探究電能質量分析儀在電梯能耗測量中的應用

孫小清，王圳

（溫州市特種設備檢測研究院，浙江 溫州 325000）

1 電梯能耗和能耗測量概述

電梯能耗測量是控制電梯能耗，促進電梯節(jié)能發(fā)展的重要手段。但是從發(fā)展實際情況來看，電梯能耗測量缺乏統(tǒng)一的標準。從電梯的使用情況來看，電梯是一種集電光為一體的精準化設備，在使用的時候需要根據建筑物的實際情況來設計產品，在這個過程中會遇到多種限制性因素，比如電梯的驅動方式、電梯的額定載重量、電梯的額定速度、電梯的制動方式、電梯的樓層數量、電梯的客流分布密切。

2 電能質量分析儀概述

2.1 電能質量問題

電能質量從一般意義上是指優(yōu)質供電，在優(yōu)質供電的過程中包含電壓質量、電流質量、供電質量以及用電質量等。常見的電能質量問題體現在以下幾個方面：第一，不穩(wěn)定的電壓、電流或者頻率的偏差導致用電設備出現故障，甚至還會使得用電設備出現不能正常工作的現象。第二，能夠顯示被檢測電壓和電流的矢量圖。用戶通過對這個矢量圖的分析能夠了解計量設備的接線是否出現故障問題。第三，內部安裝能夠存儲大量數據的存儲器，使用這種存儲器在1分鐘左右的時間就能夠存儲大量的數據信息，且能夠將數據信息直接拷貝傳輸到后臺管理的計算機上，并根據實際用電情況和相應的數據軟件配合使用，實現對后天數據信息的有效管理。

2.2 電能質量分析儀內涵

電能質量分析儀是對電網運行質量進行檢測和分析的產品，同時還能夠對電網運行中的諧波和功率質量進行分析，了解系統(tǒng)長期運行中的各類數據，實現對各類數據信息的有效分析。

電能質量分析儀由現場測試儀器和分析軟件共同組成，其中，現場測試儀器一般能夠測量三相或者單相電流和單相電壓。在使用現場測試儀器的時候不僅能夠測量到用電的有功、無功、有功功率和無功功率，而且還能夠通過檢測回饋來了解電網的電能質量問題，比如電壓波動、頻率擾動、諧波、電壓不平衡等問題。

從實際應用情況來看，電能質量分析儀主要由電壓、電流采樣電路、微處理運算電器、鍵盤電路、USB通訊電路、電源電流等組成。電梯運行電路分為電壓采樣、電流采樣兩種類型。在一般情況下，電壓采樣一般會采用電阻來降低電壓，電流采樣會使用電流互感器CT隔離采樣。采樣的電路能夠對輸入的交流信號信息進行量化CIA采樣，之后通過微處理器進行處理，在處理之后將測量數據信息顯示在相應的面板上，獲得良好的分辨率。

2.3 電能質量分析儀的試驗數據分析

在一般情況下，不管電梯是空載還是重載，不管電梯是上行還是下行，在實際使用的過程中，電梯都是需要消耗電能的。在實際運行中，電梯空載上行、電梯滿載下行的時候，電梯的運行都是處于一種發(fā)電狀況，且電梯的發(fā)電是需要通過大電阻來轉換為熱能進行釋放，在這個過程中電梯消耗了大量資源。針對這種情況，某電梯公司研發(fā)出了電能回饋裝置，應用這種電能回饋裝置能夠將電梯運行過程中的各類信息回饋給電網，由此實現了電梯節(jié)能。應用現場測試儀器能夠對現場的多臺電梯進行試驗操作，進而了解電梯在使用過程中可能產生的各種能耗。某臺帶有電能回饋裝置的電梯空載運行的能耗圖具體如圖1所示。根據圖1可以發(fā)現場測試儀器在現場測試時候的接入點，根據分析發(fā)現，電梯在正常使用過程中產生的能耗包含轎廂照明系統(tǒng)、轎廂內部通風系統(tǒng)、轎廂報警裝置、機房系統(tǒng)、轎頂。在測試的時候能夠發(fā)現轎廂照明系統(tǒng)、轎廂內部通風系統(tǒng)、轎廂報警裝置、機房系統(tǒng)、轎頂的使用能耗，因而可以將測試點安排在電梯主開關之前，在電梯恢復正常運行之后關閉機房、滑輪間、井道、轎頂幾處的照明。

