電梯節(jié)能技術的運用與推廣研究

摘 要：電梯節(jié)能技術是特種設備節(jié)能領域的研究重點，尤其對我國節(jié)能降耗工作的推進具有重要意義。雖然針對電梯節(jié)能我國已經(jīng)出臺了相應的法規(guī)政策，但電梯節(jié)能技術的實際運用與推廣還有很長的路要走，因而繼續(xù)加強對當前電梯節(jié)能技術的研究是十分必要的?；诖耍唵谓榻B了當前我國電梯節(jié)能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及其技術創(chuàng)新，進而對電梯節(jié)能技術的具體運用展開了討論，希望能夠為電梯節(jié)能技術的推廣普及和發(fā)展提供參考。

關鍵詞：電梯;節(jié)能技術;降耗;電能回饋技術

1 電梯節(jié)能系統(tǒng)及其技術創(chuàng)新

電梯節(jié)能系統(tǒng)主要是通過一定技術手段使電動機輸出的能量被充分利用，以達到減少電能消耗的目的。具體而言，電梯在負載情況下是通過電動機的曳引作用完成上下動作，在此過程中電梯會產生位能。在電梯負載降低時，機械位能能夠被釋放并再次變成電能，以實現(xiàn)電梯的節(jié)能效果，有助于解決電梯耗電過多的問題。目前，電梯節(jié)能領域已經(jīng)有多項技術，其中較有創(chuàng)新性的是永磁同步拖動與制動電能回饋技術。該技術是運用了能源再生技術，使傳統(tǒng)的節(jié)能變?yōu)樵炷?，使得電梯?jié)能技術研究進入了一個全新階段。根據(jù)相關實驗數(shù)據(jù)顯示，制動電能回饋技術的平均節(jié)電率約為30%，如果全面推廣應用該技術，將為國家節(jié)省相當可觀的電能資源。另外，電能回饋技術可以與其他節(jié)能技術同時使用，例如在老舊電梯改造中可以先利用變頻控制技術與永磁同步技術節(jié)能，然后再運用電能回饋技術，不僅可以使電梯的節(jié)能效率進一步提升到70%，還能夠提高電梯運行的穩(wěn)定性與安全性，為人們提供更好的服務。

2 電梯節(jié)能技術的具體運用

隨著人們對電梯節(jié)能技術的不斷研究，目前已經(jīng)有多種技術被應用于電梯節(jié)能改造中，除了上述創(chuàng)新技術外，還有梯控節(jié)能技術、機械傳動與曳引節(jié)能技術以及綠色能源技術等?？梢哉f當前的節(jié)能技術已經(jīng)基本可以滿足電梯節(jié)能與造能需求。

2.1? ? 梯控節(jié)能技術的具體應用

梯控節(jié)能技術就是指通過對電梯運行方式的合理調控，達到減少能源消耗的目的。目前梯控節(jié)能技術的控制形式主要有3種，即并聯(lián)控制、梯群程序控制以及梯群智能控制。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，梯控的智能化程度也將越來越高。

并聯(lián)控制通常應用于2～3臺電梯的控制中。該操控方法需要在電梯共用層部分站外設置一個召喚按鈕，在電梯沒有運行任務時其中一部電梯將停于基站，另一部則停于預設樓層。在有運行任務時，停于基站的電梯將運行至相應樓層，而另一部則下降至基站。該控制方式的最大特點在于提升電梯運行效率，從而變相達到節(jié)能目的。

2.2? ? 再生電能回饋技術的具體應用

在變頻調速式電梯的運行中會產生大量的機械位能，這種機械位能如果能夠得到合理利用，將會極大提升電梯的節(jié)能性。針對這一問題，人們研究出了再生電能回饋技術。該技術是基于電梯在運行至指定樓層時速度會減慢，這個過程中電梯產生的機械位能會得到釋放，此時如果運用變頻器再生電能回饋技術就可以將釋放出的位能重新轉變成電能用于維持電梯運行。該技術的具體實現(xiàn)過程為：（1）變頻器將電梯機械位能轉化成其他能量并在直流母線回路電容中加以儲存;（2）運用有源逆變技術將存儲的能量轉換為和電網(wǎng)頻率、相位一致的交流電并使之回饋到電網(wǎng)中。通過該技術的應用，能夠為電梯帶來16%～40%的節(jié)能效率，且其回饋的電能將隨著電梯運行速度的提升、負載的增大以及高度的增加而不斷增多。

2.3? ? 電梯電動機設計中的節(jié)能技術運用

電梯運行中的主要能量消耗部位就在電梯的電動機，所以要提升電梯節(jié)能性就應該從源頭進行科學設計，以便從根本上解決電梯能耗過大的問題。目前電梯電動機的設計制造中節(jié)能效果較好的技術是永磁同步驅動技術。該技術的基本原理是通過在電動機轉子表面增加永磁鐵使其能夠在電源恒定情況下以恒定速度運轉，能夠減少電動機工作時的電能需求量，達到節(jié)能效果。目前，由永磁同步驅動技術研制出的永磁同步無齒輪馬達曳引機在實際使用中表現(xiàn)出了出色的性能，同時不再需要傳統(tǒng)電梯中沉重的減速箱，使電梯的傳動效率大大提升，最大程度上減少了電能消耗。

