朱文東

摘 要：電梯能量回饋裝置是一種新型的，高效的電梯節(jié)能技術(shù)，但節(jié)電效果卻因為復(fù)雜工況而不盡相同。通過分析能量回饋技術(shù)的原理，主要研究電梯曳引驅(qū)動方式、提升高度及電梯速度三種因素對節(jié)電率的影響，并且在不同工況現(xiàn)場進行實際測量，以確定影響節(jié)電率高低的關(guān)鍵性因素，進一步推動電梯能量回饋技術(shù)的發(fā)展。本文根據(jù)不同的類型，提出電梯的節(jié)能方法，節(jié)能電梯在改進過程中面臨的處境，最后提出電梯節(jié)能技術(shù)推廣的應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：電梯節(jié)能;現(xiàn)狀;研究方向

1 引言

電梯每年運行300天，僅電梯每年消耗約1億kW/h電力。因此，在實際應(yīng)用中需要對電梯進行節(jié)能降耗。電梯在使用過程中，會有載荷勢能、動能變化。當電梯加載時，勢能減小;當提升機停止時，動能變小。從能量守恒定律來說，它被轉(zhuǎn)化為再生的電能。假如有一種裝置運用電力電子技術(shù)將再生能源反饋到電網(wǎng)或直接用在電梯的運行過程中，將會極大縮小能量的損耗，起到節(jié)電的作用。

2 電梯的能耗分析

2.1 電梯能耗模塊

電梯能耗的主要來源：曳引系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，門機系統(tǒng)，轎廂內(nèi)照明，通風(fēng)系統(tǒng)能耗等。曳引系統(tǒng)的能源損耗主要包括轎廂、對重裝置和鋼絲繩等。驅(qū)動系統(tǒng)能耗主要是控制、顯示能耗，包括層站和轎廂內(nèi)的控制顯示等;門機系統(tǒng)能耗，包括門機控制系統(tǒng)和驅(qū)動，轎廂內(nèi)照明，通風(fēng)系統(tǒng)能耗等。電梯的能耗主要集中在曳引驅(qū)動裝置上，占總能耗的 70%。所以曳引系統(tǒng)能耗是亟待解決的問題，常用的方法是加裝電能回饋裝置。

2.2 電能回饋技術(shù)

如果電梯需要負載上下行，降低機械勢能，就由曳引機轉(zhuǎn)換成電能，曳引機發(fā)電。此時的電能一定要進行及時的處理，否則將導(dǎo)致曳引機造成損耗。能量回饋技術(shù)可以將能量進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化方式為運用自動檢測變頻器將變頻器輸入的直流電壓逆變成交流電輸送回同頻率的電網(wǎng)。既實現(xiàn)了綠色、環(huán)保和節(jié)能，也能將多余電能的再次利用，消除了機房中的主要散熱源。

3 電梯節(jié)能技術(shù)推廣的困境

（1）高成本問題。代能量回饋裝置的電梯，由于代有能量回饋裝置，成本較普通電梯會高出很多，目前國內(nèi)的電梯市場，開發(fā)商在采購時會優(yōu)先考慮收益，并不愿意采用價格較高的代能量回饋裝置的電梯，這就導(dǎo)致能量回饋裝置的推廣很難實現(xiàn)。（2）是否采用節(jié)能電梯無明確要求。近年來國家陸續(xù)出臺了電梯節(jié)能標準，如專門設(shè)計到能量回饋裝置的GB/T32271—2015。GB/T30559.1—2014《電梯、自動扶梯和自動人行道的能量性能》，不僅限于此，各個地方也相繼出臺了地方的評價標準DB33/T771—2009《電梯能源效率評價技術(shù)規(guī)范》和DB46/T1544—2009《電梯節(jié)能改造技術(shù)指南》、DB44/T890—2011《電梯能效等級》，但這些標準和規(guī)范并未要求必須在使用中采用節(jié)能電梯，導(dǎo)致電梯的節(jié)能措施很難具體實施。（3）成本回收周期長。對于節(jié)能電梯，在安裝和改造過程均需要提高成本，而節(jié)約的成本與改造費用相比較少，需要幾年時間才能收回成本，也導(dǎo)致了難以實施。

