電梯節(jié)能降耗的技術(shù)途徑與分析

馬思華

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們?nèi)罕姷纳钏讲粩嗵岣?，對住房的需求日益增長，但城市用地寸土寸金，導(dǎo)致建筑物的高度不斷攀升，居住在高層建筑的人們已越來越離不開電梯，電梯已經(jīng)成為建筑物里人們垂直出行的標(biāo)配了，是人們越來越不可或缺的一種上下樓工具；但任何事物都具有兩面性，電梯給人們出行帶來便利的同時，就是耗電較多；目前全社會都在提倡節(jié)能環(huán)保，所以我們急需尋找一種新的降低電梯能耗的技術(shù)和方法。

關(guān)鍵詞：電梯；節(jié)能降耗；技術(shù)途徑

1.目前常用的降低電梯能耗的技術(shù)方法

1.1第一種是在控制電梯運(yùn)行過程中降低電梯的能量消耗

（1）并聯(lián)控制的方法，這種控制方法一般是將2～3臺電梯的控制線路并聯(lián)起來，進(jìn)行邏輯控制，共用層站外召按鈕，當(dāng)一臺電梯返回基站時，其他電梯在到達(dá)其他目的層后停機(jī)待命，防止空轎廂運(yùn)行。

（2）群控運(yùn)行的方法，這種控制方法將多臺電梯分組，根據(jù)樓內(nèi)交通量的變化，實(shí)行最優(yōu)輸送的一種智能運(yùn)行方式，這是一種比較先進(jìn)的控制方式，這種智能控制方式可以根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示，對電梯運(yùn)行中出現(xiàn)的一些小問題進(jìn)行智能的修正，可以大幅降低電梯的能量消耗。

1.2第二種是提高電梯運(yùn)行過程中的能量回收率

對于垂直運(yùn)行的電梯，回收能量是很重要的節(jié)能方式，通常的電梯能量回收系統(tǒng)都是使用雙PWN和LCL濾波技術(shù)。在電梯運(yùn)行過程中，制動時產(chǎn)生的能量就會反饋到上一次連接的變頻器中，這樣會導(dǎo)致上級電線出現(xiàn)電壓過高的問題，會有能一定的安全隱患。所以需要對制動過程中的上次電線進(jìn)行電壓限制，這樣制動產(chǎn)生的能量就可以安全的進(jìn)行回收，直接地連接到變頻器上面，這時能量回收反饋的部件會自動的接通，防止上級電線電壓持續(xù)增長。對于電梯的能量反饋，是將電梯運(yùn)行過程中的位置勢能轉(zhuǎn)化為電梯運(yùn)行的動能，從而轉(zhuǎn)化為電能輸送到電力網(wǎng)中；這種能量回收的方式，使得電路中電阻產(chǎn)生的熱量大大減小，這樣對電梯機(jī)房的散熱要求也降低了。

1.3第三種是降低電梯運(yùn)行的能量消耗

電梯能耗的降低是電梯節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，目前的電梯在使用過程中，運(yùn)行的轉(zhuǎn)速都高于實(shí)際要求，功率一定的時候?qū)е缕錉恳p小，所以需要對電梯的運(yùn)行速度進(jìn)行一定程度的降低，目前常用的降低電梯運(yùn)行速度的方法有三種。第一種是使用永磁同步無齒輪技術(shù)，這種技術(shù)，是電梯行業(yè)的一項(xiàng)重大改革，極大地提高了電梯運(yùn)行過程中的效率，其優(yōu)點(diǎn)是在減小體積的同時，使得運(yùn)行過程中的振動較小，運(yùn)行更加平穩(wěn)。第二種是使用行星齒輪進(jìn)行驅(qū)動電梯，這種驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行過程中的效率極高，能達(dá)到90%以上，缺點(diǎn)是這種機(jī)構(gòu)的加工復(fù)雜，并且磨損較快，所以此種方法的成本較高，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。第三種是行星齒輪同步驅(qū)動技術(shù)，這種驅(qū)動方式是將行星齒輪和永磁同步無齒輪結(jié)合的新方法，結(jié)合了兩者的優(yōu)勢，在中速或者低速運(yùn)動的電梯中，采用行星齒輪同步技術(shù)，可以在相當(dāng)大的程度上減小牽引鋼絲繩的折轉(zhuǎn)次數(shù)，提高了鋼絲繩的使用時間，這種方法的缺點(diǎn)是不能改善電梯運(yùn)行的效率，并且成本高。

