“節(jié)能 更節(jié)能一點”——上海三菱電梯

上海三菱電梯有限公司

隨著工業(yè)社會的不斷發(fā)展，全球能源供求關系日趨緊張。作為耗電大戶的電梯，如果都改造或制造成節(jié)能型電梯，每年的節(jié)能效益將相當可觀。而上海三菱電梯就是代表當今節(jié)能水平的節(jié)能環(huán)保型電梯。

作為耗電大戶的電梯，目前全國在用的數(shù)量已達到60萬臺以上。這些電梯中只有1.92%的電梯采用節(jié)能型的電梯曳引機（永磁同步無齒輪曳引機），數(shù)量僅約1.2萬臺。特別是10年前安裝的電梯則基本屬于嚴重耗電型?？梢怨浪阋幌码娞莸暮哪芮闆r：以2004年在用的55萬臺電梯計算，其中54萬臺的電機功率均在11KW～27KW。假設平均每臺電梯耗電為15KW左右，電梯一天使用8小時，則耗電為6500萬千瓦·時，再加上一些電梯全天開啟及電梯控制照明的用電，每天耗電將近億千瓦·時，全年耗電約300億千瓦·時。若電梯平均能節(jié)能30%，那么，一年內(nèi)可以節(jié)電約90億千瓦·時。相當于三峽電站2009年竣工后的一個多月的發(fā)電總量。在這種情況下，如何在電梯上考慮節(jié)約用電，緩解用電緊張已經(jīng)迫在眉睫。

1 變頻調(diào)速電梯的節(jié)能原理

眾所周知，電梯是由電動機驅(qū)動的。電梯的能耗主要取決于調(diào)速控制方式優(yōu)劣和所選擇傳動機構(gòu)的性能。另外，先進的電梯調(diào)配與管理方式，也能起到節(jié)能的作用。

1.1 電梯的調(diào)速方式，根據(jù)傳動用電動機采用電源的不同，分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩大類。直流調(diào)速由于其設備龐大，維護困難，將逐漸被淘汰出電梯領域。作為當今主流的電梯交流調(diào)速技術，經(jīng)過了一個多世紀的漫長歷程，大致可以分為變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速（ACVV）、變壓變頻調(diào)速（VVVF）等三個階段。變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等方式都屬于低層次、高能耗的技術。而變壓變頻調(diào)速技術屬于節(jié)能型先進技術，它具有顯著的節(jié)能效果。以下按照電梯運行的不同階段來分析變壓變頻調(diào)速電梯的節(jié)能性。電梯運行可分為起動、穩(wěn)速運行、制動三個階段。

1）起動階段。ACVV電梯在工頻(50Hz)下起動，由于電機轉(zhuǎn)差大，轉(zhuǎn)矩特性差，造成了3～5倍于額定電流的起動電流，而VVVF電梯由于在低頻條件下起動，并且隨著電梯速度增大，頻率不斷升高，直至達到工頻，大大降低了起動電流，降低了能耗。

2）穩(wěn)速段。ACVV電梯在穩(wěn)速運行段所消耗的能量在滿載和半載上行的條件下與VVVF相近，在輕載上行時，由于倒拉ACVV電梯要從電網(wǎng)取得能量產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，而VVVF電機工作在再生發(fā)電制動狀態(tài)，完全不需從電網(wǎng)中獲得能量。

3）制動段。ACVV電梯在制動段一般采用能耗制動方式，即從電網(wǎng)中取得能耗制動電流，電流變成熱能消耗在電機的轉(zhuǎn)子中，對于較大慣性輪的電機，能耗制動電流可達到60～80A，電機的發(fā)熱也比較嚴重.而VVVF電梯在制動段不需從電網(wǎng)中獲得任何能量，電機的超同步運行使其處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，電梯系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)化成電能消耗在電機外部電阻上，同時也避免了制動電流引起的電機發(fā)熱現(xiàn)象。經(jīng)實際運行測算比較，采用VVVF的電梯，與ACVV調(diào)速電梯相比，節(jié)能達30%以上。同時可以最佳地利用電網(wǎng)的能量。VVVF系統(tǒng)還可以提高功率因數(shù)，降低電梯線路設備的容量和電動機的容量20%。VVVF變頻調(diào)速電梯具有明顯的節(jié)能特性，代表了電梯調(diào)速的發(fā)展方向，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2 電梯的傳動機構(gòu)，在交流調(diào)速方式下，可分為兩大類：第一類為交流異步電機+減速箱結(jié)構(gòu)；第二類為永磁同步電動機驅(qū)動無齒輪曳引機。由于交流異步電機+減速箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，異步機的效率與減速箱效率的乘積約為0.6，而永磁同步電動機驅(qū)動無齒輪曳引機的效率高達0.9以上，所以可以比交流異步電機+減速箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能30%以上。