4 電梯節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.1 能量回饋裝置的應(yīng)用

電梯可以看作是通過鋼絲繩兩端分別連接著轎廂和對重組成的一個平衡系統(tǒng)，根據(jù)《特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSGT7001-2009》中規(guī)定電梯平衡系數(shù)應(yīng)保持在0.4至0.5之間，也就是說當轎箱內(nèi)放置額定載重的近一半重量時，對重側(cè)的配重重量與轎廂重量相等，才能形成系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，下面我們將轎廂裝載少于一半載重的情況稱為輕載，而裝載超過一半載重時稱為重載。在電梯傳動系統(tǒng)中，電梯相當于是進行電能與重力勢能之間的轉(zhuǎn)換，曳引機主要進行主動做功和被動做功兩種過程，主動做功為曳引機消耗電能來增加負載的重力勢能，既電梯進行輕載下行和重載荷上行時的工作狀態(tài)。而被動做功是電梯處于重載下行和輕載上行工作狀態(tài)，負載在萬有引力的作用下，使得電機的實際轉(zhuǎn)速大于變頻器輸出的同步轉(zhuǎn)速，此時重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，電機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器中的整流二極管的單向?qū)ㄐ?，使再生電能儲存在變頻器的直流母線側(cè)的濾波電容中。這就是能量回饋系統(tǒng)中能量的來源。能量回饋系統(tǒng)[4]的工作原理是能夠把變頻器直流側(cè)儲存在電容中的直流電利用逆變技術(shù)轉(zhuǎn)化為交流電，再反饋回電網(wǎng)側(cè)，主要由單向二極管，串聯(lián)電感、三相 IGBT 全橋、濾波電容等其他電路組成。能量回饋裝置的輸入端與變頻器的直流母線側(cè)相連，內(nèi)置了扼流電抗器用來消除其他電器設(shè)備與電網(wǎng)設(shè)備之間的干擾。以減小對電網(wǎng)電壓的影響。本文選用的能量回饋裝置能夠獨立安裝于電梯變頻器與電網(wǎng)之間，方便進行電梯節(jié)電率測試。

4.2 涂裝環(huán)節(jié)的節(jié)能

4.2.1 中水回用技術(shù)

中水回用處理系統(tǒng)水源為前處理溢流回收水。將需要排放的廢水重新利用，進入水處理設(shè)備回收水罐，通過多介質(zhì)過濾器過濾、活性炭過濾器吸附、精密過濾器、反滲透裝置超濾后進入純水設(shè)備原水箱。中水回用后的水質(zhì)基本達到國家工業(yè)用水的標準，主要用于純水站原水箱的補水。

4.2.2 低溫固化粉末涂裝工藝技術(shù)

隨著粉末涂裝環(huán)保性的優(yōu)點越來越被重視，粉末技術(shù)近幾年也發(fā)展得很快。為了緩解粉末涂裝能耗相對較大的情況，推出了低溫固化粉末。相比目前常規(guī)使用的180℃高溫固化粉末，已成熟運用的固化溫度為130℃，其固化時間、涂裝性能及外觀都保持不變，且天然氣能耗比目前明顯下降約25%。應(yīng)用情況：該技術(shù)在某涂裝線應(yīng)用實際節(jié)約天然氣12m3/h。

4.2.3 前處理常溫工藝技術(shù)

通過研究證實，在化學(xué)品采用常溫藥劑后，脫脂槽和磷化槽液工藝溫度均降低近50%，而其工藝處理方式和時間不變。這不僅有效地降低了加溫槽液所需的熱能，而且納米陶瓷磷化與鐵系磷化相比，其優(yōu)勢如下：（1）不含磷酸鹽和任何有機成分，減少廢水處理量;（2）涂層防銹性能和附著力提高;（3）廢渣減少，換槽周期延長。

4.3 調(diào)整對重

電梯載重在運行時候能在上下運行時達到平衡，所以只要克服了電梯滑動和旋轉(zhuǎn)部件的阻力，電機就能達到節(jié)能的目的。然而，電梯負荷不是一個穩(wěn)定的常數(shù)，如果運用只能讓電梯的對重能夠隨著負荷時時變化，以達到節(jié)能的目的，但需要依情況而定。

4.4 運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

首先是轎廂的無線控制技術(shù)，正常情況下電梯的運行需要電源提供電能，在轎廂當中，會有許多載電的隨行電纜，在極易引發(fā)安全事故同時，電纜也消耗大量可利用的能源。此技術(shù)可以節(jié)約隨行電纜的使用，達到無線控制的目的，甚至無線供電。其次是智能照明的使用，可在轎廂內(nèi)安裝智能照明系統(tǒng)，根據(jù)外界亮度、自動調(diào)節(jié)燈光的亮度，實現(xiàn)電梯的節(jié)能。

5 結(jié)束語

目前電梯節(jié)能技術(shù)面臨著成本高，低回報，實施難的特點，推廣的路上比較艱難，電梯的能量回饋裝置無論對于老舊電梯，還是新電梯都有著比較好的節(jié)能效果。只有政府嚴格把關(guān)，企業(yè)不斷的投入，加大創(chuàng)新力度，不斷的發(fā)展制定出一套合理及高效的解決辦法，才能最大程度地降低能源的消耗，符合國家節(jié)能減排的大政方針。

參考文獻

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