淺談幾種類型電梯能效提高途徑

尼瑪扎西 石瑾 呂海濤

(西藏自治區(qū)特種設(shè)備檢測(cè)所,西藏拉薩 850000)

1 引言

隨著節(jié)能技術(shù)的提高以及節(jié)能型社會(huì)的建立,節(jié)能日漸提上日程。電梯屬于高耗能產(chǎn)品,對(duì)其進(jìn)行節(jié)能降耗的研究始終未停止。本文總結(jié)了幾種電梯降低能耗、提高能效的有效途徑,隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的不斷提升,節(jié)能型電梯將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

2 曳引電梯

2.1 運(yùn)行參數(shù)對(duì)能耗的影響

曳引電梯的運(yùn)行參數(shù)對(duì)電梯能效具有重大的影響,了解運(yùn)行參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更好的節(jié)能及能效的提高。曳引電梯的額定速度、爬行時(shí)間、平衡系數(shù)和最大加速度對(duì)電梯能效有重大的影響。

(1)額定速度。額定速度是電梯最重要的參數(shù),使用單位通常根據(jù)樓層的高低與人流量的大小來(lái)選擇速度不同的電梯。根據(jù)TSG T7005-2012中8.8項(xiàng)規(guī)定,轎廂載重為0.5倍額定載荷時(shí),向下運(yùn)行至行程中段的速度,不得大于額定速度的105%,不得小于額定速度的92%。當(dāng)電梯的實(shí)際速度較大時(shí),電梯在加速段和制動(dòng)段的行程會(huì)增加,勻速階段運(yùn)行的行程會(huì)減小。電梯額定速度不同,其能耗也是不同的。

(2)爬行時(shí)間。所謂電梯的爬行時(shí)間,就是電梯運(yùn)行接近到預(yù)定樓層時(shí),不斷逼近樓層所需要的時(shí)間。電梯爬行過(guò)程中的速度值很低,導(dǎo)致曳引機(jī)所須提供的功率小;隨著電梯爬行時(shí)間的逐漸增加,電梯的能耗將增加。

(3)平衡系數(shù)。TSG T7001-2009中8.1項(xiàng)規(guī)定了曳引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)在0.40～0.50之間,或者符合制造(改造)單位的設(shè)計(jì)值。平衡系數(shù)是由轎廂自重、轎廂額載和對(duì)重質(zhì)量共同決定的,其值的大小可以在電梯的設(shè)計(jì)和安裝時(shí)調(diào)節(jié)。平衡系數(shù)不同,其能耗也不同的。

(4)最大加速度。電梯舒適感的最重要的影響因素就是最大加速度,加速度大于某值時(shí),在轎廂內(nèi)乘坐的人員會(huì)有不適感。當(dāng)最大加速度選擇較大值時(shí),應(yīng)選擇具有較大功率的曳引機(jī),且電梯在上、下行加速階段和制動(dòng)階段所需的距離就會(huì)縮短,但由于電梯的額定速度是固定不變的,此時(shí),電梯的能耗主要表現(xiàn)為電梯勢(shì)能的消耗。對(duì)于不帶有能量反饋裝置的電梯,無(wú)論是重載還是輕載,在上行加速或者制動(dòng)情況下,最大加速度大的,其耗能較小;對(duì)于帶有能量反饋裝置的電梯,電梯輕載上行或制動(dòng)時(shí),最大加速度大的,其能耗大,而重載時(shí),最大加速度大的,其能耗較小。

2.2 提高能效途徑

曳引電梯之能耗不僅與其自身的參數(shù)有關(guān),而且與電梯的使用狀況有密切的關(guān)系。因此,曳引電梯能效的提高需要從兩個(gè)方向入手,其一是降低電梯的能量耗損,其二是對(duì)電梯運(yùn)行狀況進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.1 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)電梯時(shí)首先要對(duì)電梯的配置進(jìn)行選擇,包括：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等等。不同的配置對(duì)電梯的能耗具有不同的影響。選擇配置高效節(jié)能的電梯部件可以有效的降低電梯的能耗,提高其效率。合理高效的配置電梯的參數(shù)同樣能夠降低電梯的耗損。主要措施有：采用1：1的繞繩比,減小反繩輪和曳引輪的直徑;選擇適合的導(dǎo)靴以降低摩擦;選擇帶有能量反饋裝置的電梯;選擇上置式安裝方式;降低運(yùn)行過(guò)程中的空氣阻力;為電梯加裝休眠功能等等[1]。

2.2.2 選型階段

根據(jù)建筑物的特點(diǎn)選擇適合的電梯配置方案至關(guān)重要。電梯的選型主要包括：額定速度、額定載荷、電梯安裝位置、控制方式、井道布局和電梯數(shù)量等。其主要的措施有：(1)優(yōu)先選用群控、并聯(lián)的控制方式。(2)安裝電梯的過(guò)程中,盡量把電梯的設(shè)置集中起來(lái),并選擇適合的位置。(3)根據(jù)人流量大小的特點(diǎn)設(shè)置合適的控制策略。(4)在滿足客戶使用要求的情況下,選擇額定載荷小、額定速度低的配置。

