電梯節能技術常見應用中的問題與對策研究

李 波

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院揚州分院 江蘇揚州 225003）

隨著城市化進程的加速，電梯作為高層、超高層建筑中的交通工具在現代建筑中得到了廣泛的應用。但是隨著電梯裝配數量的增多，電梯所消耗的能耗也明顯增多，使用適當的節能技術對電梯進行節能處理既是我國和諧社會發展的必然要求，也是電梯行業發展的必然趨勢。

1 電梯節能技術應用的必要性分析

首先，現代社會中的可用能源是有限的，推動電梯節能技術的發展與應用不僅是建設資源節約型社會的必要要求，也是提高資源利用率的內在實現方式。其次，電梯是一種使用頻率非常高的交通工具，對其進行節能改進可獲得可觀的經濟效益，減少能源的浪費，還可以避免其他附加設備的投入。再次電梯節能技術的應用是我國法律法規的客觀要求。相關法律法規的實施不僅對電梯節能提出了具體的指標，還為其提供了法律依據。

2 電梯曳引機中的節能技術

曳引機是電梯的核心部件，其傳動效率的高低對電梯節能效果具有最為直接的影響。曳引機的發展經歷了三個階段，第一階段為蝸輪蝸桿傳動式曳引機階段，該階段的傳動效率只有百分之七十左右，且應用不便；第二階段以行星齒輪式和斜齒輪式曳引機為主，這類曳引機可將傳動效率提升到百分之九十，但是其實現條件較為苛刻，應用成本高，這些特點阻礙了其部署與應用；第三階段的無齒輪傳動式曳引機相較于第一階段的曳引機而言可進一步提升百分之二十至三十的傳動效率，實現簡單，因而在現代電梯中得到了廣泛應用。

無齒輪曳引技術的核心是永磁同步電機，對其運行特性和運行參數進行分析可知，其在低負載率和寬范圍內變頻變速方面仍舊存在節能提效空間。永磁同步電機中的能耗可以分為兩類：機械損耗以及材料損耗。前者具有隨機性，可控性差，但是總體來看，可以通過降低機械阻尼的方式來實現節能。后者包含銅損耗和鐵損耗兩種，每一種材料的損耗可以通過材料性能和永磁同步電機的等效電路模型獲得對應的表達關系式，通過該關系式可以得到相關條件下的損耗與勵磁電流、轉子轉速之間的關系，進而推導獲得最優節能條件下的相關參數值，實現節能的目標。

3 電梯驅動控制系統中的節能技術

目前電梯中所應用的核心驅動技術為變頻調速技術，但是雖然該技術有效實現了節能降損，但是其潛力仍未得到有效挖掘。如何進一步提升驅動控制系統的應用效果，降低能耗是現代電梯產業發展過程中需要解決的一個重點問題。

3.1 變頻器能量再生回饋技術

電梯運行中的能量損耗由上下行高度、載客容量等參數決定。為實現上述功能電梯驅動電機需要進行四象限運行。對每一運行狀態進行分析可以發現，如果可以在空載上行過程和滿載下行過程中控制驅動電機轉入再生發電狀態就可以由消耗電能轉換為生成電能狀態，這樣既可實現節能的效果。該效果的實現需要再生能量回饋技術的支持，該技術的核心思想為在變頻器的直流母線兩端添加能量回饋裝置，結合有源逆變技術將電梯運行中產生的再生能量轉換為可供電梯驅動控制系統直接使用的交流電。

其實現原理為：電梯處于制動狀態時電動機進入充電狀態，當電梯中存在機械能向電能的轉化時，能量回饋器將直流回路電容中收集的電能傳遞到電網中供電梯運轉使用。通常來說，該技術在額定速度較快、額定載重較大、提升高度較高的環境中具有更為明顯的節能效果，因而可被應用于高層、超高層建筑中。

3.2 供直流母線技術

上述能量回饋裝置所生成的電能中不可避免的存在諧波或畸變波形等，目前主流的回饋電能中的畸變電流可占到百分之五至百分之七。這些畸變波形質量相對較差，會對電梯運行相關設備的運行質量和電網供電質量造成影響和干擾。為降低其所造成的負面影響，提升能源利用率、實現節能，可在多臺電梯共用的環境中應用共直流母線技術。其實現原理為將電梯群中的直流接觸器、能量回饋裝置、變頻器以及直流熔斷器等設備的直流部分進行并聯處理，這樣既可實現多個電機之間的能量共享和共用，從而降低能源損耗，提升能源利用率。此外，并聯后的直流電容容量會變大，進而電能存儲量也會隨之增大，使得整個電梯系統的穩定性和可靠性得到進一步提升。

4 群控節能技術

電梯的能耗主要集中在加減速過程中，電梯停靠次數越多，加減速過程越多，消耗也就越多。若能夠在電梯群中設定一個最佳的派梯系統來增強電梯的輸送效率，降低各電梯的停靠次數，則可以有效增強電梯的節能效果。

為實現群控節能，目前的電梯群決策系統應用技術有模糊控制技術、神經網絡技術等。模糊控制技術以專家知識系統作為決策依據對復雜問題進行簡單化處理，但是自適應性較差，無法根據應用需求進行自我修正和規則變更。神經網絡技術則是以自我學習為前提，在基礎規則的基礎上進行行為提取和歸類，使電梯運行更符合人們的應用需求，但是其實現過程較長。

為進一步減少等候時間、乘坐時間、運行損耗，需要在多個目標參數的基礎上選用更為完善，應用效果更好的群控節能技術對電梯進行優化調度，適應電梯的使用需求。

5 結語

節能技術其可以有效降低電梯運行過程中的能源消耗，提升能源利用率。隨著信息技術的發展，電梯應用新能源、新技術進一步提升電梯的節能效果，提升用戶體驗，是電梯相關技術的必然發展趨勢。

[1]黃娟麗,萬杰,李少綱.電梯節能技術綜述[J].能源與環境,2010(1).

[2]焦一帆.電梯節能技術[J].中國高新技術企業,2012(7).

[3]葉友誼.淺論電梯節能的現狀及發展途徑[J].黑龍江科技信息,2009(28).

[4]孫關林,沈曉宇.節能電梯及節能效果分析[J].浙江建筑,2007,24(4).