電梯能量回饋裝置的應用與風險

梁仕欽

摘要：隨著電梯應用日漸頻繁，降低電梯能耗也成為目前大部分技術企業思考的重點內容，使用能量反饋技術，轉換直流母線能量，將機械能轉變成直流電，并通過單元裝置，將直流電通過傳輸到電網中，滿足電梯系統運行需要，從而降低電梯所需的電能，達到節能效果，以下介紹電梯能量回饋裝置在電梯中的應用。

關鍵詞：電梯;能量回饋裝置;回饋變頻器;應用;風險

目前，我國富士康在西門子公司推出四象限運行電壓變頻器后，推出rhr系列的電源再生單元，同時我國很多新興企業也非常關注能量反饋技術，并在此領域投入極多的資金，進行技術研發，這也使得我國在反饋技術方面發展迅猛，并在該項技術發展過程中，將其應用于電梯裝置內，降低電梯運行所需的電能。

1電梯能量回饋裝置

電梯能量回饋裝置，利用能量反饋技術的工作原理，設計的節能裝置，通過變頻器進行能量控制，從而將能量回饋控制系統產生的機械能，傳遞到電網中，借助系統產生的機械能量，實現能量的再利用。但是能量利用效果會依賴于變頻器設計，如果變頻器內部結構優異，可以在極大程度上提升系統機械能量利用效率。

外圍電路、濾波電容、串聯電感等元件是組成能量反饋系統的主要部分，使用直流母線側連接，能量反饋控制系統，借助內部元件連接電梯變頻器，并在輸出端連接電網，在輸入端連接電梯直流母線側。在工作階段會利用曳引機，完成內部裝置在不同狀態下的能量傳遞工作，當逆變電路其電壓滿足了逆變條件后，便發出信號，使能量反饋系統按照流程開始工作，同時將變頻器直流母線中的能量傳遞到電網，實現能量再利用。

2能量反饋應用于電梯變頻系統中

2.1工作原理

能量反饋控制系統之所以可以在電梯應用期間具備節能效果，與構建能量反饋系統的能量反饋技術有直接關系，能量反饋技術利用機械能，明確電梯運行期間系統可以使用的能量，在此前提下借助能量反饋技術，從電梯能量循環掌握內部能量運行方向以及特性，在電梯運行期間計算電梯運行速度，掌握電梯最高運行速度以及電梯最低運行速度，分析電梯內部系統在運行期間的機械能，確定機械能范圍，還需要了解電梯運行期間機械能變化曲線，分析電梯在運行期間機械能的變化范圍以及釋放方式。另外，在此過程中，需要考慮電梯運行是否有可用的能量，這是反饋控制技術應用電梯系統后可以實現節能效果的前提。

將能量反饋技術應用于電梯系統中，對電梯變頻系統進行適當調整，考慮電梯在運動期間具備垂直運動的特質，為此需要計算電梯運行期間的勢能變化，了解電梯系統平衡權重，同時還應該將電梯轎廂載重量、空間大小等參數，作為對重平衡的設計數據，通過各項數據研究發現，電梯轎廂載重量在50%上下浮動，電梯轎廂、對重處于平衡狀態，在此狀態下電梯轎廂、對重的質量差，是電梯運行區間最小值，在電梯運行中質量差最小，其在電梯發電到耗電期間的消耗量最小。

但是由于電梯運行期間轎廂載重并不確定，所以在能量反饋系統構建期間，需要考慮負載設計，同時應該掌握曳引機發電對電梯運行產生的影響，了解電梯曳引機發電時，電量存儲消耗情況。電梯運行期間，下行發電、上行耗電出現在負載量最大值時，在此階段電梯產生的機械能可以在曳引機與變頻器相互作業的過程中，將機械能轉變為直流電能，并借助電梯內部能量反饋到機制中的反饋單元，并將直流電反饋到電梯局域電網中，從而產生支持電梯運行的電能，這樣便可以節省系統用電，達到節能的效果。

