曳引驅動電梯的能耗建模及節能分析

彭輝

(廣東省特種設備檢測研究院惠州檢測院,廣東 惠州 516001)

曳引驅動電梯作為現代建筑中最主要最常見的一種電梯類別，主要就是通過曳引系統完成電梯的正常升降。曳引驅動電梯在運行過程中會耗費大量的能源，加強對曳引驅動電梯的能耗研究是提升電梯設計質量的重要措施與手段。以下主要綜合曳引驅動電梯的狀況對能耗構建進行了分析，探究了一些具有節能意義的措施與手段。

1 曳引驅動電梯工作原理與能耗特征

1.1 曳引驅動電梯工作原理

電梯作為一項系統的、復雜的特種設備，在運行過程中各種外在因素都會對電梯產生一定的影響，導致電能的消耗，甚至可能會導致一些安全隱患問題出現。對此，在曳引驅動電梯運行過程中必須要基于其實際狀況系統分析，綜合探究模型構建內容，基于各種信息數據強化分析，進而直觀的了解電梯能源的消耗狀況，采取合理的措施實現節能減排。

電梯作為一種特種設備為人們的日常出行以及工作開展、運輸帶來了積極的作用。曳引驅動電梯運行過程中主要就是基于其核心構成內容的對重裝置實現曳引驅動電梯運行的穩定與平衡，減少具備存在的負重問題與現象，提升電梯運行的安全性以及穩定性。同時，在曳引驅動電梯運行過程中其周邊存在一些電纜，這些電纜主要的作用就是維持電梯內部運行的正常供電以及通信。如果曳引驅動電梯處于工作的狀態，整個轎廂的側面以及對重的側面周邊的電纜就會出現不同程度的變化，主要就是因為曳引輪兩邊的鋼絲繩承重狀況受到影響，導致其隨著電纜長度的改變也出現了一定的變化（圖1）。

1.2 曳引驅動電梯能耗特征

曳引驅動電梯雖然在實踐中具有一定的優勢，但是其存在的能耗問題也較為嚴重，在運行過程中因為電梯含有多種電梯裝置，其自身的能耗需求較大。其中電梯涵蓋了驅動設備、控制顯示裝置系統、門機系統、曳引電機系統以及通風照明系統等，這些設備在運行過程中都會導致大量的能耗問題出現。

圖1 曳引驅動電梯工作原理

同時，電梯運行的調度方式以及客流的分布狀況等因素在電梯的運行過程中會導致一些能耗消耗問題出現。在電梯運行過程，在客流的高峰期，電梯的運行狀態呈現持續的高效運行狀態，這樣就會消耗大量的能量。

2 曳引驅動電梯能耗建模分析

2.1 電梯設備能耗模塊

曳引驅動電梯能耗建模作為一種對能源消耗進行判斷的重要方式與手段，在實踐中主要就是基于系統中各種機械設備的配置，綜合電梯轎廂的運行狀態，分析驅動系統的輸出功率以及工藝關系與手段，對其進行深入分析推算。同時，在進行電梯能耗建模構建過程中必須要對各個組成部分與內容進行系統分析，綜合探究曳引機系統、鋼絲繩、對重系統以及導向輪、轎廂等系統；基于能量守恒的角度對其進行系統分析，在電梯上下運行過程中基于其內部系統的能量對其進行系統轉換分析，了解在電梯內部能量運行以及轉換過程中電梯導軌、空氣阻力以及繩輪傳動效率等因素對電梯能量的消耗與影響。在曳引驅動電梯能耗建模中，必須要綜合具體的流程信息內容，綜合其涵蓋的內容，綜合分析曳引機輸出力矩、曳引輪效率參數、從動輪效率參數、為曳引輪轉動慣量參數、角速度參數、為導向輪轉參數、動慣量參數、角速度參數等因素，在構建過程中必須要明確如果其對應的參數數值出現變化會導致整個電梯運行形式的轉變。對此，必須要基于曳引驅動電梯的具體運行狀況進行參數的調整，進而保障曳引驅動電梯能耗建模精準性，為后期節能方案的制定提供精準的信息參考。

