淺談電梯節能降耗技術

周口　牛繼東

摘要 電梯作為高層建筑必不可少的垂直交通運輸工具，在人們的生活中起著非常重要的作用，但同時電梯作為—種高耗能設備，又是高層建筑中僅次于空調的一大耗電設施。在能源緊缺的今天，節能環保尤其顯得重要，因此本文對電梯節能展開討論，分析了電梯節能技術。

1 引言

近幾年來隨著房地產的突飛發展，這也帶動了電梯業的發展。在當代的生活中，電梯已經成為高層建筑必需的交通工具，除了對電梯功能的需求外，人們追求更多的是電梯的安全性與舒適感，然而很少有人去關心電梯的能耗問題，這使得電梯成為高層建筑中僅次于空調的第二大能耗設備。據有關數據統計，到2013年年末，全國電梯總耗電量達到500億千瓦時以上，其耗電量是非常大的。研究電梯的發展歷史可以發現，電梯控制系統從最初的直流控制到當今的永磁同步無齒輪控制，電梯技術的每一步發展都伴隨著電梯能耗的降低，從這個角度來說，節能是電梯發展的必然方向[2]。雖然如此，當前電梯所采用的制動方式大多數仍為能耗制動，這樣電梯所產生的再生能量通過制動電阻發熱消耗掉，造成大量能源流失，增加了機房的溫度，這不僅導致能量的二次浪費，而且還影響電梯的正常運行。因此，如何降低電梯的能耗，如何將電梯運行中產生的能量進行回收利用，已成為社會急需關心和了解的焦點。

2.電梯節能降耗技術研究

《中華人民共和國特種設備安全法》第七條規定：特種設備生產、經營使用單位應當遵守本法和其他有關法律、法規，建立、健全特種設備安全和節能責任制度，加強特種設備安全和節能管理，確保特種設備生產、經營、使用安全，符合節能要求。電梯作為八大類特種設備之一，其生產、經營、使用安全，必須要符合節能要求。因此，為了確保真正實現電梯的節能降耗目的，必須要從機械和電氣控制兩個方面進行節能。

2.1電梯機械節能分析

曳引式電梯的曳引機，通過曳引鋼絲繩一頭連接轎廂，一頭連接對重裝置，帶動轎廂和對重上下運行。電梯的曳引機有有齒輪和無齒輪之分。

有齒輪曳引機通常通過減速箱來帶動曳引輪運行，減速箱一般采用蝸輪蝸桿傳動，減速比一般為35：2。無齒輪曳引機中間沒有減速箱，以交流永磁同步電動機為動力，繞繩比通常是2：1或是1：1。

從電梯節能的角度分析，無齒輪曳引機要優于有齒輪曳引機，但是如果必須要采用有齒輪曳引機作為動力源時，要采用高效率的有齒輪曳引機。

2.1.1高效率有齒輪曳引機的應用

有齒輪曳引機按其主傳動機構類型主要分為蝸輪蝸桿、斜齒輪式、行星齒輪式3種，蝸輪蝸桿傳動其傳動效率非常低，只有70%左右；行星齒輪式傳動和斜齒輪式傳動其傳動效率較高，能達到90%以上，但因其要求齒輪加工精度高，成本高，所以其應用范圍不廣。

此外，有齒輪傳動可以采用永磁同步電動機，這比交流異步電動機效率至少要高10%，這是針對有齒輪曳引機的節能改造。

2.1.2利用無齒輪曳引機的節能

永磁同步無齒輪曳引機技術最早是由通力電梯公司研制出來的，該技術是基于現代電力電子技術和矢量技術而發展起來的曳引技術，所謂矢量技術就是在低轉速時，具有大轉矩的技術。隨著永磁同步曳引機成本的下降，其取代蝸輪蝸桿曳引機的趨勢越來越明顯。

永磁同步曳引機與有齒輪曳引機相比，有著無可比擬的優勢。永磁同步曳引機無需從電網吸取無功電流，因此其功率因數相對比較高；永磁同步曳引機無需勵磁繞組沒有勵磁損耗，因面發熱少，效率高，可以提高20%40%。永磁同步曳引機采用轉子磁場定向矢量控制，具有與直流電動機一樣優良的速度、轉矩控制特性，起、制動電流明顯低于感應電動機，所需電動機功率和變頻器容量都有所減小。

3.電梯電氣控制系統的節能

電梯控制系統節能的方法有很多[3]，一是變頻調速節能，二是利用回饋裝置節能。

3.1變頻調速節能方法分析

我國所使用的電網的頻率為50HZ，所謂的變頻調速節能，通常是指在50HZ以下的調速，也即通常所說的基頻以下調速。

在基頻以下的調速，也就是恒轉矩下的調速，根據電動機原理，由T=9.55P/n可知，當轉矩T保持不變時，功率P將隨著轉速n的變化一起變化，也即當n增大時，P也將增大，n減小時，P也將減小。

在電梯正常運行時，可以根據轎廂所載乘客的多少，由變頻器輸出相應的功能，也即，當乘客數量多時，控制變頻器輸出較大的功率，乘客數量少時，控制變頻器輸出較小的功率，從而避免了大馬拉小車的現象發生，從而實現電梯節能的目的。

3.2利用回饋裝置的節能方法分析

當曳引機拖動轎廂向下運行時，由于這時電梯所具有的勢能（位能）將減少，根據能量守恒原理，減少的這部分勢能被轉換成了電能，也就是再生能量。當前電梯的控制系統大多數采用的是能耗制動方法把這部分再生能量通過發熱消耗掉，白白的把這部分能量浪費掉了。據統計，消耗在電梯制動電阻上的能量占有電梯總用電量的25%～35%，如果能把這部分能量回收再利用，就可以達到節約電能的目的。利用回饋裝置就能實現再生能量的回收和再利用，回饋裝置能有效的將再生能量回收起來，或者回饋電網，或者供給周邊其他用電設備使用，從而節約電網的能量，其節能效果還是十分明顯的

4.總結

本文總結了當前電梯節能的幾種方法，尤其是以變頻器和能量回饋技術為代表的先進節能技術，能夠顯著也是降低電梯的能耗，創造可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]嚴兵弟.電梯節能技術分析與探討[J].蘭州：甘肅科技，2011.9，27（17）。

[2]白瑜峰.能量回饋技術在電梯上的應用分析和節能效果探討[J].石家莊：科技風，2011，8。

[3]樂曉東.電梯節能與綠色環保技術探討[J].南京：無線互聯科技，2013，（2）。