曳引式電梯的能耗建模及節(jié)能分析

葉帥華

摘 要：能耗建模和節(jié)能是曳引式電梯的重要內(nèi)容，以現(xiàn)階段曳引式電梯的應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來電梯能源消耗的特點，分析曳引式電梯能耗建模與節(jié)能的方向。

關(guān)鍵詞：曳引式；電梯；能耗建模；節(jié)能

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電梯消耗量也在不斷改變，促使國家能源政策對消耗能源產(chǎn)品提出了新的要求，曳引式電梯也處于其中，其能源消耗的分析也成為電梯能效評估、節(jié)能監(jiān)管、電梯設(shè)計以及選配電梯的重要組成部分。由此可知，曳引式電梯的能耗建模與節(jié)能分析存在一定的理論分析價值和意義。

1 曳引電梯能耗建模

1.1 電梯設(shè)施能耗板塊

電梯設(shè)施能耗板塊中的構(gòu)成和工作特點主要分為以下幾點：第一，曳引系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是依據(jù)曳引系統(tǒng)構(gòu)成形態(tài)、轎廂、鋼絲繩、推導(dǎo)轎廂負載等內(nèi)容逐漸的函數(shù)關(guān)系。第二，驅(qū)動系統(tǒng)。電梯中的這一系統(tǒng)消耗能源是依據(jù)自身的調(diào)速形式、曳引機類別，結(jié)合數(shù)學(xué)建模和檢測方案，構(gòu)建驅(qū)動系統(tǒng)輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速、驅(qū)動系統(tǒng)輸入電功率之間的函數(shù)關(guān)系。第三，門機系統(tǒng)。其能源消耗是結(jié)合自身的驅(qū)動形式和工作情況，依據(jù)數(shù)學(xué)建模或者是檢測方案，來明確單次開關(guān)門的能源消耗情況。第四，控制顯示。這一系統(tǒng)的能源消耗同電梯管理系統(tǒng)的設(shè)計、展現(xiàn)形式、變頻器應(yīng)用的公路模塊形式等相關(guān)，可以依據(jù)實際檢測數(shù)值來明確最終的消耗情況。第五，其他系統(tǒng)。其包含了通風(fēng)、照明、空調(diào)等內(nèi)容。這些模塊的能源消耗可以結(jié)合實際檢測數(shù)值、設(shè)施標牌等數(shù)值來明確。

1.2 電梯工作情況

電梯設(shè)施主要是為某種特別客流分布的建筑提供服務(wù)，同時在調(diào)解方案中實施工作。電梯設(shè)施和工作軟硬環(huán)境，一同構(gòu)建了電梯能源消耗系統(tǒng)。電梯安裝在建筑物中，可以為乘客和貨物運輸帶來便捷的服務(wù)，由此電梯能耗建模最先要構(gòu)建建筑物服務(wù)樓層的信息系統(tǒng)，也就是服務(wù)樓層數(shù)和每一層的高度。電梯的負載與工作都會受到建筑物中客流劃分情況和電梯調(diào)度方案的影響，最終展現(xiàn)為電梯的能源消耗和工作效率。

電梯的速度會影響曳引系統(tǒng)的動能和勢能的改變，以及驅(qū)動系統(tǒng)的工作質(zhì)量。相同的電梯設(shè)施，在同一工作背景下，不同額定速度工作的電梯能耗也存在一定的區(qū)別，即便是在相同額定速度曲線下工作，電梯能源消耗情況也存在一定的區(qū)別。

