淺談電梯節(jié)能降耗技術(shù)

周口　牛繼東

摘要 電梯作為高層建筑必不可少的垂直交通運(yùn)輸工具，在人們的生活中起著非常重要的作用，但同時(shí)電梯作為—種高耗能設(shè)備，又是高層建筑中僅次于空調(diào)的一大耗電設(shè)施。在能源緊缺的今天，節(jié)能環(huán)保尤其顯得重要，因此本文對(duì)電梯節(jié)能展開討論，分析了電梯節(jié)能技術(shù)。

1 引言

近幾年來隨著房地產(chǎn)的突飛發(fā)展，這也帶動(dòng)了電梯業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)代的生活中，電梯已經(jīng)成為高層建筑必需的交通工具，除了對(duì)電梯功能的需求外，人們追求更多的是電梯的安全性與舒適感，然而很少有人去關(guān)心電梯的能耗問題，這使得電梯成為高層建筑中僅次于空調(diào)的第二大能耗設(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2013年年末，全國(guó)電梯總耗電量達(dá)到500億千瓦時(shí)以上，其耗電量是非常大的。研究電梯的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)，電梯控制系統(tǒng)從最初的直流控制到當(dāng)今的永磁同步無齒輪控制，電梯技術(shù)的每一步發(fā)展都伴隨著電梯能耗的降低，從這個(gè)角度來說，節(jié)能是電梯發(fā)展的必然方向[2]。雖然如此，當(dāng)前電梯所采用的制動(dòng)方式大多數(shù)仍為能耗制動(dòng)，這樣電梯所產(chǎn)生的再生能量通過制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗掉，造成大量能源流失，增加了機(jī)房的溫度，這不僅導(dǎo)致能量的二次浪費(fèi)，而且還影響電梯的正常運(yùn)行。因此，如何降低電梯的能耗，如何將電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的能量進(jìn)行回收利用，已成為社會(huì)急需關(guān)心和了解的焦點(diǎn)。

2.電梯節(jié)能降耗技術(shù)研究

《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》第七條規(guī)定：特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)使用單位應(yīng)當(dāng)遵守本法和其他有關(guān)法律、法規(guī)，建立、健全特種設(shè)備安全和節(jié)能責(zé)任制度，加強(qiáng)特種設(shè)備安全和節(jié)能管理，確保特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用安全，符合節(jié)能要求。電梯作為八大類特種設(shè)備之一，其生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用安全，必須要符合節(jié)能要求。因此，為了確保真正實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能降耗目的，必須要從機(jī)械和電氣控制兩個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能。

2.1電梯機(jī)械節(jié)能分析

曳引式電梯的曳引機(jī)，通過曳引鋼絲繩一頭連接轎廂，一頭連接對(duì)重裝置，帶動(dòng)轎廂和對(duì)重上下運(yùn)行。電梯的曳引機(jī)有有齒輪和無齒輪之分。

有齒輪曳引機(jī)通常通過減速箱來帶動(dòng)曳引輪運(yùn)行，減速箱一般采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，減速比一般為35：2。無齒輪曳引機(jī)中間沒有減速箱，以交流永磁同步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，繞繩比通常是2：1或是1：1。

從電梯節(jié)能的角度分析，無齒輪曳引機(jī)要優(yōu)于有齒輪曳引機(jī)，但是如果必須要采用有齒輪曳引機(jī)作為動(dòng)力源時(shí)，要采用高效率的有齒輪曳引機(jī)。

2.1.1高效率有齒輪曳引機(jī)的應(yīng)用

有齒輪曳引機(jī)按其主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型主要分為蝸輪蝸桿、斜齒輪式、行星齒輪式3種，蝸輪蝸桿傳動(dòng)其傳動(dòng)效率非常低，只有70%左右；行星齒輪式傳動(dòng)和斜齒輪式傳動(dòng)其傳動(dòng)效率較高，能達(dá)到90%以上，但因其要求齒輪加工精度高，成本高，所以其應(yīng)用范圍不廣。

此外，有齒輪傳動(dòng)可以采用永磁同步電動(dòng)機(jī)，這比交流異步電動(dòng)機(jī)效率至少要高10%，這是針對(duì)有齒輪曳引機(jī)的節(jié)能改造。

