探討變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用

摘?要：隨著我國科技水平不斷提升，電梯已經在我國高層建筑中非常普及，成為非常重要的出行工具，無論是在居民樓中還是在商場中，電梯的應用都為人們的工作以及生活帶來了很大的便利。整體來看，電梯舒適度也在不斷提升，變頻調速技術在電梯中的應用可以在很大程度上提升電梯舒適度，從而提升了乘客的滿意程度。基于此，本文也嘗試對變頻調速技術在電梯舒適度改造中應用的情況進行了分析，并且提出了相應的建議。

關鍵詞：變頻調速技術;電梯舒適度改造;應用

在對電梯進行改造的時候，電梯舒適度是非常重要的指標之一，同時，此項工作在實際展開的過程中往往也具有較高的復雜性，會涉及多個環節，并且會應用到多種技術手段。其中，變頻調速技術是最為重要的技術之一，其在我國多個領域有廣泛的應用，尤其在電梯舒適度改造中發揮出了理想的效果，主要優勢體現在提升了電梯運行的可靠性。

一、變頻調速技術的優勢分析

隨著我國城市化建設不斷推進，高層建筑數量越來越多，電梯設備也已經成為我國高層建筑中不可缺少的組成部分，其對我國建筑行業的整體發展起到了很大的推動作用。從現階段我國電梯應用的實際情況來看，不僅在安全性以及速度上提出了更高的要求，同時也重點強調了電梯乘坐的舒適性[1]。從客觀角度來看，變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用具有較高的可行性，在實際應用的過程中也發揮出了較為理想的效果，其優勢主要體現在以下幾個方面：首先，變頻調速技術在實際應用的過程中并不復雜，技術可操作性較強，并且具有智能化的特點，可以針對電梯的實際運行狀況做出各種響應，從而使得電梯的舒適度得到有效提升，并且保證了電梯設備可以長時間保持在較高的運行水平上，降低了電梯設備運行過程中出現問題的可能性;其次，在對電梯舒適度進行改造的過程中，應用變頻調速技術可以實現對電梯現階段舒適程度的多方面分析，因此其可行性較高。

二、影響電梯運行舒適程度的因素分析

對于高層建筑的電梯設備來說，其主要是指應用動力驅動，并且利用剛性導軌來運行的箱體或者梯級。對于這兩種電梯來說，其在我國高層建筑中都有廣泛應用。箱體電梯一般被應用在居民樓或者商場中，而對于梯級電梯來說，通常只是被應用在商場中。對于箱體電梯而言，其與梯級電梯相比較，主要優勢體現在不僅可以載人，并且更加方便對貨物進行運輸。而對于梯級電梯而言，其在載人方面也有自身的優勢，主要體現在視野開闊，出現載人安全事故的可能性較小，方便乘客采取相應措施[2]。無論是箱體電梯還是梯級電梯而言，在實際運行的過程中往往其運行穩定性都會受到一些外界因素的影響，主要表現在電梯在運行過程中會有程度不等的振動以及噪聲，有的還會產生較為明顯的沖擊感，這也使得電梯運行的穩定性很難得到保證，在人機工程學中，上述因素恰恰是對電梯舒適度進行評價時的重要指標。電梯在運行過程中肩負著重要職責，要保證乘客的出行安全，因此，在對其運行安全性以及舒適度進行控制的時候，應該注意對影響電梯運行穩定性的各項因素進行深入分析，從而在源頭上解決不利因素對電梯運行的影響，使得電梯運行過程中的舒適性得到提升，同時也使得電梯運行綜合品質得到了保證。