1.3 依據(jù)動態(tài)測量的曳引電梯能耗模型

依據(jù)動態(tài)檢測的曳引電梯能耗建模，從少數(shù)的動態(tài)能耗信息資源中，分別獲取主驅(qū)動系統(tǒng)、門機系統(tǒng)、通風(fēng)照明以及待機等能源消耗信息資源，之后將曳引系統(tǒng)與主驅(qū)動系統(tǒng)合作發(fā)展，構(gòu)建曳引電梯的能耗模型。這一系統(tǒng)最大的特點是模型的構(gòu)建需要的信息資源過少，只要明確電梯最基礎(chǔ)的配置，對驅(qū)動變化、門機等系統(tǒng)的能源消耗信息知識的非常少，構(gòu)膜簡單、應(yīng)用有效。這種模型可以應(yīng)用到計算電梯的動態(tài)能源消耗中，分析電梯配置信息資源和工作曲線對電梯能源消耗的影響，明確電梯能源效能的評估方案，提出節(jié)能電梯，以此為電梯的現(xiàn)代化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。一方面是依據(jù)動態(tài)測量的電梯能耗模型分析其中的原理，電梯的能源消耗包含了開關(guān)門、待機、休眠等情況。另一方面是滿足動態(tài)測量的電梯能耗模型。在設(shè)計模型中，包含了參數(shù)、儲備電梯基礎(chǔ)配置信息、建筑樓層信息、客流劃分以及電梯調(diào)度等模塊。

2 曳引式電梯的節(jié)能改造應(yīng)用分析

不管是曳引式電梯，還是一般的電梯，其主要是為了將乘客或者是貨物傳遞到要求的樓層，這一過程就是電梯機電系統(tǒng)進入到能源轉(zhuǎn)變或者是進行做功的過程。在實際工作中，系統(tǒng)的勢能會依據(jù)高度的不斷的變化而改變，同時因為其速度沒有變化，所以動能是不會產(chǎn)生改變的。但在實際發(fā)展中，電梯會出現(xiàn)啟動或者是輕質(zhì)的緩沖能力，為了保障電梯可以結(jié)合規(guī)定的速度發(fā)展，電梯系統(tǒng)的動能也要跟隨它進行變化，這樣促使整體機電系統(tǒng)的綜合能量也在不斷被改變，其需求的外在能源包含了電能，但是在實際運行中由于纜繩或者是其他位置出現(xiàn)能源的損耗。

在曳引式電梯系統(tǒng)中，電梯在工作中，需要將規(guī)定的位能載荷傳遞到要求的區(qū)域，在電梯上升階段，對重中儲備的勢能會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)要求的動能，或者是橋廂的勢能。在電梯下降階段，轎廂從上升過程中獲取到的勢能也會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，變成系統(tǒng)需求的動能和對重的勢能。

除去電梯自身能量的轉(zhuǎn)換以外，電梯還要從外界連接能源，在曳引式電梯的電動工作中，外界電能會從接線網(wǎng)通過電機的整流、濾波和逆變專遞到制動系統(tǒng)當中，之后將電能轉(zhuǎn)換為電梯系統(tǒng)的整個機械能源。曳引式的電梯在獲取外界機械能以后，也會結(jié)合曳引機再次驅(qū)動曳引系統(tǒng)，在曳引處于發(fā)電階段，機械可以再次轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽D(zhuǎn)換來的電能可以從二極管通過，提升母線的電壓，通過設(shè)計單元再次加工，以此構(gòu)成電阻的熱量推廣出去。

帶能耗制動電阻的調(diào)節(jié)影響力，主要是依據(jù)將電機回饋獲取的電能通過電阻發(fā)熱之后推廣出去，并且也無法再次應(yīng)用。曳引式電梯若是要達到節(jié)能改造，最先要從這一階段的熱量實施工作。在電力電子技術(shù)不斷創(chuàng)新的現(xiàn)階段，各種能量回饋設(shè)施也在逐漸涌現(xiàn)。

總而言之，上文通過分析曳引式電梯的能效建模與節(jié)能相關(guān)情況，明確在電梯能耗建模過程中，只關(guān)注規(guī)定的工作情況，沒有了解客流分布和電梯調(diào)度狀況。由此，在實際發(fā)展中，曳引式電梯的能耗建模與節(jié)能工作需要加大對市場發(fā)展的認識，結(jié)合應(yīng)用者的情況，確定降低能源消耗的方案。

參考文獻：

[1]姜銘實.高速群控電梯系統(tǒng)的能耗計算與分析[D].濟南：山東建筑大學(xué)，2015.