電梯節(jié)能技術分析與探討

于銘生

【摘要】高層建筑的不斷建設，電梯的重要性也日益凸顯。電梯在運行的過程中需要消耗大量的電力資源，實現(xiàn)電梯節(jié)能由此也成為當前電梯公司搶占市場份額的核心競爭力。本文對當前節(jié)能技術進行分析，為當前電梯行業(yè)的節(jié)能工作提供借鑒。

【關鍵詞】電梯節(jié)能技術；分析

前言

據(jù)相關資料顯示電梯用電量占高層建筑用戶電總量的17%，由此也成為當前節(jié)能工作中的重點環(huán)節(jié)[1]。日前，西繼迅達公司電梯產品順利通過荷蘭LIFTINSTITUUT節(jié)能認證機構的審核，被國際VDI授予A級節(jié)能電梯證書，成為電梯行業(yè)中的節(jié)能先鋒，提高了自身的市場競爭力。電梯節(jié)能技術的應用成為電梯企業(yè)尋求自身發(fā)展的關鍵，各家電梯公司也紛紛將節(jié)能電梯作為搶占市場份額的競爭點。

一.永磁同步曳引機節(jié)能系統(tǒng)節(jié)能分析

電梯的運行是在電動機帶動曳引機上下驅動來進行的。永磁同步曳引機是一種將無軸承技術與永磁同步曳引機相結合的研法而成的新型無軸承電動機。曳引機分為有輪與無輪兩種，其中無齒輪永磁同步曳引機無需減速箱進行減速。目前的大多數(shù)電梯通常將大扭矩交流永磁同步電動機作為電梯運行的驅動。永磁同步電動機具有低速大轉矩的特性，體積相對較小但是運行平穩(wěn)，能夠避免頻繁維護、節(jié)省能源，降低運行成本，成為當前電梯行業(yè)的主要發(fā)展趨勢。而有齒機曳引機通常使用蝸輪一蝸桿技術，為提高運行效率通常采用永磁同步電動機作為驅動，減速比例通常在35：2左右，相比交流異步電動機效率將電梯的效率提高10%以上，由此將永磁同步電動機作為有齒機曳引機電梯節(jié)能研究的主要方向[2]。此外，多極低速直接驅動永磁同步曳引機的出現(xiàn)改變了曳引機用電方式，提高了節(jié)能效果。與常規(guī)的曳引機系統(tǒng)相比，永磁同步曳引機系統(tǒng)可避免向電網(wǎng)中汲取無功電流，獲取能量的方法較為安全，因而功率因數(shù)相對高。同時該系統(tǒng)不存在勵磁損耗，因為運行過程中發(fā)熱小，因而也不需要冷卻風扇，減少耗電設備，其運行效率可以提高20%～40%。

二.變頻器再生能量回饋技術節(jié)能分析

電梯在運行的過程中會產生一定的機械能，電梯節(jié)能的方式可通過其產生的機械能加以利用，從而減少電梯從電網(wǎng)上汲取的電能，實現(xiàn)電能的循環(huán)利用。變頻器再生能量回饋技術應運而生，實現(xiàn)了電梯運行過程中對電梯的節(jié)能，實現(xiàn)了電能的循環(huán)利用。該技術能對電梯運行過程中產生的機械能進行轉換，并將能量儲存在直流母線同路的電容中，再結合有源逆變技術將能量轉變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻同相的交流電。該技術對機械能的轉化率至少為97%，能夠為建筑物、電梯間的其他用電設備提供運行能源，從而實現(xiàn)電梯節(jié)能目的。此外，在該技術的應用過程中結合抗電器與噪聲濾波器，頻繁制動，增強電梯的節(jié)能效果。變頻器再生能量回饋技術的運行系統(tǒng)產生的熱量相對較少，因而無需空調散熱，日常維護工作也相對地有所減少。變頻器再生能量回饋技術可帶來15%～40%的節(jié)能率，具有較大的發(fā)展前景。當前，西繼迅達公司采用永磁同步曳引機節(jié)能系統(tǒng)與變頻器再生能量回饋技術進行電梯節(jié)能，電梯一天的用電量不超過4.6度，與普通C級能效電梯相比，節(jié)電率高達69.83%。因此，一年可為電梯用戶節(jié)省的用電量約為4056度，如每度電0.5元的價格計算，一年就可節(jié)省2028元用電費用，獲得較大節(jié)能效果，降低電梯運行成本。

