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加快电梯节能技术在在用电梯上的运用

发布日期:2015-07-15 浏览次数:425 views




前言

随着国家优先发展节能环保产品战略的实施,节能环保成为电梯技术发展的主题。永磁同步无齿轮曳引机、能量回馈系统、提高电梯运行效率的电梯管理控制系统和群控系统成为当前电梯技术的发展重点。电梯作为现代社会的产物,在垂直交通领域里发挥着越来越不可或缺的作用。由于近几年来在全国投入运行的电梯的数量增加迅猛,时下又正值全国各行各业都在倡导建设节约型社会,人们对于电梯节能的关心程度越来越大。为进一步贯彻《中华人民共和国节约能源法》,落实新修订的《特种设备安全监察条例》(国务院549号令,原373号令),有计划有步骤地积极推进电梯节能监管工作同时,也提出了电梯上大量的节能措施要求。

在用电梯当前使用状况

据中国电梯协会和有关资料统计,至2008年底为止,中国在用电梯的数量为1153155台,已超过美国等欧美国家,成为世界第一大在用电梯量的国家,而且近几年仍以每年近两位数百分比以上的速度递增。

整体而言,我国在用电梯在能效方面应该在世界上处于先进水平,其根本原因在于我国在用电梯约80%是近10年来新增的量,采用的主流技术是交流变压变频控制,且最近几年PM永磁同步电动机和无齿轮曳引机驱动技术正在不断得到市场的认可,市场占有率有望进一步提高。但随着中国电梯的增长数量巨大,使用频率也明显高于欧美国家。因此降低电梯的能耗,从而减少二氧化碳的排放量对我国而言可能意义更加重要和迫切。

根据有关资料统计,若按照每台电梯日用电量40kwh估算(抽样调查结果),2008年我国电梯用电量为168.34亿kwh,约占我国全社会用电量的0.49%。

电梯能耗的构成

通常电梯的曳引驱动系统对电梯的能量消耗影响最大,习惯上以电梯曳引驱动系统所采用的技术来评价电梯耗能情况的优劣:

• VVVF(变压变频调速)电梯比ACVV(交流调压调速)电梯节能:

• 采用永磁同步电机驱动的无齿轮曳引机的电梯比采用有齿轮减速机构的曳引机的电梯节能;

• 带能量回馈的电梯要比不带能量回馈的电梯节能。

由于电梯的运行工况比较复杂,我们必须充分地分析电梯的能耗构成情况,从而来评估各种电梯曳引驱动技术方案的实际节能效果。

表示了电梯在轻载下行或重载上行时电梯系统的能量的流动。电梯从电网获得电能,第1部分由电梯的控制器和显示器(包括机房、层站、轿厢在内的所有的控制电路和显示电路)所消耗,还包括滤波器、整流器、变频装置等主回路部件从三相电源输入到逆变器输出之间所有电路的损耗;第2部分为照明通风系统损耗;第3部分为机械传动系统损耗,包括电机与曳引机等损耗;第4部分是其它运动相关产生的损耗,包括导靴摩擦产生的损耗等;最后剩余的能量转化为电梯所需有效的能量。

具备能量回馈功能的电梯在轻载上行或重载下行期间电梯释放动能和势能所产生的能量流动,这一过程正好相反。

当电梯的变频装置没有能量回馈功能时,电梯的再生能量首先经过曳引系统、电机及曳引机的损耗,剩余的能量消耗在变频器的再生电阻上,而控制显示电路和变频器的控制部分的能量仍须从电网获取。

控制柜的能耗,这部分与电梯的控制系统的设计、显示方式、层站数、变频器所采用的功率模块类型等有关,一般可以取200~700W,照明通风系统的损耗相对来说比较固定,按照目前通用技术,一般每台电梯在200~500W左右。

机械传动系统损耗通常可通过效率来衡量。对传统的异步电机加蜗轮蜗杆曳引机在额定负载的效率在71.5%左右。对PM电动机加无蜗轮蜗杆曳引机,一般额定状态下为88%~91%。所以当采用PM曳引机时,与采用蜗轮蜗杆曳引机的电梯相比,电梯的效率提高约28.5%。而对于1m/s的电梯,由于其蜗轮蜗杆曳引机效率更低(正向效率仅约0.6),此时若采用PM曳引机则节能比例更高。通常电梯运行时间越长,节能率就越高。

