淺析電梯節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國電梯制造行業(yè)取得了較大的進(jìn)步，現(xiàn)階段，電梯已經(jīng)成為了我國的高層住宅小區(qū)以及商務(wù)寫字樓等高層建筑的重要工具，然而電梯的用電量卻一直都是很大的，其用電量要占到整個建筑物用電量的四分之一以上，因此電梯的節(jié)能工作也越來越受到了人們的重視。文章便對電梯群控技術(shù)、永磁同步無齒輪曳引機技術(shù)、電梯變頻調(diào)速技術(shù)以及電梯能量回饋技術(shù)四個方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探析，從而詳細(xì)的論述了我國電梯行業(yè)在節(jié)能工作中所取得的成果。

關(guān)鍵詞：電梯行業(yè)；節(jié)能技術(shù)；發(fā)展趨勢

1 電梯群控技術(shù)

在高層建筑物中，通常都是要并聯(lián)設(shè)置若干臺電梯的，那么各個電梯之間怎樣連接就成了一個重要問題了。如果并聯(lián)的電梯之間是相互獨立的，那么即將使用電梯的用戶就會同時按下多臺電梯的呼梯按鈕，這樣就很容易出現(xiàn)轎廂扎堆的問題，同時也降低了電梯的工作效率。因此在上個世紀(jì)的四十年代出現(xiàn)了所謂的電梯群控技術(shù)，其工作原理就是將若干臺電梯組成一組，控制系統(tǒng)選擇分布式的方式，在對各臺電梯進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制的過程中，可以充分的分析高層建筑的使用情況，從而選擇最佳的輸送方式。電梯群控技術(shù)的出現(xiàn)，不但降低了召喚電梯的響應(yīng)時間，同時也提高了建筑物內(nèi)部各臺電梯的工作效率，起到了節(jié)能的作用。

通常情況下，電梯群控系統(tǒng)都是通過繼電器控制的，也就是所謂的自動方式選擇系統(tǒng)，但是這種方式是有著明顯缺點的，不但無法進(jìn)行復(fù)雜的邏輯推理，同時結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難并且可靠性較低，但是隨著近些年來集成電路的快速發(fā)展，電梯群控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到了一定的簡化，同時可靠性也得到了進(jìn)一步的加強。從上個世紀(jì)80年代開始，電梯群控系統(tǒng)中也相繼應(yīng)用了模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家診斷系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)，大大的提升電梯群控系統(tǒng)的智能化程度。

2 永磁同步無齒輪曳引機技術(shù)

長久以來，在選擇電梯的驅(qū)動機構(gòu)時，都是選擇渦輪蝸桿曳引機，因為其具備結(jié)構(gòu)簡單、傳送穩(wěn)定并且傳動比大的優(yōu)點，但是在新世紀(jì)隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的高速發(fā)展，對于電梯產(chǎn)品的使用性能也提出了更高的要求。同時市場中出現(xiàn)很多新型的電梯產(chǎn)品，如小機房電梯和無機房電梯等。而要想與這些新型產(chǎn)品相配套，那么電梯的驅(qū)動機構(gòu)就必須具備體積小并且低速大轉(zhuǎn)矩的特點，那么傳統(tǒng)的輪蝸桿曳引機就是無法滿足這種需求了。因此最新研發(fā)成功的永磁同步無齒輪曳引機就應(yīng)運而生了。這種技術(shù)在應(yīng)用了先進(jìn)的電子控制技術(shù)和高密度的永磁材料的基礎(chǔ)上，采用了經(jīng)過優(yōu)化的CAD計算方法，并且也已經(jīng)研制出了多種結(jié)果和多種規(guī)格的永磁同步發(fā)動機，常見的有自起動潛油結(jié)構(gòu)、變頻外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、音圈式直線結(jié)構(gòu)以及變頻無阻尼繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等，其在不需要勵磁電流的前提下就可以將曳引輪安裝在電機的轉(zhuǎn)子上，降低了電機的體系，也提高了電機的使用效率。

