能量回饋節能技術在電梯節能中的應用

孫文佳

大連特種設備檢驗檢測研究院有限公司 遼寧大連 116013

隨著節能減排工作在日常生活中的廣泛開展，對日常能源應用的研究越來越普遍，電梯的節能效果也逐漸成為相關研究的重點。如何在高速和超高速電梯中實現節能效果，以及如何利用能量反饋技術是本文研究的重點。

1 能量回饋概述

在電梯、礦井提升機、港口起重機等場合，會有負載勢能、動能的變化。簡而言之，當重量降低時，提升機和起重機的勢能下降，而離心機停止時，動能下降。從能量守恒定律我們可以知道，能量是守恒的，它不會無緣無故地消失，而是通過電動機轉化為可再生能源。事實上，大部分的能量都損失在使用變頻驅動器的設備中，因為耗能的制動電阻變成了熱量。想象一下，如果有一種設備可以利用這部分可再生能源并將其送回電網，那么這部分電能就可以被節約，從而達到節能降耗的效果。能量反饋裝置就是這樣一個產品。電力電子轉換技術的主要功能是將上述設備在運行過程中產生的可再生能源進行再利用，轉化為同步交流電，并轉回電網節約電能[1]。

2 電梯節能的必要性

隨著越來越多的高層建筑在城市中建造，電梯的使用也在增加。據統計，中國共有200多萬部電梯，每天約有15．84億人乘坐電梯。通過實際調查和分析的電力消耗酒店、商業辦公建筑和許多辦公大樓，認為電梯的電力消耗是一樣的在電梯里用于制冷的空調房間，但比這更大的照明和水供應。對于如此大的用電量的原因，通過計算和分析，原來在電梯工作時，電阻會產生很高的熱量，一般溫度都與百度一樣高。在如此高的溫度環境中，電梯很容易失敗，因此，為了使電梯的正常運行，需要安裝大量的空調或風扇排氣，這些大型空調或風扇的耗電量排氣是非常驚人的。甚至說，在一些地方能耗使用的冷卻設備，能耗遠高于電梯，這是可怕的能量消耗，一個典型的電梯電力每天大約在30～80度，根據每個電梯平均每日50度，全國電力消耗在電梯里200萬號，每個電梯每年運行300天，每一天在我們國家電梯攝入約1億千瓦時電，電力消耗大約300億度。我國電梯年用電量相當于大亞灣核電站25個月的發電量，說明電梯耗電量巨大。因此，電梯節能的現實是十分必要的。

3 電梯能量回饋技術及工作原理

3.1 能量反饋技術

能量反饋技術是將電梯現有和無用的直流電轉化為可用和有效的交流電。同時，將逆變器ac回送至局域網絡周圍的電梯進行復用處理。

3.2 它是如何工作的

事實上，電梯運行的過程是一個電能和機械能轉換的過程，如果電梯需要重載或輕載，在這一點上，我們給電梯提供足夠的能量，所以可以增加機械勢能，然后電梯曳引機將電能轉換成機械勢能，曳引機是在一個國家權力；如果電梯需要輕載上升或重載下降，則必須降低電梯的機械勢能。電梯的機械能由拖拉機轉化為電能。此時，拖拉機正處于發電狀態。牽引機發電時必須及時處理產生的電能，否則會給牽引機造成損失。傳統的做法是通過加熱電阻將產生的電能中的熱能散發到空氣中。這導致電梯房的溫度非常高，通常需要通過空調和排風機來冷卻。能量回饋技術的應用選擇制動單元和電阻，通過自動檢測直流總線電壓的逆變器，逆變器直流環節逆變器直流電壓和電網電壓和交流電壓的頻率和相位，后經過多次噪音過濾器連接到交流電網，達到綠色環保的目標，環境保護和節約能源。該設備的目的是優先考慮制動電阻，實現冗余電能的再利用，消除機房的主要散熱源，同時保證反饋電流不污染電網[2]。

4 能量回饋技術在電梯中的應用

4.1 能量反饋技術在高速電梯和超速電梯中的應用

能量反饋技術由于需要較大的制動力，可以為高速電梯和超速電梯提供良好的制動效果。因此，從傳統的外部制動技術來看，傳統制動不適合電梯的高速或超高速運行。如果將傳統的外力制動技術應用于高速和超高速電梯的運行中，電容器容易燒壞，開關損壞，甚至會對電梯系統造成損壞，直接造成系統安全隱患。因此，傳統技術已不能滿足目前電梯系統快速運行的制動效果，利用能量反饋技術將成為未來高速電梯制動的最佳選擇。

4.2 能量反饋技術在高速電梯和超速電梯中的應用效果

能量反饋技術在高速電梯和超高速電梯中的應用主要是為了解決電梯的制動和機械加熱問題，在應用過程中產生的節能效果只是其附加效果。傳統的永磁同步無齒傳動技術常用于中低速電梯的制動裝置中。高速電梯和超高速電梯在運行過程中會因制動而產生熱量。因此，能量反饋技術可以應用于高速和超高速電梯制動，實現電梯的制動和散熱效果，有效提高節能效果[3]。

4.3 電梯節能效果提升的重要性

由于能源的嚴重短缺，特別是電力在社會發展過程中受到經濟的制約。因此，建設節約型社會越來越有必要。為了實現節能，我們需要從各個方面積極應用節能的理念。電梯中的能量反饋技術不僅綠色環保，而且對高速電梯的制動有很強的安全保障。目前，我國把節能工作納入行政管理任務，不斷提出建設節約型政府和節約型產業的理念。同時，國家制定了相應的政策機制，確保環境保護政策的實施。如果據估計，有200萬個電梯，平均每日運行時間是3小時，和每一個電梯的電力消耗是1500萬，那么所有電梯在一天的用電量是9000萬度，所以每年的能源消耗約320億度。這幾乎是一個大城市的人均用電量，每年可以節約130億千瓦。由此可見，采用能量反饋技術可以有效改善環境保護問題，同時保證供電側電流為正弦，使電梯成為環保綠色產品。

4.4 合理優化電梯選型和管理

根據建筑性質、服務對象、使用面積、流量及下落等因素，可對電梯類型、數量、運行及停站樓層布置圖進行優化配置，使節能順利實現。

5 結語

采用能量回饋技術，使得電梯更加節能、環保和省電，另外采用能量回饋技術具有較強的抗干擾能力，可以保證電梯的安全穩定的運行，借助能量回饋技術實現對電梯系統自測，從而有效的避免了電流的回送。在高速、超高速電梯制動的過程中，采用能量回饋技術獲得的制動效果很好，但是其節能效果僅僅為附加效果，因此對于能量回饋技術的節能還需要不斷進行研究。目前最為常見的變頻調速系統為四象限行，它實現了制動和節能雙重效果。