淺析電梯節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)電梯制造行業(yè)取得了較大的進(jìn)步，現(xiàn)階段，電梯已經(jīng)成為了我國(guó)的高層住宅小區(qū)以及商務(wù)寫字樓等高層建筑的重要工具，然而電梯的用電量卻一直都是很大的，其用電量要占到整個(gè)建筑物用電量的四分之一以上，因此電梯的節(jié)能工作也越來越受到了人們的重視。文章便對(duì)電梯群控技術(shù)、永磁同步無齒輪曳引機(jī)技術(shù)、電梯變頻調(diào)速技術(shù)以及電梯能量回饋技術(shù)四個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探析，從而詳細(xì)的論述了我國(guó)電梯行業(yè)在節(jié)能工作中所取得的成果。

關(guān)鍵詞：電梯行業(yè)；節(jié)能技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

1 電梯群控技術(shù)

在高層建筑物中，通常都是要并聯(lián)設(shè)置若干臺(tái)電梯的，那么各個(gè)電梯之間怎樣連接就成了一個(gè)重要問題了。如果并聯(lián)的電梯之間是相互獨(dú)立的，那么即將使用電梯的用戶就會(huì)同時(shí)按下多臺(tái)電梯的呼梯按鈕，這樣就很容易出現(xiàn)轎廂扎堆的問題，同時(shí)也降低了電梯的工作效率。因此在上個(gè)世紀(jì)的四十年代出現(xiàn)了所謂的電梯群控技術(shù)，其工作原理就是將若干臺(tái)電梯組成一組，控制系統(tǒng)選擇分布式的方式，在對(duì)各臺(tái)電梯進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制的過程中，可以充分的分析高層建筑的使用情況，從而選擇最佳的輸送方式。電梯群控技術(shù)的出現(xiàn)，不但降低了召喚電梯的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也提高了建筑物內(nèi)部各臺(tái)電梯的工作效率，起到了節(jié)能的作用。

通常情況下，電梯群控系統(tǒng)都是通過繼電器控制的，也就是所謂的自動(dòng)方式選擇系統(tǒng)，但是這種方式是有著明顯缺點(diǎn)的，不但無法進(jìn)行復(fù)雜的邏輯推理，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難并且可靠性較低，但是隨著近些年來集成電路的快速發(fā)展，電梯群控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到了一定的簡(jiǎn)化，同時(shí)可靠性也得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，電梯群控系統(tǒng)中也相繼應(yīng)用了模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家診斷系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)，大大的提升電梯群控系統(tǒng)的智能化程度。

2 永磁同步無齒輪曳引機(jī)技術(shù)

長(zhǎng)久以來，在選擇電梯的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，都是選擇渦輪蝸桿曳引機(jī)，因?yàn)槠渚邆浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳送穩(wěn)定并且傳動(dòng)比大的優(yōu)點(diǎn)，但是在新世紀(jì)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的高速發(fā)展，對(duì)于電梯產(chǎn)品的使用性能也提出了更高的要求。同時(shí)市場(chǎng)中出現(xiàn)很多新型的電梯產(chǎn)品，如小機(jī)房電梯和無機(jī)房電梯等。而要想與這些新型產(chǎn)品相配套，那么電梯的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)就必須具備體積小并且低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，那么傳統(tǒng)的輪蝸桿曳引機(jī)就是無法滿足這種需求了。因此最新研發(fā)成功的永磁同步無齒輪曳引機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種技術(shù)在應(yīng)用了先進(jìn)的電子控制技術(shù)和高密度的永磁材料的基礎(chǔ)上，采用了經(jīng)過優(yōu)化的CAD計(jì)算方法，并且也已經(jīng)研制出了多種結(jié)果和多種規(guī)格的永磁同步發(fā)動(dòng)機(jī)，常見的有自起動(dòng)潛油結(jié)構(gòu)、變頻外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、音圈式直線結(jié)構(gòu)以及變頻無阻尼繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等，其在不需要?jiǎng)?lì)磁電流的前提下就可以將曳引輪安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，降低了電機(jī)的體系，也提高了電機(jī)的使用效率。

在與傳統(tǒng)的渦輪蝸桿曳引機(jī)對(duì)比的過程中，其工作性能不但具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、體積小、污染小以及低速大轉(zhuǎn)矩等，同時(shí)它還有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)：第一，永磁同步無齒輪曳引機(jī)的轉(zhuǎn)子部分采用了高性能的永磁材料，其工作時(shí)不需要?jiǎng)?lì)磁電流，電源對(duì)其干擾也較少，電機(jī)的鐵耗和銅耗都得到了降低，其滿載啟動(dòng)電流只需異步電機(jī)啟動(dòng)電流的二分之一；第二，永磁同步無齒輪曳引機(jī)不用減速機(jī)構(gòu)，電能可以直接被轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，機(jī)械傳動(dòng)效率幾乎可以達(dá)到100%，節(jié)能效果十分明顯。當(dāng)然，現(xiàn)階段要想永磁同步無齒輪曳引機(jī)完全取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實(shí)的，首先在超低速的運(yùn)行環(huán)境下，其穩(wěn)定性略顯不足，而很多大噸位的超低速貨梯，還是建議選擇傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的。