分析軟件是基于Windows操作環(huán)境的專門用于數據分析的一種軟件，在使用的時候能夠再現現場測試儀器之前所做的分析工作，進而能夠為電梯的使用用戶重建波形、能量數據以及在測量過程中發(fā)生的事件。在電梯運行的不斷發(fā)展下，分析軟件被設計為離線操作模式，在測試之前需要將現場測試儀器測量得到的數據傳輸到PC機上，之后通過分析軟件來對這些數據信息進行細致的分析研究。

圖1 某臺帶有電能回饋裝置的電梯空載運行的能耗圖

3 電能質量分析儀在電梯能耗測量中的應用

在《電梯能效測試評價規(guī)則》中規(guī)定的電梯能效測試項目，具體包含電梯能效的測試內容、測試方法、必備的測量儀器、電梯的能效等級等。電梯在正常使用的時候具體包含電梯轎廂照明系統(tǒng)、電梯通風系統(tǒng)、電梯報警裝置、機房、轎廂頂和轎廂底坑等電源插座能耗。電梯主開關使用之前，在測試的時候，電梯需要穩(wěn)定運行一段時間，在這個過程中要關閉機房、滑輪間、井道、轎頂等位置對照明。

電梯在使用的過程中具有很明顯的間歇性工作特點，在具體工作中會按照一定的順序和規(guī)則進行。電梯能耗的測量需要結合電梯的這種使用特點進行。在電梯的具體測量中要按照一定的樓層順序、額定載重量進行。另外，從實際應用情況來看，電梯在使用過程中的相關設施不同，比如電梯在使用的時候會應用照明附件、監(jiān)控附件等，因而電梯耗能需要充分考慮這些附件的使用情況。在測量電梯待機能耗的時候需要充分考慮照明和監(jiān)控附件的能耗情況，將測量點集中在電梯控制柜和主開關的線路上，實現對電梯運行各數據的有效測量。在測量電梯待機能耗的時候，可以將測量點的選擇安排在電梯電源和主開關線路上，加強對電梯待機情況的測量。

在測量電梯能耗的時候，電梯電能質量分析儀一般會采用管理后臺和采集前端模式。其中，采集前端模式一般可以使用高速度DSP數字處理器，利用管理后臺的操作系統(tǒng)來控制平板電腦，在平板電腦上配置具有WiFi模塊的筆記本電腦上，并實現遠程操作控制。在這些數據信息測量完成之后可以將數據信息導出分析，在導出分析之后得到電梯每噸千米的耗電量，了解電梯的能耗。

4 常見的電梯使用節(jié)能措施

現階段我們對于電梯節(jié)能措施大致可以分為兩種，一種是能源反饋技術、另外一種采取措施電力拖動系統(tǒng)的效率。電梯對重的補償電梯轎廂內部荷載變化的裝置，總體重量是轎廂自身重量和一般左右額定載荷重量的和，在電梯的實際運行中會消耗不同程度的能耗。但是在電梯空載上行或者滿載下行的時候不需要電動機進行電動，只需要自身重力作為基本動力。這個時候電梯發(fā)電是通過大電阻進行轉換的，在一定程度上出現了能源浪費的現象。針對這種情況，需要相關人員在電梯上部安裝電能回饋裝置，進而將電梯運行狀態(tài)下發(fā)送到電能反饋到相應的電網中。通過電能回饋節(jié)約能源消耗。從相關實驗數據證明，含有電能的回饋裝置比一般的電梯節(jié)省能耗，且從實際成效來看，能耗節(jié)省達到了30%左右。另外，在電梯運行的過程中還可以通過提升電梯電力拖動系統(tǒng)的使用效率、將變頻系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)來降低電梯的使用能耗。

5 結語

綜上所述，和其他電器的使用情況相比，電梯的能耗較大，是一種高耗能的設備，產生的能耗占據整個建筑耗能的大部分，不符合科學發(fā)展觀的發(fā)展要求。針對這個問題需要相關人員積極采取措施進行節(jié)能操作，一方面需要嚴格按照國家規(guī)定對電梯定期進行節(jié)能監(jiān)察，實現對電梯能耗的精準測量，借助科學合理的測量方法獲取電梯能耗數據信息。另外一個方面需要有關人員利用先進的反饋書控制電梯的上行和下行，將電梯運行過程中的發(fā)電狀態(tài)及時反饋，從而達到電梯節(jié)能運行的目的。文章研究的電能質量分析儀是測量電梯能耗的重要儀器設備，對降低電梯的使用能耗起到了十分重要的作用。