)實際使用電梯過程與產(chǎn)生的電量，將電梯運行分解成不同的幾個階段，并設法從電梯控制電路中提取用于不同階段電度表計量的控制信號，以所提取的電梯控制信號為基礎，設計出電梯運行電費計量的電路。用所設置的計量、計數(shù)器件記錄相關數(shù)據(jù)，套用與電梯實際用電相吻合的數(shù)學公式，現(xiàn)場用實驗的方法提取數(shù)學公式中的幾個基本參數(shù)，最終用數(shù)學的方法將電梯所產(chǎn)生的運行電費分攤到不同情況的使用人。

1 電梯用電計量原理

電梯具有運行與待機兩種狀態(tài)，從電梯用電計量與分攤的角度，兩種狀態(tài)的用電屬于兩種不同性質：待機時大家都不用，可將之稱為公用電量；運行時為某人服務，隨著層樓的不同而耗電量不同，可稱之為專用電量。因此不同層樓電梯用戶所承擔共用電梯需交納的電費就應當有所區(qū)別。怎樣才能區(qū)分不同層樓需承擔的電梯用電費，需要從電梯的工作原理與工藝過程認識，電梯運行遵循“接受指令后開關門、啟動、運行到減速制動、平層、開關門”工藝過程，按電梯工作原理區(qū)分電梯運行與待機應該從電梯接受指令后開門起到平層后關門止，但仔細考慮若按此過程始末信號(開門信號、關門后門觸點信號)并結合運行行程等因素計量，則需設置采集這些指令并計算運行行程和設置邏輯控制電路單元，這樣易使問題復雜化和加大制造成本。通過對電梯運行過程的分析可知，電梯從接受指令后“開關門、啟動、運行、減速制動、平層、開關門”這一過程中的前后兩個開關門階段用電量為與電梯行程無關的常量，而與電梯行程有關的運行過程為“啟動、運行到減速制動、平層”這幾個階段。由于后述所采用“公用電量按使用電梯樓層均攤”的分配法則，根據(jù)“各層住戶使用電梯次數(shù)隨時間增加其接近一致”這一概率學原理，以及后述計算時“采用各層運行次數(shù)相等”的辦法。如果將電梯“接受指令后開關門、啟動、運行到減速制動、平層、開關門”計量分解成：“啟動、運行到減速制動、平層”和“前后兩個開關門”，按照本分攤辦法可以計算出“前后兩個開關門”計在專用電量或公用電量的分攤結果一樣，所以運行過程的前后兩個開關門階段的用電量可以納入由各層均攤的公用電量范疇。因此，解決公用電量計量問題只需取“啟動與平層”信號控制其通斷即可。由于所有電梯運行時都遵循“松閘啟動、平層抱閘”程序，如文中附圖所示：從電梯中控制抱閘動作的線路里取一個抱閘接觸器之觸點KM3信號，由該觸點信號控制計量所添加的繼電器線圈1KA、2KA，而繼電器觸點控制公用電度表G2計量，即可解決公用電量的計量問題。公用電量計量問題解決以后，專用電量計量問題可通過電梯總電度表G1，用總電量減去公用電量的方法得到。

圖1 電梯電器件、機房井道通風照明用電情況

2 電梯計量裝置設計原理

電梯電器件、機房井道通風照明用電情況如圖1所 ：使用電梯時總斷路器QF始終合上，當電梯處于待機狀況時，控制變壓器TC始終得電和其輸出部分維持電梯主控制板SM、安全繼電器KAS、門繼電器KAD、12V與24V通訊線路等用電，經(jīng)過輸入接觸器KM1的觸點使變頻器UFC及其控制部分處于用電狀況，機房通風照明、井道長明燈等都處于用電狀況。當電梯處于運行狀況時，電梯除待機狀況時電器件和通風與照明電路用電外，主要耗電設備曳引電動機M的電，抱閘接觸器KM3與運行接觸器KM2和抱閘線圈YB等的電。

計量系統(tǒng)本著“感應式計量設置和不影響與改變電梯任何功能，適應任何種類電梯”的原則，需在電梯線路上安裝總電度表G1一個、公用電度表G2一個、互感器TA三個、繼電器1KA、2KA共兩個、計數(shù)器PCN一個，此裝置連接于電梯線路如附圖除變壓器TC外虛線框內所示內容。公用電度表G2計量工作過程為電梯滿足運行條件時：安全電路正常(KAS動作)、門電路正常(KAD動作)、主控制板SM及其付屬電路正常、變頻器UFC正常與通訊電路等控制電路正常，當電梯主控制板SM接到層樓信號后控制抱閘接觸器KM3與運行接觸器KM2動作，抱閘接觸器KM3控制后來添加的第一、第二繼電器1KA、2KA線圈得電，由第一、第二繼電器1KA、2KA的六個常閉觸點切斷三相公用電表G2的三相感應線路，同時第二繼電器2KA的三個常開觸點分別短接三個電流互感器二次線圈。電梯在不同狀況下用電計量可以通過控制公用電度表G2的通與斷得以實現(xiàn)，電梯啟動時(抱閘接觸器KM3動作)公用電表G2不計量，電梯待命時(抱閘接觸器KM3不動作)公用電表G2計量，專用電量則可以通過總電量(按圖安裝電度表計量)減去公用電量。

