變頻調(diào)速技術在電梯改造中的應用

摘要：通過分析變頻調(diào)速技術在電梯改造中的實際應用，從而力求把握其優(yōu)勢和特點，在此基礎上對使用變頻調(diào)速技術后電梯的節(jié)能情況進行了分析。希望通過本文的分析能夠進一步提升電梯改造效果。

關鍵詞：變頻調(diào)速技術;電梯改造;應用

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷快速發(fā)展，電梯在住宅、商用建筑中的使用日益廣泛。與此同時，節(jié)能問題便成為了電梯安裝改造部門所關注的問題。變頻調(diào)速技術的運用很大程度上提升了電梯的能源利用率，從而進一步減少電梯的能耗。因此本文對其相關問題進行了分析說明。

一、變頻調(diào)速技術

當前使用最多的變頻調(diào)速技術是將PLC與變頻器相結合，從而對采用繼電器控制的舊電梯進行改造。變頻調(diào)速技術想要運用到電梯改造中主要需要七大部件，分別為曳引機、光電編碼器、門機系統(tǒng)、PLC、層樓顯示系統(tǒng)、變頻器以及呼叫系統(tǒng)。（參見圖1）

圖1"變頻調(diào)速技術原理圖

圖1為當前常見的變頻調(diào)速技術應用原理圖。在整個系統(tǒng)中，光電編碼器負責電梯的速度閉環(huán)矢量控制;而變頻器的主要功能則在于通過PG卡產(chǎn)生電梯運行的脈沖信號;這樣就能夠明確電梯運行的即時位置;PLC的功能相當于舊電梯的選層器以及繼電器，主要負責給變頻器發(fā)射運行信號，除此之外還包括電梯的松閘、樓層顯示以及開關門信號。整個變頻調(diào)速系統(tǒng)就是根據(jù)PLC發(fā)出的電梯運行變速信號來設置科學合理的變速點和變速曲線，從而實現(xiàn)電梯的零速抱閘和直接停靠。

二、變頻調(diào)速技術優(yōu)勢

想要分析變頻調(diào)速技術的優(yōu)勢所在，首先就要明確電梯交流電動機的轉(zhuǎn)速問題。電梯交流電動機的轉(zhuǎn)速公式為：

n=60f（1-s）/p"（1）

公式1中：

n——電梯交流電動機轉(zhuǎn)速

f——電源頻率（電動機定子）

p——電動機的極對數(shù)

s——電動機的轉(zhuǎn)差率

從公式1能夠看出，影響電梯電動機轉(zhuǎn)速的因素主要有電動機的極對數(shù)、電動機的轉(zhuǎn)差率以及電源頻率，而以往使用較為常見的電梯交流雙速調(diào)速技術就是通過改變電動機極對數(shù)的方式來改變交流電動機轉(zhuǎn)速的。與電梯交流雙速調(diào)速技術不同，電梯變頻調(diào)速技術是通過改變電源頻率（f）來實現(xiàn)電梯電動機轉(zhuǎn)速調(diào)控的，因此被稱為電梯變頻調(diào)速技術。

電梯變頻調(diào)速技術相比以往的電梯交流調(diào)速技術，主要優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)電梯運行狀態(tài)的靈活切換，即電梯啟動、穩(wěn)速和制動三者之間的靈活切換。

在電梯的啟動階段，如果采取以往的調(diào)壓調(diào)速方式，那么其工頻會達到50Hz，此時電梯電動機的轉(zhuǎn)差率較大，再加上轉(zhuǎn)距的特性較差，因此導致啟動電流的需求較大，通常可能會達到電梯運行額定電流的3——5倍。而如果采用電梯變頻調(diào)速技術，電梯在啟動時頻率會遠遠低于50Hz的工頻，而后隨著電梯運行速度的逐漸加快，其頻率會逐漸升高。這樣就在一定程度上降低了電梯啟動時的轉(zhuǎn)差率，從而減少了電梯的啟動電流消耗。

在電梯的穩(wěn)速階段，如果采取以往的調(diào)壓調(diào)速方式，電梯轎廂處于半載上行下行運行狀態(tài)、多于半載狀態(tài)上行或少于半載狀態(tài)下行時，其能耗基本等同于采用變頻調(diào)速技術的電梯。而當電梯轎廂少于半載上行或者多于半載下行時，如果采取調(diào)壓調(diào)速技術，那么其電動機便處于倒拉的運行狀態(tài)。基于這種情況，調(diào)壓調(diào)速技術需要更多的電流來產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)距，這樣就會導致能源消耗較大。而變頻調(diào)速技術則能夠?qū)崿F(xiàn)再生發(fā)電，即如果電梯不需要更多電流時，可以將其儲存在大電容中，這時電流產(chǎn)生的制動能量會回饋到變頻器中，而當變頻器的母線電壓達到720v上下時，就可以將能量反饋到制動電阻，這樣電梯的制動便不需要額外從電網(wǎng)中獲取電流，從而實現(xiàn)了再生發(fā)電。