2.2技術難點

能量反饋技術具備節能效果，將其應用于電梯變頻系統后，可以通過變頻器將電動機制造的機械能，使用內部元件轉化為直流電傳輸道電梯系統中，滿足電梯運行需要，同時可以減少用電量，達到節能效果。

使用能量反饋技術需要了解電動機動作，還應該掌握電梯負載釋放能量以及機械能轉變要點，借助變頻器儲存直流電，完成能量轉移工作，在電容放電、儲電期間，需要掌握反饋變頻器應用自動單元，完成能量轉換工作的方式，還需要考慮到機械能轉換期間，熱能釋放是否會損傷電梯內部元件，從多方面考慮降低能量轉換對內部元件的損耗。為此，需要在電梯內安設散熱裝置，降低機械能產生熱量對內部元件的影響，從而利用能量反饋系統，節省電梯能量同時，還可以確保電梯內部元件不會因為能量轉換，減少元件使用壽命。

3電梯能量反饋裝置實際應用

在城市高層日益增多的今天，電梯的使用空前高漲，在電梯應用頻率極高的背景下，能源過度浪費與我國可持續性發展戰略要求不符。為此，本文分析能量反饋技術，并考慮將能量反饋系統應用于電梯后，電梯在滿負荷狀態運行，向上運動需要盡量減少無用能量損耗，為了進一步提升能量利用率，需要反轉電動機，同時需要借助能量回饋，系統將電動機產生的機械能，經過曳引機完成能量轉換工作，并通過輸送單元將其傳遞到電網中，從而滿足電梯系統用電需要，減少電能消耗。另外，在回饋變頻器應用期間，需要掌握電動機運動狀態，對內部電能的損耗量，還需要盡量減少電能利用率，從而可以在保證電梯運行同時，還能達到節能的效果。

4能量回饋應用電梯系統存在的風險

能量回饋裝置在目前國家大力提倡節能的環境下，應用于高層建筑的電梯系統中可以達到良好的節能效果，但是能量回饋裝置在我國大部分電梯中并沒有安設，出現這種情況在于以下三方面原因。

其一，電梯內部安裝能量回饋裝置，雖然可以起到良好的節能效果，但是目前能量回饋裝置成本造價較高，將其安裝于電梯中，會使電梯整體成本大幅度增高，遠遠超過普通電梯，這樣會使得開發商，引入能量回饋裝置，必須了解建設總成本，還需要從其他方層面考慮，為防止建設資金鏈斷缺，所以大部分企業選擇不在電梯中安置能量回饋裝置。

其二，在電梯內部安裝能量回饋裝置，在項目前期因為電梯改造工程，導致前期投入資金份額增大，這樣便會直接影響到工程項目成本回收時間，使得成本回收周期變長，將能量回饋裝置安放于電梯中，雖然可以獲得良好的節能效果，但是從裝置引入電梯后的建設投入以及產出效益進行綜合分析，發現如果以每天節省11度電為例，一年以工業用電標準，大部分地區一度用電費用均在一元以內，在電梯中安置能量回饋裝置，一年節省的電費約為3780元左右。考慮目前市場中能量回饋裝置的價格，大部分建設單位需要使用三年以上的時間才可以回收前期能量回饋裝置投入的建設成本。

其三，首先能量回饋裝置雖然具備節能效果，但是由于能量回饋裝置在電梯應用期間，形成的節能效果難以被用戶察覺;其次能量回饋裝置在電梯中的節能效果會因不同情況產生差異，難以準確估算;最后大眾并不了解能量回饋裝置，所以從眾多方面分析，在電梯中安置能量回饋裝置并不成熟，同時存在極大的成本投入風險。

5結語

節能、環保已成為當前我國的發展主題，在城市高層建筑日益增多的今天，為了提升能源利用率，在電梯中引入回饋變頻器，借助能量反饋系統，降低電梯應用過程中的能量損耗，本文介紹能量反饋技術原理，并提出能量反饋系統在電梯中的應用，希望對相關從業人員優化電梯結構，提升電梯能量利用率有所幫助。

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