2.1.2利用無齒輪曳引機(jī)的節(jié)能

永磁同步無齒輪曳引機(jī)技術(shù)最早是由通力電梯公司研制出來的，該技術(shù)是基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)和矢量技術(shù)而發(fā)展起來的曳引技術(shù)，所謂矢量技術(shù)就是在低轉(zhuǎn)速時(shí)，具有大轉(zhuǎn)矩的技術(shù)。隨著永磁同步曳引機(jī)成本的下降，其取代蝸輪蝸桿曳引機(jī)的趨勢(shì)越來越明顯。

永磁同步曳引機(jī)與有齒輪曳引機(jī)相比，有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。永磁同步曳引機(jī)無需從電網(wǎng)吸取無功電流，因此其功率因數(shù)相對(duì)比較高；永磁同步曳引機(jī)無需勵(lì)磁繞組沒有勵(lì)磁損耗，因面發(fā)熱少，效率高，可以提高20%40%。永磁同步曳引機(jī)采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制，具有與直流電動(dòng)機(jī)一樣優(yōu)良的速度、轉(zhuǎn)矩控制特性，起、制動(dòng)電流明顯低于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，所需電動(dòng)機(jī)功率和變頻器容量都有所減小。

3.電梯電氣控制系統(tǒng)的節(jié)能

電梯控制系統(tǒng)節(jié)能的方法有很多[3]，一是變頻調(diào)速節(jié)能，二是利用回饋裝置節(jié)能。

3.1變頻調(diào)速節(jié)能方法分析

我國(guó)所使用的電網(wǎng)的頻率為50HZ，所謂的變頻調(diào)速節(jié)能，通常是指在50HZ以下的調(diào)速，也即通常所說的基頻以下調(diào)速。

在基頻以下的調(diào)速，也就是恒轉(zhuǎn)矩下的調(diào)速，根據(jù)電動(dòng)機(jī)原理，由T=9.55P/n可知，當(dāng)轉(zhuǎn)矩T保持不變時(shí)，功率P將隨著轉(zhuǎn)速n的變化一起變化，也即當(dāng)n增大時(shí)，P也將增大，n減小時(shí)，P也將減小。

在電梯正常運(yùn)行時(shí)，可以根據(jù)轎廂所載乘客的多少，由變頻器輸出相應(yīng)的功能，也即，當(dāng)乘客數(shù)量多時(shí)，控制變頻器輸出較大的功率，乘客數(shù)量少時(shí)，控制變頻器輸出較小的功率，從而避免了大馬拉小車的現(xiàn)象發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能的目的。

3.2利用回饋裝置的節(jié)能方法分析

當(dāng)曳引機(jī)拖動(dòng)轎廂向下運(yùn)行時(shí)，由于這時(shí)電梯所具有的勢(shì)能（位能）將減少，根據(jù)能量守恒原理，減少的這部分勢(shì)能被轉(zhuǎn)換成了電能，也就是再生能量。當(dāng)前電梯的控制系統(tǒng)大多數(shù)采用的是能耗制動(dòng)方法把這部分再生能量通過發(fā)熱消耗掉，白白的把這部分能量浪費(fèi)掉了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，消耗在電梯制動(dòng)電阻上的能量占有電梯總用電量的25%～35%，如果能把這部分能量回收再利用，就可以達(dá)到節(jié)約電能的目的。利用回饋裝置就能實(shí)現(xiàn)再生能量的回收和再利用，回饋裝置能有效的將再生能量回收起來，或者回饋電網(wǎng)，或者供給周邊其他用電設(shè)備使用，從而節(jié)約電網(wǎng)的能量，其節(jié)能效果還是十分明顯的

4.總結(jié)

本文總結(jié)了當(dāng)前電梯節(jié)能的幾種方法，尤其是以變頻器和能量回饋技術(shù)為代表的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)，能夠顯著也是降低電梯的能耗，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)兵弟.電梯節(jié)能技術(shù)分析與探討[J].蘭州：甘肅科技，2011.9，27（17）。

[2]白瑜峰.能量回饋技術(shù)在電梯上的應(yīng)用分析和節(jié)能效果探討[J].石家莊：科技風(fēng)，2011，8。

[3]樂曉東.電梯節(jié)能與綠色環(huán)保技術(shù)探討[J].南京：無線互聯(lián)科技，2013，（2）。