淺談電梯節能降耗技術
發布日期:
2024-01-04

  隨著房地產行業的飛速成長,也帶動了電梯業的發展。如今,電梯已經成為高層建筑必需的配置,除了對基礎功能的需求外,人們追求更多的是電梯的安全性與舒適感,然而很少有人去關心電梯的能耗問題,這使得電梯成為高層建筑中僅次于空調的第二大能耗設備。


  研究電梯的發展歷史我們可以發現,電梯控制系統從最初的直流控制到當今的永磁同步無齒輪控制,電梯技術的每一步發展都伴隨著電梯能耗的降低,從這個角度來說,節能是電梯發展的必然方向。雖然如此,當前電梯所采用的制動方式大多數仍為能耗制動,這樣電梯所產生的再生能量通過制動電阻發熱消耗掉,造成大量能源流失,增加了機房的溫度,這不僅導致能量的二次浪費,而且還影響電梯的正常運行。因此,如何降低電梯的能耗,如何將電梯運行中產生的能量進行回收利用,已成為社會急需關心和了解的焦點。


  《中華人民共和國特種設備安全法》第七條規定:特種設備生產、經營使用單位應當遵守本法和其他有關法律、法規,建立、健全特種設備安全和節能責任制度,加強特種設備安全和節能管理,確保特種設備生產、經營、使用安全,符合節能要求。電梯作為八大類特種設備之一,其生產、經營、使用安全,必須要符合節能要求。因此,為了確保真正實現電梯的節能降耗目的,必須要從機械和電氣控制兩個方面進行節能。


  電梯機械節能中曳引式電梯的曳引機,通過曳引鋼絲繩一頭連接轎廂,一頭連接對重裝置,帶動轎廂和對重上下運行。電梯的曳引機有有齒輪和無齒輪之分。

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  有齒輪曳引機通常通過減速箱來帶動曳引輪運行,減速箱一般采用蝸輪蝸桿傳動,減速比一般為35:2。無齒輪曳引機中間沒有減速箱,以交流永磁同步電動機為動力,繞繩比通常是2:1或是1:1。


  從電梯節能的角度分析,無齒輪曳引機要優于有齒輪曳引機,但是如果必須要采用有齒輪曳引機作為動力源時,要采用高效率的有齒輪曳引機。有齒輪曳引機按其主傳動機構類型主要分為蝸輪蝸桿、斜齒輪式、行星齒輪式3種,蝸輪蝸桿傳動其傳動效率非常低,只有70%左右;行星齒輪式傳動和斜齒輪式傳動其傳動效率較高,能達到90%以上,但因其要求齒輪加工精度高,成本高,所以其應用范圍不廣。


  此外,有齒輪傳動可以采用永磁同步電動機,這比交流異步電動機效率至少要高10%,這是針對有齒輪曳引機的節能改造。


  永磁同步曳引機與有齒輪曳引機相比,有著無可比擬的優勢。永磁同步曳引機無需從電網吸取無功電流,因此其功率因數相對比較高;永磁同步曳引機無需勵磁繞組沒有勵磁損耗,因面發熱少,效率高,可以提高20%40%。永磁同步曳引機采用轉子磁場定向矢量控制,具有與直流電動機一樣優良的速度、轉矩控制特性,起、制動電流明顯低于感應電動機,所需電動機功率和變頻器容量都有所減小。


  電梯控制系統節能的方法有很多,一是變頻調速節能,二是利用回饋裝置節能。


  1.我國所使用的電網的頻率為50HZ,所謂的變頻調速節能,通常是指在50HZ以下的調速,也即通常所說的基頻以下調速。


  在基頻以下的調速,也就是恒轉矩下的調速,根據電動機原理,由T=9.55P/n可知,當轉矩T保持不變時,功率P將隨著轉速n的變化一起變化,也即當n增大時,P也將增大,n減小時,P也將減小。


  在電梯正常運行時,可以根據轎廂所載乘客的多少,由變頻器輸出相應的功能,也即,當乘客數量多時,控制變頻器輸出較大的功率,乘客數量少時,控制變頻器輸出較小的功率,從而避免了大馬拉小車的現象發生,從而實現電梯節能的目的。


  2.利用回饋裝置的節能,根據能量守恒原理,電梯在輕載上行,重載下行和平層停梯狀態下,多余的能量(含動能和勢能)通過電動機和變頻器轉換成再生電能,并由發熱電阻消耗掉,頻繁使用會導致機房內的溫度上升,需要配備空調進行降溫。否則會造成電梯故障率上升。


  而加裝電梯節能裝置的電梯,將主機轉化的電能通過電梯節能裝置輸出,經過濾波處理,將符合標準的電能反饋回電網供其它用電負載使用。并且運行時,轎廂與配重重量相差越大,運行樓層越高、運行頻率越頻繁,則電能節約的越大,大大提高了電能的高效利用。據統計,消耗在電梯制動電阻上的能量占有電梯總用電量的25%~35%,如果能把這部分能量回收再利用,就可以達到節約電能的目的。利用回饋裝置就能實現再生能量的回收和再利用,回饋裝置能有效的將再生能量回收起來,或者回饋電網,或者供給周邊其他用電設備使用,從而節約電網的能量。


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  深圳市合興加能科技有限公司生產的IPC-PFE系列電梯節能裝置,不僅可以降低機房溫度,回饋裝置能有效的將再生能量回收起來,或者回饋電網,或者供給周邊其他用電設備(空調、電腦、電燈等)使用,從而節約電網的能量,其節能效果還是十分明顯的 。經多次現場實際測試,綜合節電率達20%~50%。再生電能回收效率高達97.5%。


  電梯節能降耗技術必將成為電梯未來研究發展的一個重要方向,也會成為國家“節能減排”這一政策的排頭兵之一。

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