電梯節(jié)能新技術(shù)的分析與探討

夏杰

摘 要：有關(guān)現(xiàn)象表明，電梯在城市中的應(yīng)用十分普遍，現(xiàn)在的居民建筑、商場(chǎng)里隨處可見(jiàn)電梯的身影，人們的生活水平越來(lái)越高，電梯的需求量在日益增加，電梯的運(yùn)行過(guò)程中消耗的能量并不少，所以電梯的節(jié)能技術(shù)開(kāi)始引起社會(huì)的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在通過(guò)對(duì)電梯曳引系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)電能回饋技術(shù)、共直流母線技術(shù)、計(jì)算機(jī)對(duì)電梯群控制的應(yīng)用，未來(lái)電梯行業(yè)的發(fā)展定會(huì)向著減低能耗的方向發(fā)展，只有堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略才能發(fā)展得更好。

關(guān)鍵詞：電梯 節(jié)能 改造技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（a）-0043-02

1 我國(guó)電梯行業(yè)的現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在電梯行業(yè)我國(guó)占據(jù)“三大”，一為最大的電梯消費(fèi)市場(chǎng)；二為最大的電梯制造基地；三為最大的電梯出口國(guó)。電梯作為交通工具的一種，由于其做垂直運(yùn)動(dòng)，因此其具有一定的特殊性，該特殊性主要表現(xiàn)為為電梯在做輕載上行運(yùn)動(dòng)或重載下行運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠“回饋電能”，處于發(fā)電狀態(tài)。在國(guó)外，以電梯對(duì)這部分能量的利用情況為標(biāo)準(zhǔn)，將電梯劃分為兩種類型，一為“耗能型”，二為“回饋型”。專家預(yù)測(cè)，若我國(guó)80%的電梯使用“回饋型”電梯，每年能節(jié)省122 億kW·h左右的電能。至2015年，若所有電梯均使用“回饋型”電梯，每年能節(jié)省800 億kW·h左右的電能，該電能總量與三峽大壩一年的發(fā)電總量相等。由此看來(lái)，電梯的節(jié)能潛力巨大，因此，對(duì)電梯節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)意義非凡。

據(jù)相關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策顯示，電梯節(jié)能符合基本國(guó)策要求，符合相關(guān)法律規(guī)定；據(jù)電梯行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀分析，電梯節(jié)能是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。由此可見(jiàn)，電梯節(jié)能意義重大，為大勢(shì)所趨。

2 解決辦法

電梯一般由其所依附的建筑物和不同功能的八個(gè)系統(tǒng)組成，其八個(gè)系統(tǒng)為： 曳引系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)。

2.1 曳引系統(tǒng)

曳引系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成，分別是：電梯曳引機(jī)、反繩輪、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪等。其中曳引機(jī)為電梯動(dòng)力的主要來(lái)源，主要由6部分構(gòu)成，分別是：電動(dòng)機(jī)、機(jī)座、聯(lián)軸器、減速箱、制動(dòng)器和曳引輪等。其發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，曳引機(jī)的構(gòu)成主體為渦輪和蝸桿傳動(dòng)裝置；第二階段，曳引機(jī)的構(gòu)成主體齒輪傳動(dòng)裝置；第三階段，曳引機(jī)的構(gòu)成主體為無(wú)齒輪傳動(dòng)裝置。目前，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了曳引機(jī)由曳引鋼絲繩改用鋼帶傳送.

2.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要由4部分組成，分別是曳引電機(jī)、調(diào)速裝置、速度反饋裝置、供電系統(tǒng)等，其主要功能是對(duì)電梯進(jìn)行速度控制，其作用機(jī)制為通過(guò)調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。在電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)中適用的系統(tǒng)有兩大類：一類為直流電梯拖動(dòng)系統(tǒng)，一類為交流電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。其中，直流電梯拖動(dòng)系統(tǒng)又可以分為兩種：一種為由發(fā)電機(jī)組成的可控硅勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一種為可控硅直接供電的可控硅一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)，交流拖動(dòng)系統(tǒng)又可以分為三種：其一為交流變級(jí)調(diào)速系統(tǒng)；其二為交流變壓調(diào)速系統(tǒng)；其三為變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)。

目前，電梯使用的調(diào)速系統(tǒng)為變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)，在電梯運(yùn)行的過(guò)程中，其發(fā)揮的作用主要為：電梯啟動(dòng)、加速、勻速行駛、減速、停止。目前，電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制性能的完善在很大程度上依賴于變頻變壓調(diào)速技術(shù)的科學(xué)使用。

電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析，由于電梯系統(tǒng)具有位能負(fù)載屬性，即若電梯處于重載狀態(tài)，并且進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者電梯處于輕載狀態(tài)，并且進(jìn)行下降運(yùn)行時(shí)，電梯電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)正常，會(huì)消耗一定的電能。若電梯處于輕載狀態(tài)，并且進(jìn)行上升運(yùn)行時(shí)；或者電梯處于重載狀態(tài)，并且進(jìn)行下降運(yùn)行時(shí)，電梯電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，也就是完成電梯勢(shì)能到再生能量的轉(zhuǎn)化，并且會(huì)向外輸出電能。因此，產(chǎn)生了對(duì)變頻器再生能量回饋技術(shù)的應(yīng)用。

