電梯節能新技術的分析與探討

夏杰

摘 要：有關現象表明，電梯在城市中的應用十分普遍，現在的居民建筑、商場里隨處可見電梯的身影，人們的生活水平越來越高，電梯的需求量在日益增加，電梯的運行過程中消耗的能量并不少，所以電梯的節能技術開始引起社會的廣泛關注。現在通過對電梯曳引系統節能技術、發動機電能回饋技術、共直流母線技術、計算機對電梯群控制的應用，未來電梯行業的發展定會向著減低能耗的方向發展，只有堅持可持續發展戰略才能發展得更好。

關鍵詞：電梯 節能 改造技術

中圖分類號：TH22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0043-02

1 我國電梯行業的現狀

隨著經濟的發展，在電梯行業我國占據“三大”，一為最大的電梯消費市場；二為最大的電梯制造基地；三為最大的電梯出口國。電梯作為交通工具的一種，由于其做垂直運動，因此其具有一定的特殊性，該特殊性主要表現為為電梯在做輕載上行運動或重載下行運動時能夠“回饋電能”，處于發電狀態。在國外，以電梯對這部分能量的利用情況為標準，將電梯劃分為兩種類型，一為“耗能型”，二為“回饋型”。專家預測，若我國80%的電梯使用“回饋型”電梯，每年能節省122 億kW·h左右的電能。至2015年，若所有電梯均使用“回饋型”電梯，每年能節省800 億kW·h左右的電能，該電能總量與三峽大壩一年的發電總量相等。由此看來，電梯的節能潛力巨大，因此，對電梯節能技術進行研究，其經濟效益與社會意義非凡。

據相關經濟發展政策顯示，電梯節能符合基本國策要求，符合相關法律規定；據電梯行業的發展現狀分析，電梯節能是經濟發展的必然要求。由此可見，電梯節能意義重大，為大勢所趨。

2 解決辦法

電梯一般由其所依附的建筑物和不同功能的八個系統組成，其八個系統為： 曳引系統、安全保護系統、導向系統、電氣控制系統、轎廂、門系統、電力拖動系統、重量平衡系統。

2.1 曳引系統

曳引系統主要由四部分構成，分別是：電梯曳引機、反繩輪、曳引鋼絲繩、導向輪等。其中曳引機為電梯動力的主要來源，主要由6部分構成，分別是：電動機、機座、聯軸器、減速箱、制動器和曳引輪等。其發展主要經歷了三個階段：第一階段，曳引機的構成主體為渦輪和蝸桿傳動裝置；第二階段，曳引機的構成主體齒輪傳動裝置；第三階段，曳引機的構成主體為無齒輪傳動裝置。目前，市場上也出現了曳引機由曳引鋼絲繩改用鋼帶傳送.

2.2 電力拖動系統

電力拖動系統主要由4部分組成，分別是曳引電機、調速裝置、速度反饋裝置、供電系統等，其主要功能是對電梯進行速度控制，其作用機制為通過調速裝置對曳引電機進行調速控制。在電梯電力拖動系統中適用的系統有兩大類：一類為直流電梯拖動系統，一類為交流電梯拖動系統。其中，直流電梯拖動系統又可以分為兩種：一種為由發電機組成的可控硅勵磁的發電機一電動機驅動系統，一種為可控硅直接供電的可控硅一電動機系統。同時，交流拖動系統又可以分為三種：其一為交流變級調速系統；其二為交流變壓調速系統；其三為變頻變壓調速系統。

目前，電梯使用的調速系統為變頻變壓調速系統，在電梯運行的過程中，其發揮的作用主要為：電梯啟動、加速、勻速行駛、減速、停止。目前，電梯驅動系統控制性能的完善在很大程度上依賴于變頻變壓調速技術的科學使用。

電梯驅動系統節能技術分析，由于電梯系統具有位能負載屬性，即若電梯處于重載狀態，并且進行上升運動時，或者電梯處于輕載狀態，并且進行下降運行時，電梯電動機運行狀態正常，會消耗一定的電能。若電梯處于輕載狀態，并且進行上升運行時；或者電梯處于重載狀態，并且進行下降運行時，電梯電動機處于發電狀態，也就是完成電梯勢能到再生能量的轉化，并且會向外輸出電能。因此，產生了對變頻器再生能量回饋技術的應用。