2.2.3 使用階段

當(dāng)電梯安裝后進(jìn)入使用階段時(shí),可以通過(guò)調(diào)整運(yùn)行電梯數(shù)量與時(shí)間、引導(dǎo)客流、定期維保等方法降低電梯能耗[2]。當(dāng)單位人流量比較小時(shí),可以保持1～2臺(tái)電梯運(yùn)行,而其它電梯可以停止其運(yùn)行;而當(dāng)單位人流量比較大時(shí),所有電梯可以保持其運(yùn)行。引導(dǎo)客流就是根據(jù)對(duì)乘客到達(dá)目的樓層的不同,進(jìn)行分流控制,減少電梯開(kāi)、關(guān)門的次數(shù),以到達(dá)降低能耗的目的。定期維保主要是：首先滿足檢規(guī)所規(guī)定的每月最低兩次的維保次數(shù),盡量提高月維保次數(shù);將加速度和減速度設(shè)置到用戶能接受的最低值;將爬行距離設(shè)置到足夠小;保持油杯存油量,使得導(dǎo)軌能受到足夠的潤(rùn)滑;維保結(jié)束后,及時(shí)關(guān)閉井道照明、底坑照明及轎頂照明等。

3 自動(dòng)扶梯

在大型超市、地鐵站、百貨商店、侯機(jī)室等人流量比較大的地方,都可以看到自動(dòng)扶梯的身影。自動(dòng)扶梯通常都是處于連續(xù)不斷的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中,其負(fù)載率也比較低,通常處于輕載或者空載狀態(tài)下,滿載運(yùn)行的情況很少[3]。因此,自動(dòng)扶梯的節(jié)能空間會(huì)有很大的提升空間。

降低自動(dòng)扶梯能耗,提高效率可以從幾個(gè)方面進(jìn)行。(1)安裝能量反饋裝置;自動(dòng)扶梯在下行的過(guò)程中,其電機(jī)仍然在工作,安裝能量回饋裝置可以有效的降低能耗。(2)選擇合適的驅(qū)動(dòng)裝置;如選擇高效的異步電機(jī)和減速機(jī),選擇異步電機(jī)能夠有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯的節(jié)能[4]。(3)選擇高效的機(jī)械部件等等。

由于自動(dòng)扶梯運(yùn)行過(guò)程中,通常處于輕載或空載的狀態(tài),因而根據(jù)其負(fù)載情況,合理的調(diào)節(jié)其運(yùn)行速度,可以大幅降低自動(dòng)扶梯的能耗,提高能效。主要的措施有[5]：(1)安裝自啟動(dòng)功能;(2)采用“蠕動(dòng)”模式運(yùn)行;(3)電機(jī)降壓運(yùn)行;(4)“Δ-Y”轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式。

4 液壓電梯

眾所周知,液壓電梯屬于高耗能設(shè)備,其能耗比曳引電梯能耗高出許多。即便液壓電梯能耗很高,但由于其自身具有其它種類電梯無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致其還有一定的市場(chǎng)。降低液壓電梯的能耗是目前主流的研究方向。其降耗措施主要有以下幾點(diǎn)[6]：

(1)采用能量回饋裝置。在液壓電梯上行過(guò)程中,其存儲(chǔ)了一定的勢(shì)能,將勢(shì)能通過(guò)能量回饋裝置進(jìn)行回收,則可較大幅度降低能耗,同時(shí)能有效解決在下行過(guò)程中的發(fā)熱問(wèn)題。(2)降低電機(jī)額定功率。液壓電梯在系統(tǒng)的設(shè)置上與曳引電梯的不同,導(dǎo)致其可以適當(dāng)降低電機(jī)額定功率,而不影響其安全性能。(3)降低電梯上行速度。電梯上行速度越大,其裝機(jī)容量越大,能耗越高;通常可以適當(dāng)降低電梯的上行速度,增加電梯的下行速度,而總的電梯速度不變的方式,來(lái)提高電梯的運(yùn)行效率,降低能耗。(4)采用蓄能器或者增加對(duì)重。目前,大多數(shù)液壓電梯并未設(shè)置對(duì)重裝置,不設(shè)置對(duì)重裝置的后果就是使得轎廂啟動(dòng)和在上升過(guò)程中,能耗很高,加裝對(duì)重裝置可以降低能耗。此外,加裝蓄能器也能夠降低液壓電梯的能耗[7]。(5)使用節(jié)能型調(diào)速系統(tǒng)。液壓電梯是通過(guò)液體產(chǎn)生的壓力來(lái)推動(dòng)轎廂上行的,調(diào)速系統(tǒng)不同,降低能耗的程度也就不同。使用流量閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效的降低運(yùn)行能耗。

5 結(jié)語(yǔ)

電梯運(yùn)行參數(shù)對(duì)其能耗有舉足輕重的影響,合理的調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)能夠有效的提高電梯的能效。曳引電梯、自動(dòng)扶梯和液壓電梯都有其各自的能耗降低和能效提高方式。隨著電氣控制技術(shù)、材料成型技術(shù)和新型節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展,各種類型電梯能效的提升將指日可待。

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[4] 林建杰,徐兵,楊華勇.蓄能器作為壓力油源的液壓電梯節(jié)能系統(tǒng)研究[J].中國(guó)機(jī)械工程,2003,(24)：2081-2085.

[5] 李頻.節(jié)能技術(shù)在自動(dòng)扶梯上的應(yīng)用[J].節(jié)能,2004,(08)：22-25.

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[7] 沈永福.LED電梯轎廂照明[J].中國(guó)電梯,2006,(24)：62-63.