2 上海三菱電梯的節(jié)能特點

上海三菱電梯有限公司自行開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權的各類節(jié)能電梯產(chǎn)品廣泛應用于住宅、商務樓、酒店和各交通樞紐，其蘊涵的技術達到了國際先進水平。

上海三菱電梯的節(jié)能特點主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）采用微機網(wǎng)絡控制的變壓變頻（VVVF）空間電壓矢量控制交流調(diào)速技術。VVVF交流調(diào)速電梯比常規(guī)的調(diào)速電梯（如ACVV交流調(diào)壓調(diào)速電梯）每臺能節(jié)省電量近50%。以1.75m/s、1000kg、18層站規(guī)格電梯來說，平均每臺梯每年可節(jié)電達8760千瓦·時。

2）采用了永磁同步電動機驅(qū)動的無齒輪曳引機（即PM曳引機）技術，這項技術的采用使得新型電梯比傳統(tǒng)的異步電機驅(qū)動的蝸輪蝸桿曳引機電梯系統(tǒng)節(jié)約電能30～50%。而且PM曳引機在日常維護時無須潤滑油，節(jié)約了人力、物力。

3）電梯的PM曳引機小型化，輕型化。以11.7kW規(guī)格為例，整機厚度不超過320mm，重量約350kg，分別約為蝸輪蝸桿曳引機的1/4和1/2，大幅度減小了曳引機的體積和重量，從而減少了原材料的使用。

4）上海三菱電梯的小機房電梯，其機房的平面面積與井道截面一樣大，約為傳統(tǒng)的電梯機房面積的1/3到1/2，節(jié)省了建材及土地資源。

5）用VVVF矢量控制變壓變頻調(diào)速的無連桿門機，并采用速度、電流的雙閉環(huán)控制，不僅開關門更平滑，維修更方便，而且更加達到了節(jié)能的目的。

6）采用了先進的IPM功率模塊，IPM比先前技術的IGBT功耗?。撮_關損耗?。档土四茉聪?，同時也節(jié)省了鋁制的散熱器材料。

7）采用了大規(guī)模ASIC電路和表面貼裝技術，極大地減少了雙列直插分立元氣件的使用，在實現(xiàn)相同功能情況下印板面積縮?。s只有原來的1/3），極大地減少了原材料的使用。并且同時又降低了器件的功率損耗。

8）上海三菱電梯是全電腦微機網(wǎng)絡控制，所以故障率非常低，為客戶減少了大量的維修人力、物力，取得了可觀的節(jié)能效應。

9）采用了改進設計的部件，如安全鉗，從而使原材料消耗降低10%以上。

另外，上海三菱的菱云LEHY系列電梯還具有許多電梯節(jié)能功能，如：

1）應用了專家系統(tǒng)、模糊邏輯和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡控制的電梯群控調(diào)配系統(tǒng)，極大地提高了電梯群控系統(tǒng)的效率，不僅縮短了乘客候梯時間30%以上，而且減少了電梯啟動、運行次數(shù)，從而達到節(jié)能30%以上。

2）LEHY電梯有轎廂照明自動熄燈和風扇自動停止的選擇功能，即：電梯在休眠時（沒有乘客需要服務時），將轎廂照明和風扇自動關閉，以達到節(jié)省大量電能的目的。

3）電梯的層站及操縱箱顯示在電梯不服務時，能夠自動變暗或熄滅，以節(jié)省電能。

通過眾多的節(jié)能措施和方法，上海三菱電梯充分體現(xiàn)了其節(jié)能優(yōu)勢，榮獲了“上海市節(jié)能產(chǎn)品”稱號。