（ l ）對變頻器再生能量回饋技術的應用。電梯電能回饋技術主要是利用電梯在運行過程中，產生的其它能量通過回饋技術達到節能的目的。主要依靠電梯的機械動能和機械勢能，通過曳引機和變頻轉換器轉換成直流電能，經過技術手段儲存在變頻直流回路中的電容中。隨著電梯的運動收集的電能會越來越多，電容里的電壓會越來越高，需要及時釋放電能，否則就會出現跳閘護電的情況，釋放的電能就可以供其它設備使用[2]。當下國內許多電梯均采用電阻對電容中儲存的電能進行消耗，防止發生電容電壓過高使得變頻器停止工作，使得電梯停止運行的狀況。但是電梯回饋技術的應用原理就是實現機械能與電能的轉化，并且將完成轉化的電能送入電梯直流回路的電容中，只有在這樣的情況下，能量回饋器才能正常工作，才能完成將電容中儲存的電能傳輸至電網系統的工作，才能有效解決能量回饋缺陷。由于回饋顯著減少，電網的電能諧波污染有效減少，功率明顯提高，因此能夠在滿足電梯驅動系統工作要求的同時，實現節能，如附圖1所示。

（2）對共直流母線技術的應用：電梯在生活中應用往往是多臺同時使用，幾乎不能出現一棟樓里只有一臺電梯的情況。這樣利用其它電梯的電能集合起來供另一個電梯使用，這樣也可以節約部分電能[3]。共直流母線就是通過控制斷路器、接觸器、逆變器和熔斷機，實現將其余電梯電能供給另一臺電梯使用。將電梯所有直流一側連接到公用母線線上，然后電梯運行過程中，自身的逆變器會將交流電轉化為直流電后反饋到母線上，然后供給另一臺電梯，從而降低電梯的能耗，達到節能的目的。若其中一臺電梯故障只需要切斷電梯開關就可以讓電梯獨立運行，完全不會影電梯的正常運行。而且這個方法的造價低，只用在原有的基礎上做線路改造就可以完成，安全可靠實用性極高。如圖2所示。

3 電氣控制系統

電氣控制系統由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。對電梯的運行方式實行操縱的方式，主要有集選控制，并聯控制，梯群控制等。

電梯群控技術是運用計算機技術將同一棟樓內的所有電梯連接起來，通過采集電梯發出的信號，通過機身運算向電梯發出指令。這種技術能夠詳細了解樓內電梯的具體運行狀態，及時調配所有電梯的運行情況，保證電梯群能夠提供正常的服務。

現在的計算機技術已經不會出現影響電梯運行效率，電梯空載等現象。新的調度演算方法，能夠提高電梯的運行效率，實時監控電梯運行情況，在線調整電梯資源，達到科學、合理的資源分配，將電梯控制優化到最佳狀態[4]。

未來的電梯發展一定會向著智能化的方向發展，充分利用計算機技術，將控制電梯算法引入電梯群控制系統，將電梯群控制系統的多樣性和特性本身的隨機性結合起來，同時把專家系統算法、模糊控制算法、神經網絡算法和遺傳算法等，有機地結合在一起，共同在電梯控制系統中發揮作用，將是電梯控制發展的趨勢。

4 結語

通過電梯節能技術的運用越來越廣泛，能夠有效緩解國內日益增長的電力緊張局勢，利用先進的技術手段，可以使電梯的能耗降到最低，對社會做出巨大貢獻。能源回饋技術、共直流母線控制系統、電梯群的控制等，各方面高新技術的運用都能實現夠節能效果。各種新技術的應用，開拓了電梯的應用領域，往后電梯的應用將更加廣泛[5]。目前電梯能源再生驅動系統在實際生活的運用中，已經節約了70%的電能，所以有必要繼續研究新技術，進一步針對電梯耗能問題提出有效的解決辦法。

參考文獻

[1] 王波，段軍，卿曉霞，等.一種改進調度算法的電梯節能新技術[J].智能建筑電氣技術，2010，4（6）：44-47.

[2] 陳中赟，茆海洋，馮達，等.液壓電梯的特性及檢驗的實施[J].中國新技術新產品，2012（12）：69.

[3] 劉彩紅，山世海.天津地鐵一號線環控通風系統災害模式介紹[J].中國新技術新產品，2010（9）：92.

[4] 徐衛玉，吳國良.電梯節能技術與智能電網[J].裝備機械，2010（3）：54-57.

[5] 張宇艷，李鵬，夏宏宇.EPM曳引機及控制系統在無機房電梯中的應用[J].中國高新技術企業，2009（18）：48-49.