三、電梯各個系統簡析

對于電梯設備來說，其會涉及多個系統，主要包括導向系統、轎廂、門系統、電力拖動系統、電氣控制系統以及安全保護系統。其中，導向系統主要是由導軌以及導靴構成，如果這兩個結構出現制造誤差，很容易導致電梯噪聲以及轎廂振動的情況出現，因此，要對這一系統進行精細化加工，在實際展開加工操作的過程中，應該注意迎合現階段乘客對電梯舒適度的要求，通過這種方式來保證結構制造的精準性;轎廂系統也會直接影響到乘客乘坐電梯時的舒適程度，其主要是在隔音方面產生一定影響;門系統是距離乘客最近的系統，其運行情況會直接關系到乘客的安全，同時也直接決定著開、閉門操作的過程中是否會產生噪音;電力拖動系統以及電氣控制系統可以近似看作是大腦的中樞神經，其會直接影響到電梯的運行方向以及啟動速度，在對其進行實際應用的時候，其主要作用是對電梯的運行方向以及啟動速度進行控制，其控制水平也會直接影響到電梯的舒適性[3];相比之下，安全防護系統對乘客乘坐電梯舒適程度的影響較小，幾乎可以忽略不計。

四、變頻調速系統在電梯舒適度改造中的應用

（一）變頻調速系統的運用

現階段，我國電梯系統的運行水平正在不斷提升，這與我國科技水平的快速提升有直接關系，在這樣的行業背景之下，人們對電梯的舒適程度有了更高的期盼以及要求。對于電梯設備本身而言，其主要目的就是為用戶提供更加舒適的生活體驗以及工作體驗，從而保證商務電梯以及小區電梯的整體運行穩定性以及舒適性，這樣才能使建筑物的綜合品質得到保證[4]。目前，變頻調速技術在我國高層電梯中的應用越來越廣泛，在很大程度上保證了電梯運行的安全性。我們可以從變頻調速系統的應用這一角度進行入手，對今后電梯舒適度改造工作進行深入落實。首先，變頻調速系統在實際運行的過程中，可以選擇部分運行或者是完全運用的方法。隨著對電梯設備的研究不斷深入，電梯設備自身的技術水平也有了很大的提升，尤其是在舒適程度上提升更加顯著。

（1）變頻調速控制原理。根據電機學理論，交流電動機的轉速公式n=60f（1s）/p。其中n為電動機轉速，f為定子的電源頻率，s為轉差率，p為電動機極數。因此，可以通過改變定在的電源頻率來進行調速，但f不能超過點擊的最大頻率。電梯作為恒轉矩負載調速時為保持最大轉矩不變，根據轉矩公式M=CmФIcosφ，式中Cm為電機常數，I為轉子電流，Ф為電機氣隙磁通，cosφ為轉子功率因數。必須保持Ф恒定，又根據電壓公式U=4.44fWkФ，式中U為定子電壓，f為定子電壓頻率，W為定子繞組匝數，k為電機常數，必須保持U/f為常數，即變頻器必須兼備變壓變頻兩種功能簡稱為VVVF（Vary?Voltage?Vary?Frequency）型變頻器，這就是VVVF型電梯的基本控制原理。電梯上采用的是交—直—交變頻器，先將交流電經整流器整流成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，再經過逆變器把直流電變成頻率和電壓都可變的交流電。

（2）在改善電梯運行曲線方面的運用。電梯在運行過程中可能會受到外界環境條件以及自身條件的影響，從而出現運行曲線變化幅度較大的現象，為了保證電梯運行的平滑穩定，應該注意對其運行曲線進行有效控制。這就需要應用到專用的變頻器，通過電壓、速度以及電流的相互協調來實現對信息的及時反饋，在提升了電梯運行速度的同時也使其運行穩定性得到了保證。具體來說，要應用交直交變頻器，通過交流異步模式來實現對電動機的驅動，這也使得電梯的運行曲線得到了有效改善。變頻器的S曲線最適合于電梯運行，它使電梯啟動、變速、制動時無沖擊，在加、減速運行中乘客的舒適感非常好。

（3）在抑制電梯運行振動以及噪音方面的運用。變頻調速技術的運用可以在很大程度上解決電梯運行過程中的噪音以及振動等問題，可以為人們帶來更加舒適的乘坐體驗，并且變頻調速的方式也體現出了較強的經濟性。通常情況下，導致電梯運行過程中出現噪音以及振動現象的主要原因體現在以下幾個方面：首先，導軌偏差較大，導致碰撞現象出現;其次，導軌潤滑不良;再次，導靴軸承磨損嚴重;最后，鋼絲繩張力調整不良。將變頻調速技術運用到電梯改造中之后，應用多微機串行的方式來對邏輯系統進行控制，可以對電梯運行過程中的各項參數進行監測，進而實現對外部信息的及時處理，掌握了電梯外部設備的情況，提升了電梯運行舒適程度。