2.目前關(guān)于電梯節(jié)能降耗技術(shù)的一些創(chuàng)新和介紹

2.1 能量回饋原理及實(shí)現(xiàn)方法的介紹

電梯的能量回饋狀態(tài)，發(fā)生在重載下行或輕載上行兩種情況下。

對于中低速電梯而言，電機(jī)與三相電源之間采用單逆變的方式，這種單逆變方式使得電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的多余的電能無法回饋給電網(wǎng)重復(fù)利用，只能消耗在制動電阻上。此控制方式若用于高電能消耗的高速、超高速梯中，無疑產(chǎn)生了大量的電能浪費(fèi)。

對于高速、超高速電梯而言，為減少電能的浪費(fèi)，需要整流部分加以控制，使之可以逆變，將電能回饋給電網(wǎng)。

實(shí)現(xiàn)能量反饋的實(shí)現(xiàn)方法是：首先將由單純二級管構(gòu)成的整流回路，改造成具有導(dǎo)通控制能力的逆變回路，使整個控制回路變成雙逆變回路，并取消原用于消耗多余電能的制動電阻；其次，為提高回饋電能的潔凈率，減少諧波的產(chǎn)生，需要對初始的三相電源進(jìn)行相位及電流檢測，從而通過控制器精確控制晶體管的導(dǎo)通時間及頻率，有效地減少諧波，實(shí)現(xiàn)回饋給電網(wǎng)的電能頻率與電網(wǎng)一致，且其電壓、電流波形接近于正弦波。

2.2 回饋能量的衡量指標(biāo)

能量再生率與回饋能量的潔凈率是評價(jià)能量回饋技術(shù)效能的兩大重要指標(biāo)。

所謂能量再生率，是指由電梯運(yùn)動產(chǎn)生的電能，通過逆變回路反饋到直流母線上最終到達(dá)電網(wǎng)能量所占的百分比。其取決于兩個指標(biāo)：第一個是能量反饋型變頻器整機(jī)的預(yù)期效率，第二個是功率因數(shù)。能量再生率就是這兩個指標(biāo)的乘積，即

能量再生率=能量反饋型變頻器整機(jī)的預(yù)期效率×功率因數(shù)

回饋能量的潔凈率與回饋能量的頻率、電壓電流波形密切相關(guān)。當(dāng)回饋能量的頻率、電壓電流波形與電網(wǎng)趨于一致的程度越高，回饋能量的潔凈率就越大，回饋能量就越潔凈。相反，如果回饋能量的頻率、電壓電流波形與電網(wǎng)趨于一致的程度越低，則諧波越多，對電網(wǎng)的干擾程度越大，回饋能量的潔凈率就越低。

2.3 能量回饋的節(jié)能效果分析

當(dāng)電梯滿載下行（或空載上行）時，首先經(jīng)過一個加速階段，再勻速穩(wěn)定運(yùn)行，靠近服務(wù)層時再減運(yùn)行，最后?？吭诜?wù)層。在一過程中回饋電能的情況如圖1所示。圖中的P為電機(jī)額定功率。當(dāng)回饋電能為正值時，說明電梯正在消耗電能；當(dāng)回饋電能為負(fù)值時，說明電梯正在向電網(wǎng)回饋電能。

在起動階段，電梯加速運(yùn)行，消耗的電能較小，趨于0，可忽略不計(jì)；電梯勻速運(yùn)行附段，向電網(wǎng)回饋電能，其功率為電機(jī)額定功率的60%；電梯在起始減速階段回饋電能的功率最大，約為電機(jī)額定功率的1.2倍。若電機(jī)的功率為33KW，則在勻速運(yùn)行階段回饋給電網(wǎng)的功率可達(dá)19.8KW，在減速運(yùn)行的初始階段回饋給電網(wǎng)的功率可達(dá)39.6KW。后經(jīng)理論及實(shí)踐證明，這種節(jié)能效果可達(dá)15%～40%。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘秋鑒.淺談電梯的節(jié)能降耗技術(shù)[J].裝備制造技術(shù)，2010， 2010（7）：180-181.

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