在進行曳引驅動電梯能耗模塊構建過程中必須要對不同系統的各個能耗狀況進行系統分析，了解轎廂運行過程的負荷載、外阻力電梯運行狀態。不同驅動系統中輸出功率之間存在的函數關系。其中在對電梯進行能耗構建過程中，可以通過Pout表示具體的輸出功率，利用Mq表示電梯運行過程中的轎廂負載，將v作為電梯轎廂的運行速度，利用Σfi則表示整個電梯運行過程中的外阻力因素。在整個驅動系統能耗模塊構建過程中必須要綜合具體狀況進行函數設計，了解構建輸出力矩、輸出電功率以及輸出速度的函數關系；綜合驅動部分的能耗模型進行無能量回饋以及有能量回饋信息的構建，綜合實際狀況進行驅動系統的能耗建模應用，在無能量回饋驅動系統的能耗模型構建過程中，主要通過Pin表示整個驅動系統的實際輸入功率。通過對顯示能耗模塊的控制，就可以了解具體的能耗信息內容，而曳引驅動電梯在運行過程中的其他能耗信息以及狀況主要就是通過實測的方式了解，也可以綜合不同設備的性能參數以及指標比對了解其具體的能耗狀況。

2.2 電梯運行環境建模

在曳引驅動電梯運行過程中，必須要綜合分析其各項運行狀況，了解具體的能耗狀況，要綜合不同電梯能耗模型以及建筑物服務樓層的信息狀況，綜合不同的樓層高度、負載運行狀況、實際的客流狀況、電梯調度等因素信息內容，了解電梯能耗影響。在曳引驅動電梯運行過程中，電梯曳引系統、勢能變化以及驅動系統的實際效率變化都會影響電梯的運行速度。在電梯運行環境下，實際運行過程中，電梯控制系統完成理論速度曲線以及實測速度曲線的比對，主要就是基于電梯速度模塊進行測量分析，進而了解電梯在運行過程中的具體能耗狀況；綜合電梯運行環境信息狀況就可以了解電梯在運行過程中的動能模型，進而對整個電梯能耗進行系統分析。

3 曳引驅動電梯的節能分析

3.1 電梯設備構件節能

可以綜合電梯能耗建模的各項參數信息內容，對電梯的驅動系統中的調速裝置進行改變，盡可能采用變頻調速方式，系統優化進行試點驅動系統節能；同時，也可以綜合實際狀況進行電機的選擇，提升電機的各項性能指標進而增加Pin效果。曳引系統的節能，主要就是通過減少電梯系統的整體重量，通過提升滑輪組傳動效率的既定目標與效果，對其進行深入分析，進而實現電梯節能。在進行門機系統的節能設置過程中必須要綜合實際狀況進行電機驅動門機的選擇，優先采用變頻調速驅動門機；而在進行電梯的節能照明、待機以及顯示等過程中必須要綜合具體狀況，強化設計，進而實現節能減排的效果。

3.2 電梯運行中的節能設計

在對電梯進行調度過程中，要盡可能的應用智能化的群控控制方式，綜合電梯的實際運行狀況系統特征分析，增強對電梯各項基層狀況分析，合理應用節能技術手段，提高對電梯運行成本的控制；定期進行電梯運行維護處理，保障電梯各項性能指標穩定，避免因為電梯設備故障導致的電梯能耗增加問題，進而在根本上保障電梯節能效果。

3.3 綜合建筑基本情況，強化節能設計

在選購電梯時，必須綜合樓宇建筑具體功能以及需求進行電梯型號的選擇，確保電梯可以滿足實際的承載狀況，減少因承載能力不足導致電梯多次運送而增加的能耗；同時，必須要綜合實際狀況進行空間設計，保障電梯設備的空間充足，安裝合理，實現能源的節約。例如，在進行曳引機電梯房的安裝過程中，就應加強對井道空間的合理處理，綜合具體狀況適當的進行曳引設備的選擇，保障空間充足，避免電梯建筑的對外擴張；要綜合分析電梯速度以及轎廂大小，適當的進行減縮處理，保障電梯在穩定運行基礎之上，做到節省能耗，充分的凸顯曳引驅動電梯的價值與效能。

4 結語

曳引驅動電梯作為現代建筑中廣泛應用的一種特種設備，保有量已超過500萬臺，在實際使用中極大地提升了人們日常出行的效率，給樓宇貨物運輸帶來了極大的便利。但現階段，節能減排依然形勢嚴峻、任務艱巨。強化重點用能設備節能管理，意義重大，應通過曳引驅動電梯能耗建模對各項信息指標進行綜合分析，了解不同時段，不同載荷情況電梯運行過程中的能耗狀況，綜合信息參數進行節能措施與手段的設置，進而降低能耗。

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