三.電梯群控技術節(jié)能分析

實現(xiàn)電梯節(jié)能，需要對電梯在運行過程中消耗的電能進行有效的控制。在啟動、加速及制動是造成電梯能源大量消耗的3個中間環(huán)節(jié)，特別是多臺電梯的運行消耗的能量相對較大。針對于多臺電梯的用戶，可通過控制上述3個產生電能消耗的環(huán)節(jié)來實現(xiàn)節(jié)能目的。實現(xiàn)多臺電梯耗電環(huán)節(jié)的控制可采用電梯群控技術，實現(xiàn)電梯系統(tǒng)的智能化運行，減少人為干預。當前電梯控制技術有并聯(lián)控制、梯群程序控制及梯群智能控制三種有效的節(jié)能操縱控制方式。其中，并聯(lián)控制將2臺電梯控制線路進行并聯(lián)控制。如兩臺并聯(lián)的電梯無運輸任務，一臺基梯電梯會停留在基站，另外一臺自由梯會停留在預先選定的樓層；當有運輸任務時，停留在基站的基梯會向上運行，而停留在預定樓層的自由梯會下降至基站完成替補工作[3]。梯群程序控制的群控是由微機控制并統(tǒng)一調度。應用該技術的多臺電梯使用共同的廳外召喚按鈕，對多臺電梯進行集中的排列進行統(tǒng)一的程序調度、控制。根據(jù)電梯的運行狀態(tài)，該控制可分為四程序與六程序兩種控制方式。其中四程序控制根據(jù)運輸任務可分為閑散、上行高峰、下、上行平衡及下行高峰狀態(tài)運行四種運行方式，系統(tǒng)可根據(jù)運行狀態(tài)調整相應的運行控制方式。而六程序控制則比四程序控制多了兩種狀態(tài)，即為上行較下行高峰與下行較上行高峰兩種運行狀態(tài)。

四.共直流母線技術節(jié)能分析

在電梯節(jié)能中除了從曳引機創(chuàng)新、機械能轉換及運行方式優(yōu)化三個方面進行節(jié)能之外，還可對電梯電流母線進行創(chuàng)新，實現(xiàn)節(jié)能。共直流母線具有能量共享的特質，能夠實現(xiàn)能量線上多臺設備的電能共享?；仞佈b置、變頻器、直流熔斷器及直流接觸器在運行過程中是并聯(lián)的狀態(tài)因而直流環(huán)節(jié)的儲能容量相對較大，強大的直流電壓源可有效控制直流電壓產生的瞬時脈動，保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全[4]。在電梯使用頻率較高、運輸任務重的建筑物中，通常會出現(xiàn)多臺電梯同時運行的情況，為降低電梯對電能的消耗可應用共直流母線。其節(jié)能原理如下，將多臺運行電梯其中的一臺或著多臺運行時產生的能量反饋至共同使用的那條母線上，利用直流母線的共享性能為直流線上的其它電梯提供運行的能量，減少電梯向電網(wǎng)中汲取電能，運用最小的能耗獲取最大的電梯驅動能量。

五.結語

當前電梯節(jié)能可通過永磁同步曳引機節(jié)能系統(tǒng)、變頻器再生能量回饋技術、電梯群控技術及共直流母線技術等技術進行節(jié)能，促進電梯行業(yè)的節(jié)能工作。但是節(jié)能要求會隨著用戶的需求而發(fā)生改變，為應對日益嚴格節(jié)能要求，當前的電梯企業(yè)應該不斷地對節(jié)能技術進行創(chuàng)新。以節(jié)能為自身發(fā)展的目標，促進電梯行業(yè)的安全、穩(wěn)定發(fā)展，滿足生產、生活中對電梯運輸?shù)男枨蟆?/p>

參考文獻

[1]陳煜華.對于電梯節(jié)能技術的探究[J].低碳世界，2015（31）：122-123.

[2]李敏.電梯節(jié)能技術探討[J].機電信息，2013（12）：110-111.

[3]孔曉華.電梯節(jié)技術探討[J].海峽科學，2014（05）：31-32.

[4]韓光昕.對我國電梯節(jié)能技術的探究[J].電子技術與軟件工程，2014（11）：250.