在用电梯运行节能的途径和方法

1 增加能量回馈技术的应用,能为电梯的节能带来明显的效果。

采用变频调速的电梯,当电梯轻载向上或重载向下启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械能。电梯达到目的层前要减速直到电梯停止运动为止,这一过程也是电梯释放机械能的过程。电梯运行中多余的机械能,通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中,回送到电容中的电能越多,电容电压就越高,通常通过再生功率电阻以发热的方式消耗转换后的电能,这不仅浪费了大量电能,还会产生大量的热量,导致机房温度升高。而通过加装电梯能量回馈装置后,能有效地将电容中储存的直流电能转换成交流电能回送到电网,并且避免了因使用再生电阻而造成的机房环境温度过高的缺点,也可以节省机房空调的耗电量。

2 增加电梯群控功能,以提高电梯的输送能力

在同一电梯区域,单独控制运行的电梯,增加群控调配系统,提高电梯的输送能力是节能的一个重要的间接途径。在输送量一定,根据乘客流量合理安排电梯应答及投入运行,这极大地提高了多台电梯的输送效率,从而减少了同一电梯区域内的电梯启动、运行次数,减少了能耗,以达到节省电能的目的。

3 增加电梯相应功能,减少电能的消耗

• 轿厢照明自动关闭功能

当电梯检测到一定时间内没有乘客需要服务时,电梯的电脑处理系统会将电梯轿厢内的照明和风扇自动关闭,以达到节省电能的目的。该系统同时还控制电梯的层站显示变暗,以节省电能。

• 防捣乱功能

如果电梯被儿童或恶意乘客按下了很多指令按钮,电梯信息处理系统会自动将这些按钮指令消除,以免电梯无效运行。

• 误召唤消除功能

乘客还可以主动将已登记的轿厢指令或层站召唤消除,以免电梯无效运行。

加装能量回馈装置电梯的节能测量实例

采用专用的功率计对带能量回馈装置的电梯的运行过程中的功率进行了连续测量,记录了电梯从起动到停止运行全过程的功率变化。表1表示采用带能量回馈功能的某规格电梯在100%额定负载、75%额定负载、50%额定负载、25%额定负载、0%额定负载时电梯在相同负载上下行一个来回能耗和电梯向电网回馈电能。

电梯在相同负载上下行一个来回能耗和回馈电能分析

由此可见,在一个特定的工况条件下采用能量回馈装置可使电梯节能33%左右。如不加装能量回馈装置,那末回馈的机械能量转换成电能后将被电阻器以发热方式消耗。

根据上述数据结果,我们可知,假定按每台电梯耗电40kwh估算,采用能量回馈装置后一台电梯每天可节能13kwh,按电价0.7元每kwh计算,则一年可节电约4700kwh,节约电费约3300元。

电梯加装能量回馈装置的注意事项

• 电梯加装能量回馈装置通常仅使用于交流变压变频电梯(VVVF电梯),由于该电梯的机械传动效率高,则回馈电能大。目前市场上提供的电梯能量回馈装置从技术和性能上也只局限于这种类型电梯使用。

• 若电梯是采用曳引机蜗轮蜗杆的传动方式,回馈的能量不是100%可以回收的到的,会给曳引机消耗掉一部分,即低于PM电动机无齿轮曳引机的回收率。

• 能量回馈装置的加装,应该由生产电梯的原厂家进行有独特的优势,以确保电梯运行安全无故障。主要反映在原厂电梯无法检测到其它公司的能量回馈装置在有故障或系统误动作时的信号,电梯系统不能有效应急处理。由于该装置自己开发配自己的电梯,所以和原来的电梯安全系统可以完整的信息共享和实时处理,能量回馈效率高,给用户的使用带来保障。能量回馈装置的具体实施部件增加不多,可借用原控制系统的器件和电脑程序,因此安装调试方便简单,成本较低。

 • 若第三方生产的能量回馈装置没有牵涉到原有电梯的安全回路部分(如主接触器)的接线时,或至少应该有原电梯厂家的授权认可,而不能由第三方的能量回馈装置生产厂随意加装,是否进行监督管理另行定论。但是若牵涉到了原有电梯的安全回路部分,应该明确进行相关的监督管理。

结束语

加快在用电梯的节能工作是一项利国利民的好事,也必将引起电梯行业各界的关注。在政府有关条例和监管下,尽快采取在用电梯节能有效措施,是非常必要和现实的。相信电梯界将遵循“绿色、环保、节能”的理念,在在用电梯的节能领域取得显著成效。

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