論電梯節(jié)能及能量回饋節(jié)能技術在電梯節(jié)能中的實踐應用

摘要：當前，電梯的節(jié)能降耗已經引起業(yè)界的高度重視。在電梯節(jié)能的實踐應用中，能量回饋節(jié)能技術能將電梯運動過程中產生的機械能通過能量回饋器轉換成電能，然后把這些電能輸送回交流電網供給其他用電設備來使用，這樣一來電梯使用過程中的節(jié)電效果是相當明顯的。

關鍵詞：電梯節(jié)能；節(jié)能技術；能量回饋

一、電梯節(jié)能的必要性及現(xiàn)實意義

隨著城市里的高樓大廈越建越多，電梯的使用也越來越多。有關統(tǒng)計表明目前全國電梯已超過100萬臺，每天約有15.84億人次乘坐電梯。而使用的電梯中只有很少的一部分采用了節(jié)能型電梯。另外10年前安裝的電梯則屬于嚴重耗電型電梯。通過對賓館、商用辦公樓、很多機關大樓等建筑的用電情況進行實際調查分析，可以看出電梯的用電量和空調用電量基本差不多，但是比照明和供水用電要大的多。那么產生這樣大的用電量的原因是什么呢?通過計算分析，原來在電梯使用過程中，電阻產生的熱量非常之高，溫度通常都可以達到上百度。但是為了使電梯能正常運轉工作，不會因為溫度過高而出現(xiàn)機械故障，就需要安裝比較大排風量的空調機或風機，這些大排風量的空調機或排風機用電量是非常驚人的。甚至可以說，在有些地方這些用來降溫的設備所使用的用電量通常都比電梯的用電量都要高很多，可見這樣的能耗是非常驚人的，因此，現(xiàn)實中電梯節(jié)能就顯得非常有必要了。

二、實際使用中電梯實現(xiàn)節(jié)能的工作原理及實現(xiàn)節(jié)能的可能性分析

電梯在實際使用中，用電比較大的主要是驅動轎廂上下運動的電動機部分所消耗的電量，有關數(shù)據(jù)可以看出，電動機拽電梯轎廂運動所使用電量占到電梯總用電量的72％左右。所以，擁有并使用高效率節(jié)能型的電機拖動系統(tǒng)是電梯實際工作中實現(xiàn)節(jié)能的核心。而電機拖動系統(tǒng)節(jié)約電能的途徑有很多，在這些途徑中有一個途徑在目前是非常值得研究和應用的。這個途徑就是將電梯運動過程中的產生的機械能通過能量回饋器轉換成電能，然后把這些電能輸送給交流電網，給電網其他需要用電的設備使用，從而使電機拽動系統(tǒng)的消耗電網電能明顯下降，也就能實現(xiàn)電梯實際工作中節(jié)約用電的目的。通過以上的分析，我們發(fā)現(xiàn)通過這個途徑實現(xiàn)電梯節(jié)能是完全可行的。

三、電梯能量回饋節(jié)能技術

(一)電梯在實際工作中，電梯的電動機拽動轎廂上下運動的同時，機械動能就隨之產生了，同時電動機拽引上下運動的時候又具備了位能。當電梯的電動機拽動減速運行的時候的機械動能將會隨之釋放出來，而當位能負載下降運動的時候，機械位能也將隨之釋放。因此，在電梯實際運行和工作中，如果能通過某個方法或途徑把這兩部分機械能利用起來，把它們轉變電能，然后把轉換的電能再回收利用，就可以實現(xiàn)節(jié)約電能地目的。這個理論和原理就是能量回饋節(jié)能技術的理論依據(jù)。

(二)當前，在使用中的電梯基本都是變頻電梯，當變頻電梯啟動達到最高運行速度的時候產生的機械動能也是最大的，而當變頻電梯到達最高層前要逐步減速，而這個減速的過程就是電梯釋放機械動能的一個過程。變頻調速器通過電動機可以將這一運動過程的機械能轉換成電能存并儲在大電容中。實際上，輸送回這個大電容中的電能越多，電容電壓就會越高，如果不能及時把電容器儲存的這些電能釋放掉，電梯就可能產生過壓故障，會直接導致電梯無法正常工作運行。而如果在電梯運行過程中，合理使用電梯回饋節(jié)能裝置的話，就可以有效地將電容中儲存的直流電能輕易地轉換成交流電能并且及時輸送電網。這樣就實現(xiàn)了節(jié)電目的，還可以去掉無耗電發(fā)熱大功率電阻的使用，會極大地改善電梯系統(tǒng)的運行，并且避免了因使用能耗電阻而造成的系統(tǒng)效率低、環(huán)境溫度過高等缺點。