（二）電梯編程控制器改造

最近幾年，可編程控制器在高層電梯系統中的應用越來越廣泛，有效降低了電梯噪音，提升了電梯舒適程度，與此同時，可編程控制器的應用也降低了電梯事故的發生率，使得電梯設備運行更加趨向于平穩。目前來看，對電梯編程控制器進行改造已經成為大勢所趨，高性能的編程控制器可以使得乘客乘坐電梯的舒適性以及安全性得到保障，需要有高水平的變頻調速技術作為基礎，并且注意對力矩特性進行切換。

（1）信號控制體系。對于電梯設備來說，其信號控制主要是由相應的軟件來實現的，在對運作模式進行改造的時候，應該注意對其安全保護信號以及內指令信號外召喚信號進行確立，通過這種方式來實現對電梯運作模式的優化，從而實現對電梯開門關門的有效控制。硬件設計是編程控制器中非常重要的組成部分，在進行編程控制器設計的時候，應該注意對編碼方法進行確定，根據所輸入的內容來確定最終的數據輸出類型，通過這種方式來實現對關鍵信號的確定。在進行外接近直流繼電器輸出的時候，應該保證兩端的續流二極管可以提升觸點使用期限。在進行梯形圖程序設計的時候，應該注意對設計型號的控制體系軟件進行深入分析，對相關信號控制體系以及控制功能進行分析，從而確定信號體系當前的工作狀態，在工作過程中，應該注意根據工作順序畫出相應的功能圖，然后以此作為依據來進行梯形圖程序軟件的設計。例如，在編程控制器正常運行的過程中，電梯處在鄰近層，這時候必定會轉化為中速或者是慢速運行，這一轉化過程較為迅速，主要是依照速度曲線來發生改變，從而保證了轎廂內部乘客的安全，也使得乘客電梯乘坐的舒適程度得到了提升。

（2）拖動控制體系。對于電梯編程控制器來說，電梯拖動體系的品質會直接關系到乘客乘坐電梯時的舒適感，同時也會直接影響到平層的精度。對于可編程控制器而言，正反信號以及速度信號會直接影響到變頻器的運行情況，因此，要根據事先設定好的運作曲線來實現對機轉方向進行控制，電梯在實際運用過程中，其運作曲線往往是動態性的，根據相應的調查研究，可以發現，如果電梯從零速開始加速，一直到穩定勻速運行的狀態，其整個過程變化較為迅速。在運行過程中，鄰近層的運作往往會直接影響到中速運作曲線的變化以及選擇，從而需要減速制動。

五、結語

綜上所述，隨著我國城市化建設水平不斷提升，高層建筑數量業越來越多，電梯設備的應用越來越普及，變頻調速技術在電梯設備中的應用發揮出了較為理想的效果。變頻變壓電梯是由先進技術作為支持，使得電梯設備性能得到明顯提升，電梯在運行過程中，舒適程度、節能效果以及平層準確性都有了較為理想的提升，同時也提升了電梯設備的整體運行安全性。與傳統的電梯設備相比較，變頻變壓電梯在調速性能上有了很大的改變，這也使其節能效果更加理想，隨著我國科技水平的不斷提升，此種電梯設備的應用范圍勢必會進一步擴大，從而為人們的日常出行帶來方便。

參考文獻：

[1]趙洪波.探討變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用[J].中國科技縱橫，2020，22（2）：8081.

[2]李杰.探討變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用[J].中國設備工程，2019，23（1）：7071.

[3]吳尚志.探討變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用[J].化工管理，2018，20（26）：198.

[4]柴政.探討變頻調速技術在電梯舒適度改造中的應用[J].化工管理，2017，20（36）：103.

作者簡介：吳慈軍（1973—?），男，大專，工程師，杭州奧立達金華分公司總經理，研究方向：電梯結構及控制系統。