2.4? ? 綠色可再生能源技術的具體運用

為了實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，我國在各個領域中都開始廣泛推廣新型綠色可再生能源，如太陽能、潮汐能、地熱能等的應用越來越普及。為此，在電梯節(jié)能中探索綠色可再生能源技術也能夠起到良好的能源節(jié)約效果。例如，對于一些高層建筑，可以通過在樓頂安裝太陽能裝置，將太陽能轉化為支持電梯運行的能量，從而實現(xiàn)對可再生能源的充分運用。此外，在運用太陽能的過程中，由于其能量只能在白天收集，所以必須采取必要措施對太陽能進行儲存，以實現(xiàn)對太陽能的最大化利用。而隨著綠色再生能源技術的不斷發(fā)展，還有更多技術將被應用于電梯節(jié)能中。因此，電梯節(jié)能領域應進一步加大對各種綠色能源技術開發(fā)運用的研究和實踐探索，從而使電梯節(jié)能技術的水平得到不斷提升。

3 電梯節(jié)能技術的能效分析

為進一步了解電梯節(jié)能技術在實際運用中的節(jié)能效果，本文結合我國某地電梯節(jié)能改造工作進行了電梯節(jié)能技術能效測試。

3.1? ? 能效測試基本情況

此次能效測試采用的設備為電梯能效測試儀，測試載荷的方法為空載法。測試期間電梯運行方式為全程直駛3回合，并在端站開關門。測試中的相關技術標準參照《電梯能源效率評價技術規(guī)范》（DB33/T 771—2009）。

3.1.1? ? 電梯A的節(jié)能改造情況

電動機額定電流：23 A;提升高度：14.4 m;改造前：交流雙速;改造后：變壓變頻調速。

3.1.2? ? 電梯B的節(jié)能改造情況

電動機額定功率：11.7 kW;提升高度：12.1 m;改造前：變壓變頻調速;改造后：加裝ERB裝置實現(xiàn)電能回饋。

3.2? ? 測試結果分析

電梯A節(jié)能改造前后的運行電流情況分別如圖1、圖2所示。

從圖1、圖2中可以看出，電梯A改造前的啟動電流最高可達到額定電流的4倍，而改造后電梯A的尖峰電流消失。同時改造后電梯A的電能損耗較改造前降低了20%以上。

電梯B節(jié)能改造前后的運行功率情況分別如圖3、圖4所示。

從圖4可以看出，電梯B在加裝能量回饋裝置ERB后，其空載上行過程中電動機處于發(fā)電狀態(tài)，使得其綜合能耗較改造前顯著降低，這說明能量回饋節(jié)能技術的實際應用效果十分突出。

4 大樣本量測試

本文在對上述改造后的變壓變頻調速電梯和能量回饋電梯進行測試后，又進一步進行了大樣本量的測試對比工作，以確定采用不同技術的電梯實際能效情況，以提升測試數(shù)據(jù)的科學性。

測試中選擇交流變極調速電梯、交流調壓調速電梯、變壓變頻電梯和能量回饋電梯各50臺進行測試并對測試結果進行了統(tǒng)計匯總，結果如表1所示。

從表1可以看出，4種電梯運行能耗由低到高排列依次為：能量回饋電梯<變壓變頻電梯<交流調壓調速電梯<交流變極調速電梯。

此外，我們通過對大樣本量電梯待機能耗的檢測進一步發(fā)現(xiàn)，在額定起重量、額定速度、調速方式等參數(shù)相同或基本相同時，帶有自動休眠功能電梯的待機能耗要較不帶有自動休眠功能電梯節(jié)省待機能耗60%左右。

綜上，在電梯節(jié)能技術推廣運用中應盡可能選擇能耗更低的技術，同時還應盡可能為電梯增加自動休眠功能，以此最大限度地減少電梯能耗。

5 結語

雖然當前電梯節(jié)能技術研究與運用已經(jīng)取得了一些成果，但電梯節(jié)能技術的運用與推廣任務仍十分艱巨。這就要求我們在電梯設計制造和老舊電梯改造中要牢固樹立節(jié)能理念，根據(jù)實際情況積極運用各種節(jié)能技術，同時加大對電梯節(jié)能技術的推廣力度，以此推動我國電梯節(jié)能技術的不斷普及，進而為我國節(jié)能降耗提供強勁助力。

[參考文獻]

[1] 姚穎超.電梯節(jié)能中能量回饋節(jié)能技術的有效運用[J].企業(yè)技術開發(fā)（學術版），2017，36（4）：74-76.

[2] 高浩.電梯節(jié)能技術應用探討[J].機電信息，2012（3）：91.

[3] 馬源泉.淺談電梯節(jié)能降耗的技術途徑[J].內燃機與配件，2018（11）：206-207.

[4] 高鵬，王璇，楊陽，等.電梯節(jié)能技術進展、發(fā)展困境和應對策略[J].中國特種設備安全，2018，34（7）：44-48.

收稿日期：2019-12-20

作者簡介：歐哲（1973—），女，廣東人，碩士，電氣高級工程師，研究方向：自動控制技術。