3 電梯變壓變頻調(diào)速技術(shù)

從出現(xiàn)電梯開始，其拖動(dòng)設(shè)備幾乎都是選用直流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)也是有著明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，其工作時(shí)噪音小并且平滑性好，同時(shí)其應(yīng)用范圍也很廣，但是它體積較大并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，后期對(duì)其的維修有很大的困難。所以，怎樣使用交流異步電動(dòng)機(jī)取代直流電動(dòng)機(jī)就是一個(gè)很重要的問題了，而核心問題就是異步交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，以往使用過的變極調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速的方式都有著一定的缺點(diǎn)，近些年來，一種名為變壓變頻調(diào)速的技術(shù)占據(jù)了世界電梯的主要市場(chǎng)，其工作原理為通過調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的頻率和幅值來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種技術(shù)的節(jié)能效果十分優(yōu)異，主要體現(xiàn)在以下的兩個(gè)方面：（1）傳統(tǒng)的調(diào)速方式都是要留有足夠的余量，而電機(jī)也無法在滿負(fù)荷的狀態(tài)下工作，這樣很多電能就被浪費(fèi)了，而這種技術(shù)能夠通過動(dòng)態(tài)調(diào)整的方式來適應(yīng)負(fù)載變動(dòng)，從而提高電機(jī)的工作效率；（2）傳統(tǒng)的調(diào)速方式對(duì)于電機(jī)的啟動(dòng)力矩是有著明確的要求的，要從電網(wǎng)中吸收足夠大的啟動(dòng)電流，這樣就會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)產(chǎn)生一定的危害，也造成了電能的浪費(fèi)，而這種技術(shù)具備軟啟動(dòng)功能，緩慢的調(diào)至額定電流，對(duì)電梯的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊都會(huì)降低，節(jié)約了電能的同時(shí)也延長(zhǎng)了電梯的使用壽命。

4 電梯能量回饋技術(shù)

進(jìn)入到21世紀(jì)后，在永磁同步無齒輪曳引機(jī)節(jié)能技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，電梯行業(yè)也推出了能源再生電梯，從此真正的進(jìn)入了電梯行業(yè)的“造能”時(shí)代。當(dāng)電梯處于滿載或是重載下行以及空載或輕載上行的工作狀態(tài)時(shí)，通常都會(huì)產(chǎn)生一定的再生電量的。現(xiàn)階段我們所使用的變壓變頻調(diào)速電梯，這些電量是被存放在電容器中的，這樣母線的回路電壓就會(huì)慢慢升高，而電容器中所存放的直流電能如果不能及時(shí)的得到釋放，電梯就會(huì)出現(xiàn)故障并且停止工作。通常都是采用電阻消耗電容中儲(chǔ)存電能的方式來釋放這部分的直流電能的，電梯運(yùn)行時(shí)電阻耗能所產(chǎn)生的熱量很高，不但影響了機(jī)房的環(huán)境，也降低了系統(tǒng)的工作效率。而所謂的能量回饋技術(shù)就是指在變頻器直流母線的兩端安上能量回饋裝置，應(yīng)用有源逆變技術(shù)將再生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⒎邓偷诫娋W(wǎng)中去。這種裝置的節(jié)能效果十分理想，節(jié)電的效率為30%左右。另外，采用能量回饋技術(shù)，也能進(jìn)一步的降低機(jī)房的溫度，那么機(jī)房空調(diào)的耗電量就也隨之下降了，也起到了節(jié)能的作用。

這種電梯行業(yè)的能量回饋技術(shù)的節(jié)能效果十分優(yōu)異，但是其應(yīng)用程度還并不十分廣泛。根據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)所有的電梯中安裝了能量回饋裝置的電梯僅為2%。第一，這種技術(shù)的安裝成本較高，而電梯的安裝費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都是要居住的用戶來支付的，通常開發(fā)商都是不愿意為居住用戶承擔(dān)這一部分費(fèi)用的；第二，能量回饋技術(shù)所采用的變頻器是一個(gè)逆變的環(huán)節(jié)，其波形也有很大的可能性發(fā)生畸變的現(xiàn)象，并且畸變的概率也很大，因此其對(duì)很多的用電設(shè)備都會(huì)造成一定的影響，這在某種程度上也限制了新興技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

通過以上的論述，我們對(duì)電梯群控技術(shù)、永磁同步無齒輪曳引機(jī)技術(shù)、電梯變頻調(diào)速技術(shù)以及電梯能量回饋技術(shù)四個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，我國(guó)對(duì)于節(jié)能減排工作也更加的重視了，很多政策的約束也逐步的得到了解決，因此很多如能源再生電梯以及永磁同步無齒輪電梯等節(jié)能電梯的技術(shù)必將得到進(jìn)一步的探索和發(fā)展，很多優(yōu)于現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)的電梯也將成為電梯行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

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