在電梯的制動階段，以往的調(diào)壓調(diào)速技術通常采用的是直流制動的方式，也就是從電網(wǎng)中獲取電流，然后進行電梯的制動。這種電梯制動方式一方面能耗較高，另一方面電動機也容易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。采用變頻調(diào)速技術，電梯制動不需要從電網(wǎng)中獲取電流，也就是上文提到的再生發(fā)電原理，而且由于電流較小也在一定程度上避免了電梯電動機的發(fā)熱。

通過以上分析能夠發(fā)現(xiàn)，電梯變頻調(diào)速技術的關鍵除了變頻器之外，主要就是PLC模塊。眾所周知，電梯是雙向運行的，因此變頻調(diào)速技術所使用的PLC都帶有可逆性的計數(shù)器，除此之外PLC還要帶有具備高速可逆性的計算器。由于電梯變頻調(diào)速技術對于PLC的要求較高，因此當前電梯改造中使用最多的PLC就是OMRON公司的產(chǎn)品。

當然，除了上文分析的硬件模塊，PLC系統(tǒng)的軟件模塊同樣十分重要。PLC系統(tǒng)的軟件模塊主要由兩大部分構成，分別是接口組織模塊和操作系統(tǒng)模塊。變頻調(diào)速技術是通過PLC軟件模塊來輸出控制和警示信號的。

三、變頻調(diào)速技術的節(jié)能效果和注意事項

通過分析發(fā)現(xiàn)，采用變頻調(diào)速技術改造后的電梯，不僅運行效率有了很大的提升，而且相比以往更加節(jié)能。與此同時，變頻調(diào)速技術采用的是無極調(diào)速，其電梯運行調(diào)速范圍較寬，這樣相比改造前能夠很大程度上提升電梯的乘坐舒適感。經(jīng)過大量分析比對，發(fā)現(xiàn)采用變頻調(diào)速技術的電梯，其能耗能夠達到以往電梯的70%左右，不僅節(jié)約了能源，而且延長了電動機的使用壽命，降低了故障率。因此，采用變頻調(diào)速技術進行電梯的改造，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)很好地經(jīng)濟效益，另一方面還能夠節(jié)約能源，從而實現(xiàn)了經(jīng)濟社會效益的雙贏。

在實際的電梯變頻調(diào)速技術改造工作中，除了要注重PLC硬件、變頻器等的選擇外，還要根據(jù)電梯的實際運行情況，采用合理的改造方案。具體來說，電梯變頻調(diào)速技術改造中主要應該重視以下方面：

變頻調(diào)速技術中使用的變頻器一定要經(jīng)過嚴格的檢驗，特別是電機參數(shù)，一定要進行自動監(jiān)測。只有獲得變頻器真實的電機參數(shù)，才能在后續(xù)的改工作中，配合相應的曳引機、光電編碼器、門機系統(tǒng)、PLC、層樓顯示系統(tǒng)等設備，從而保障變頻器的最佳控制。而且在進行變頻器的電機參數(shù)檢驗中，一定要將變頻器的電機部分和機械部分相分離，只有這樣才能保證最佳的檢測效果，從而根據(jù)實際的電機參數(shù)靈活的調(diào)整電機性能。

在進行電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)改造工作時，一定要注重轎廂的改造和裝修。通常情況下，電梯的轎廂改造都會在一定程度上造成其平衡系數(shù)出現(xiàn)變化，而在平衡系數(shù)出現(xiàn)變化后，如果仍舊按照以往的平衡系數(shù)進行電動機、變頻器、PLC設計的話，可能會出現(xiàn)電梯的制動電阻過熱、冒煙等現(xiàn)象。因此，在實行電梯變頻調(diào)速技術改造時，一定要做到全面改造，在完成電梯轎廂裝修改造后，重新測量其平衡系數(shù)，然后根據(jù)新的平衡技術調(diào)整曳引機、光電編碼器、門機系統(tǒng)、變頻器以及PLC，這樣才能保證電梯在經(jīng)過變頻調(diào)速改造后依然運行良好，而且使得用戶的乘坐舒適度有了很大的提升。

結束語

綜上所述，本文主要對電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)改造進行了分析，著重分析了變頻調(diào)速技術的調(diào)速原理和節(jié)能效果，針對電梯運行的不同狀態(tài)分析了變頻調(diào)速技術的實際作用。在實際的電梯變頻調(diào)速技術改造中，除了要重視硬件設備的選擇外，還要提升技術水平，特別是變頻器的調(diào)試與PLC"的調(diào)試，只有將兩者的技術參數(shù)與電梯實際的運行狀態(tài)結合起來，才能更好地實現(xiàn)變頻調(diào)速技術低能耗運行的目的。

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