（ l ）對(duì)變頻器再生能量回饋技術(shù)的應(yīng)用。電梯電能回饋技術(shù)主要是利用電梯在運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的其它能量通過(guò)回饋技術(shù)達(dá)到節(jié)能的目的。主要依靠電梯的機(jī)械動(dòng)能和機(jī)械勢(shì)能，通過(guò)曳引機(jī)和變頻轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成直流電能，經(jīng)過(guò)技術(shù)手段儲(chǔ)存在變頻直流回路中的電容中。隨著電梯的運(yùn)動(dòng)收集的電能會(huì)越來(lái)越多，電容里的電壓會(huì)越來(lái)越高，需要及時(shí)釋放電能，否則就會(huì)出現(xiàn)跳閘護(hù)電的情況，釋放的電能就可以供其它設(shè)備使用[2]。當(dāng)下國(guó)內(nèi)許多電梯均采用電阻對(duì)電容中儲(chǔ)存的電能進(jìn)行消耗，防止發(fā)生電容電壓過(guò)高使得變頻器停止工作，使得電梯停止運(yùn)行的狀況。但是電梯回饋技術(shù)的應(yīng)用原理就是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化，并且將完成轉(zhuǎn)化的電能送入電梯直流回路的電容中，只有在這樣的情況下，能量回饋器才能正常工作，才能完成將電容中儲(chǔ)存的電能傳輸至電網(wǎng)系統(tǒng)的工作，才能有效解決能量回饋缺陷。由于回饋顯著減少，電網(wǎng)的電能諧波污染有效減少，功率明顯提高，因此能夠在滿足電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如附圖1所示。

（2）對(duì)共直流母線技術(shù)的應(yīng)用：電梯在生活中應(yīng)用往往是多臺(tái)同時(shí)使用，幾乎不能出現(xiàn)一棟樓里只有一臺(tái)電梯的情況。這樣利用其它電梯的電能集合起來(lái)供另一個(gè)電梯使用，這樣也可以節(jié)約部分電能[3]。共直流母線就是通過(guò)控制斷路器、接觸器、逆變器和熔斷機(jī)，實(shí)現(xiàn)將其余電梯電能供給另一臺(tái)電梯使用。將電梯所有直流一側(cè)連接到公用母線線上，然后電梯運(yùn)行過(guò)程中，自身的逆變器會(huì)將交流電轉(zhuǎn)化為直流電后反饋到母線上，然后供給另一臺(tái)電梯，從而降低電梯的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。若其中一臺(tái)電梯故障只需要切斷電梯開(kāi)關(guān)就可以讓電梯獨(dú)立運(yùn)行，完全不會(huì)影電梯的正常運(yùn)行。而且這個(gè)方法的造價(jià)低，只用在原有的基礎(chǔ)上做線路改造就可以完成，安全可靠實(shí)用性極高。如圖2所示。

3 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。對(duì)電梯的運(yùn)行方式實(shí)行操縱的方式，主要有集選控制，并聯(lián)控制，梯群控制等。

電梯群控技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將同一棟樓內(nèi)的所有電梯連接起來(lái)，通過(guò)采集電梯發(fā)出的信號(hào)，通過(guò)機(jī)身運(yùn)算向電梯發(fā)出指令。這種技術(shù)能夠詳細(xì)了解樓內(nèi)電梯的具體運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)調(diào)配所有電梯的運(yùn)行情況，保證電梯群能夠提供正常的服務(wù)。

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)不會(huì)出現(xiàn)影響電梯運(yùn)行效率，電梯空載等現(xiàn)象。新的調(diào)度演算方法，能夠提高電梯的運(yùn)行效率，實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯運(yùn)行情況，在線調(diào)整電梯資源，達(dá)到科學(xué)、合理的資源分配，將電梯控制優(yōu)化到最佳狀態(tài)[4]。

未來(lái)的電梯發(fā)展一定會(huì)向著智能化的方向發(fā)展，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將控制電梯算法引入電梯群控制系統(tǒng)，將電梯群控制系統(tǒng)的多樣性和特性本身的隨機(jī)性結(jié)合起來(lái)，同時(shí)把專家系統(tǒng)算法、模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和遺傳算法等，有機(jī)地結(jié)合在一起，共同在電梯控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用，將是電梯控制發(fā)展的趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)電梯節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，能夠有效緩解國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的電力緊張局勢(shì)，利用先進(jìn)的技術(shù)手段，可以使電梯的能耗降到最低，對(duì)社會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)。能源回饋技術(shù)、共直流母線控制系統(tǒng)、電梯群的控制等，各方面高新技術(shù)的運(yùn)用都能實(shí)現(xiàn)夠節(jié)能效果。各種新技術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)拓了電梯的應(yīng)用領(lǐng)域，往后電梯的應(yīng)用將更加廣泛[5]。目前電梯能源再生驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際生活的運(yùn)用中，已經(jīng)節(jié)約了70%的電能，所以有必要繼續(xù)研究新技術(shù)，進(jìn)一步針對(duì)電梯耗能問(wèn)題提出有效的解決辦法。

參考文獻(xiàn)

[1] 王波，段軍，卿曉霞，等.一種改進(jìn)調(diào)度算法的電梯節(jié)能新技術(shù)[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010，4（6）：44-47.

[2] 陳中赟，茆海洋，馮達(dá)，等.液壓電梯的特性及檢驗(yàn)的實(shí)施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（12）：69.

[3] 劉彩紅，山世海.天津地鐵一號(hào)線環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)災(zāi)害模式介紹[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（9）：92.

[4] 徐衛(wèi)玉，吳國(guó)良.電梯節(jié)能技術(shù)與智能電網(wǎng)[J].裝備機(jī)械，2010（3）：54-57.

[5] 張宇艷，李鵬，夏宏宇.EPM曳引機(jī)及控制系統(tǒng)在無(wú)機(jī)房電梯中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009（18）：48-49.