電流互感器應選擇計量用互感器，安裝公用電度表G2和電流互感器TA時應按附圖接線。考慮計量準確性，電流互感器一次電流為其額定電流的60%左右，最低不小于額定電流的30%，電流互感器二次電流在額定電流的25%～100%，電流互感器TA的準確度等級(二次組合)選擇0.2或0.5。總電度表G1實際電流為10%～125%IN(額定電流)，稍小于表的額定電流為好，公用電度表的選擇也應考慮待機時電度表實際電流為10%～125%IN(額定電流)，稍小于額定電流IN為好。在現(xiàn)場測量電梯非檢修態(tài)滿載或空載運行時供電總電流后(此時電流最大)，綜合電流互感器與電度表要求選擇互感器與電度表。其互感器感應部分的控制觸點應選自如附圖所示的同一繼電器2KA，以保證即便是在繼電器2KA有問題時電流互感器TA線圈也不會斷路，三個電流互感器TA的輸出線圈始終都應作接地處理，電流互感器TA與公用電度表G2電流線圈連線直徑不小于4平方毫米。繼電器、1KA、2KA的選擇根據(jù)觸點的電流值確定：觸點額定電流大于公用電度表G2電流線圈的電流額定值(見附圖對應觸點)，線圈的電壓與電梯二次供電電路相符(見附圖對應線圈)。將有安全隱患(斷路時產(chǎn)生高壓)的帶接點的互感器副線圈、繼電器、公用電度表G2裝在一個外殼接地的鐵合內，鐵合作接地處理。在鐵合外部注明：在維修該裝置時必須斷開電源進行，不允許副線圈在開路情況下進行維修，以免高壓危及人身安全。

3 電梯用電費分攤辦法

電梯公用電費為除首層外其余各層應平均分攤的電梯電費，電梯待機時間不同，公用費會有所不同。專項電費為除首層以外的各層業(yè)主從首層乘搭電梯到業(yè)主居住層或從居住層乘搭到首層的行程不同(用電量不同)所應專項交納的除公用費以外的專項電梯用電費。專項電費因客流量而不同，當電梯大多時間處于空閑狀態(tài)時還存在雙向運行收費的問題：即若電梯停在某層而首層呼梯，電梯將空載運行至首層，然后載客到居住層；或乘客從首層乘搭電梯到居住層，然后電梯自動空載返回首層待命(許多電梯有此功能)，電梯大多時間處于飽和運行狀態(tài)時則不存在雙向運行收費的問題。公用費計算簡單：每月從公用電量計量表上抄到的電度數(shù)乘以用電價格，然后按層樓數(shù)(除首層)均攤。專項費則因各層用電梯次數(shù)和交通流量不同而計算比較煩瑣，以下專題論證。

由于電梯運行時其耗電量是按每運行一層一個相同增量遞增的，所以每層月分攤該電梯的專項電費可按等差數(shù)列{Sn=[(a1+an)n]/2}和[an=a1+(n-1)d]公式運算。式中：Sn為每棟專項電費的總值(可以由總電表數(shù)減去公用電表數(shù)后乘以電價)，a1為第二層應分攤該棟的專項電費，an為頂層(為計算a1而設定)應分攤該棟的專項電費，n為除首層外(如規(guī)定首層不收電梯電費時)的層樓數(shù)量(如有9層樓就有n=8)，d為等差數(shù)列公差。若能得到公式[an= a1+(n-1)d]中的a1值，便可根據(jù)公式{Sn=a1n+[n(n-1)d]/2}計算出d值，從而由d、a1值及公式[an=a1+(n-1)d]得到每層月分攤該棟的專項電費，這里[an=a1+(n-1)d]中an為從第3層到頂層中的任意一層的專項電費，如第3層專項電費為[a2=a1+(2-1)d]。