(三)回饋節(jié)能技術也存在一些不足。首先，電梯能量回饋技術對電梯使用場合有要求。一般來說，電梯額定速度越快、額定載重量越大、提升高度越高，節(jié)能效果越顯著。相反，梯速越慢、額載越輕、提升高度越低，節(jié)能效果則不明顯。其次，能量回饋裝置節(jié)電效果雖然明顯，但不易量化。最后，能量回饋裝置采用變頻器作為逆變環(huán)節(jié)，即使有電抗器、電容器、去噪等濾波環(huán)節(jié)，即使用雙PwM脈寬調制，其波形也不免有些畸變，目前回饋的能量中，其電流諧波畸變約在5％～7％之間。這些高次諧波對市電、對電網及其用電設備都有不可忽視的影響，從而產生對電源、環(huán)境的污染，電磁干擾。

四、能量回饋節(jié)能技術在電梯節(jié)能中的實踐應用

能量回饋節(jié)能技術在電梯節(jié)能中的實踐應用主要是根據(jù)這一技術制造并使用能量回饋器。能量回饋器的主電路由高智能模塊IPM、IGBT、隔離二極管Dl、D2、濾波電感、電容等電子元件組成。IPM模塊是最為關鍵的部分，它能有效地把直流電能逆變?yōu)榕c交流電網同步的三相電流并且回送電網。二極管Dl、D2是確保電梯節(jié)能系統(tǒng)安全運行的必須元件。電感L——L3、電容c1——C3組成了高次諧波濾波器，可以有效地阻止IPM元件產生的高次諧波電流進入電網，通過這可以提高能量回饋器的電磁兼容性能。另外，由單片微機、可編程邏輯芯片、外圍信號采樣器構成的控制電路，可以有序的控制IPM在PWM狀態(tài)下工作，保證直流電能及時的回饋并且順利實現(xiàn)再生利用。

(一)IPC—PF系列電梯回饋制動單元IPC-PF系列電梯回饋制動單元是采用加拿大技術生產制造的電梯專用高性能回饋式制動單元。如果升降電梯能使用電梯回饋制動單元，就可以順利地實現(xiàn)將電容中儲存的直流電能轉換成交流電能回送到電網，節(jié)電率達30％—40％。還有，因為無電阻發(fā)熱元件的原因，降低了機房的環(huán)境溫度，同時也改善了電梯控制系統(tǒng)的運行溫度，使控制系統(tǒng)不再死機，延長電梯使用壽命。機房可以不再使用空調等散熱設備，可以節(jié)省機房空調和散熱設備的耗電量，節(jié)能環(huán)保，使電梯更省電。IPC—pF系列電梯回饋制動單元采用DSP中央處理器，速率高、精度高、穩(wěn)定性能好、抗干擾能力強；采用自診斷技術確保輸出電壓精確，防止電流回送，使變頻器不受任何影響。在頻繁制動的場合，節(jié)電更明顯；真正實現(xiàn)了變頻調速系統(tǒng)的四象限運行。

(二)OTT—LHZ有源能量回饋器。OTT歐德科技研制的OTT-LHz有源能量回饋器，直接采用了電梯能量回饋節(jié)能技術研制而成的，該回饋器因為沒有使用高消耗的電阻，所以電阻發(fā)熱源就可以忽略不計了。另外，就是因為沒有這個電阻的原因，電梯機房溫度就不會太高，這樣就極大地減少了電梯出現(xiàn)故障的可能性，電梯的使用壽命也能得到延長，同時也很好的降低了機房降溫設備的用電量。通過此途徑，可以實現(xiàn)節(jié)電25％—50％。當然，大功率、高樓層、頻繁使用的情況下，節(jié)能效果就會越是明顯。OTT-LHZ新型能量回饋器有一個非常突出的特點，就是具有了電壓自適應控制回饋功能。在實際使用中，這個功能非常有使用價值，因為當電網電壓波動比較大的時候，電梯工作也會照常。另外，只有當電梯機械能轉換成電能送入直流回路電容中時，新型能量回饋器才及時將電容中的儲能回送電網，有效解決了原有能量回饋的不足?？勺畲笙薅鹊匾种乞寗与娞莸淖冾l器對電網的諧波干擾，凈化電網環(huán)境。OTT—LHZ新型能量回饋器明顯優(yōu)于高能耗電阻式制動單元裝置，改善了機房環(huán)境，減少了高溫對控制系統(tǒng)等部件的不良影響，延長了電梯設備的使用壽命。

參考變獻

1張琦，張廣明，諸小鵬現(xiàn)代電梯構造與使用M,北京：清華大學出版社2004

2李惠，電梯控制技術M，北京：機械工業(yè)出版社,2003

[3]李剛，沈大威，變頻調速技術在電梯改造中的應用，節(jié)能技術2003,120(4)：39-401

作者簡介：

王錦坤(1981-)，男，廣東廣州人，工程學士，廣州富菱達電梯有限公司生產部部長