a1值可由一次實驗由總電表獲取數(shù)據(jù)和電梯載客次數(shù)及當?shù)仉妰r等數(shù)據(jù)的乘積得到：即a1=(實驗數(shù)據(jù))×(載客次數(shù))×(當?shù)仉妰r)，以下分別討論這三個參數(shù)。1)實驗數(shù)據(jù)：按照電梯75%載荷(取電梯曳引機的平均載荷)情況，將電梯從第一層提升到第二層，從電梯在一層啟動、運行、減速制動到第二層平層時讀取總電表讀數(shù)（電梯此過程處于電動狀態(tài)，除減速階段不耗電外，其余階段耗電）。對于大多時間為交通流量大時只讀取計算機房總電度表的在這段時間的用電度數(shù)作為運算參數(shù)；而對于交通流量不大的電梯還需考慮電梯雙向收費的問題，除按上述步驟外再將電梯75%載荷從第二層下降到第一層，然后電梯空載從二層啟動、運行、減速制動到第一層平層時(電梯此過程處于電動狀態(tài)，除減速階段不耗電外，其余階段耗電)，讀取計算機房總電度表的在上行與下行兩段用電度數(shù)和作為運算參數(shù)。2)載客次數(shù)：從機房內電梯計數(shù)器獲取每月電梯運行的次數(shù)(電梯從啟動、運行、減速制動到平層?？?，計數(shù)器計數(shù)一次)，此數(shù)據(jù)為每月用電梯層樓共用次數(shù)，按每層用電梯均等的辦法將每月電梯運行次數(shù)等分，等分后的數(shù)據(jù)即為每層每月用電梯運行次數(shù)。每層每月電梯運行次數(shù)與電梯載客次數(shù)為兩個不同的概念：當交通流量大時，運行次數(shù)等于載客次數(shù)；當交通流量不大時，由于電梯有空載返程等，載客次數(shù)等于運行次數(shù)的一半，而上述兩種情況參與運算的只是載客次數(shù)。即按交通流量大小對載客次數(shù)進行確定：a)當交通流量大時，某層載客次數(shù)=(電梯計數(shù)器月電梯運行次數(shù))/(使用電梯樓層數(shù))。b)當交通流量不大時，某層載客次數(shù)＝(電梯計數(shù)器月電梯運行次數(shù))/[2×(使用電梯樓層數(shù))]。3)當?shù)仉妰r：從電業(yè)部門獲取當?shù)仉妰r。

在計算出a1值后可根據(jù){Sn=a1n+[n(n-1)d]/2}(式中：Sn可以從電表數(shù)據(jù)中計算得到)計算出d值，二層以上專項電費可由公式[an=a1+(n-1)d]計算得到。若業(yè)主需要按每戶人頭分攤電梯用電費時，則在計算公用電費與專項電費中，先將電費分攤到各層，再將各層電費分攤到人，最后將各戶人頭分攤費累計即為每戶應交納的總電梯用電費。另外，對于特殊情況本辦法可以作特別處理，如某層某戶居住的人較平均數(shù)多時可以先按等差數(shù)列計算后將多的人頭專用電費從總專用電費中截留，然后將專用電費余額再按等差數(shù)列分攤，居住的人較平均數(shù)多的住戶的專用電費最終為截留電費與專用電費余額所分攤電費之和。又如某層某戶居民基本沒有居住時，可以運用等差數(shù)列公式先將總專用電費分攤，截留該戶專用電費再將其按等差數(shù)列分攤到其余使用電梯戶，最終使用電梯戶的專用電費為按等差數(shù)列分攤的電費和后截留的沒使用電梯戶專用電費再分攤的數(shù)量之和，沒有居住的居民只需交納均攤后的公用電費。

4 結語

通過記錄電梯一個月運行所產(chǎn)生的總電量與公用電量、運行的總次數(shù)，運用數(shù)學方法將小區(qū)單元電梯運行電費向該單元住戶分攤，分攤后得到業(yè)主與物業(yè)管理公司的普遍認可，不僅解決了人們對不同樓層用電量及其分攤問題產(chǎn)生疑惑，而且都樂意繳納自己應該承擔的那一部分費用，使物業(yè)收費工作得到順利開展。該發(fā)明專利技術具有符合物業(yè)管理收費政策、可靠性高和成本低等特性，具有較大的市場競爭力。現(xiàn)各地物業(yè)小區(qū)因電梯收費不合理現(xiàn)象見諸于媒體現(xiàn)象屢見不鮮，已成為物業(yè)管理工作健康發(fā)展的阻力，本技術的實施有望掃除這一阻力。

[1] 史信芳. 電梯技術[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2010.

[2] 李唯楚. 一種樓宇電梯用電費分攤的電度計量裝置及方法: 中國, 專利號ZL200710034997.2[P]. 2007-10-03.

[3] 李唯楚. 樓宇電梯用電費分攤辦法[J]. 中國電梯,2005(3): 19-21.

Elevator Electricity Metering Principle and Allocation Method

LI Wei-chu
(CHANGFINE GROUP Co. Ltd., Changsha 410005, China)

According to the working principle and working process of the lift, the status of the building lift is analyzed and the related tests are made by setting the measuring and control devices relating to the working status of the lift. The electricity consumption of the lift is analyzed by using the mathematic methods. According to the results, a reasonable charge distribution to the costumers can be realized based on the actual use of the lift.

controling measures; mathematic methods; reasonable charge distribution

TM02

A

李唯楚 (1958-)，男，高級工程師，研究方向為建筑設備技術應用。