在與傳統(tǒng)的渦輪蝸桿曳引機對比的過程中，其工作性能不但具有明顯的優(yōu)勢，如結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、體積小、污染小以及低速大轉(zhuǎn)矩等，同時它還有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢：第一，永磁同步無齒輪曳引機的轉(zhuǎn)子部分采用了高性能的永磁材料，其工作時不需要勵磁電流，電源對其干擾也較少，電機的鐵耗和銅耗都得到了降低，其滿載啟動電流只需異步電機啟動電流的二分之一；第二，永磁同步無齒輪曳引機不用減速機構(gòu)，電能可以直接被轉(zhuǎn)化成為機械能，機械傳動效率幾乎可以達(dá)到100%，節(jié)能效果十分明顯。當(dāng)然，現(xiàn)階段要想永磁同步無齒輪曳引機完全取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實的，首先在超低速的運行環(huán)境下，其穩(wěn)定性略顯不足，而很多大噸位的超低速貨梯，還是建議選擇傳統(tǒng)的驅(qū)動機構(gòu)的。

3 電梯變壓變頻調(diào)速技術(shù)

從出現(xiàn)電梯開始，其拖動設(shè)備幾乎都是選用直流電動機，而直流電動機也是有著明顯的優(yōu)缺點，其工作時噪音小并且平滑性好，同時其應(yīng)用范圍也很廣，但是它體積較大并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，后期對其的維修有很大的困難。所以，怎樣使用交流異步電動機取代直流電動機就是一個很重要的問題了，而核心問題就是異步交流電動機的調(diào)速性能，以往使用過的變極調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速的方式都有著一定的缺點，近些年來，一種名為變壓變頻調(diào)速的技術(shù)占據(jù)了世界電梯的主要市場，其工作原理為通過調(diào)節(jié)電機定子繞組供電電壓的頻率和幅值來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，這種技術(shù)的節(jié)能效果十分優(yōu)異，主要體現(xiàn)在以下的兩個方面：（1）傳統(tǒng)的調(diào)速方式都是要留有足夠的余量，而電機也無法在滿負(fù)荷的狀態(tài)下工作，這樣很多電能就被浪費了，而這種技術(shù)能夠通過動態(tài)調(diào)整的方式來適應(yīng)負(fù)載變動，從而提高電機的工作效率；（2）傳統(tǒng)的調(diào)速方式對于電機的啟動力矩是有著明確的要求的，要從電網(wǎng)中吸收足夠大的啟動電流，這樣就會對電網(wǎng)的電壓波動產(chǎn)生一定的危害，也造成了電能的浪費，而這種技術(shù)具備軟啟動功能，緩慢的調(diào)至額定電流，對電梯的轉(zhuǎn)速沖擊以及對電網(wǎng)的沖擊都會降低，節(jié)約了電能的同時也延長了電梯的使用壽命。

4 電梯能量回饋技術(shù)

進(jìn)入到21世紀(jì)后，在永磁同步無齒輪曳引機節(jié)能技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，電梯行業(yè)也推出了能源再生電梯，從此真正的進(jìn)入了電梯行業(yè)的“造能”時代。當(dāng)電梯處于滿載或是重載下行以及空載或輕載上行的工作狀態(tài)時，通常都會產(chǎn)生一定的再生電量的。現(xiàn)階段我們所使用的變壓變頻調(diào)速電梯，這些電量是被存放在電容器中的，這樣母線的回路電壓就會慢慢升高，而電容器中所存放的直流電能如果不能及時的得到釋放，電梯就會出現(xiàn)故障并且停止工作。通常都是采用電阻消耗電容中儲存電能的方式來釋放這部分的直流電能的，電梯運行時電阻耗能所產(chǎn)生的熱量很高，不但影響了機房的環(huán)境，也降低了系統(tǒng)的工作效率。而所謂的能量回饋技術(shù)就是指在變頻器直流母線的兩端安上能量回饋裝置，應(yīng)用有源逆變技術(shù)將再生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⒎邓偷诫娋W(wǎng)中去。這種裝置的節(jié)能效果十分理想，節(jié)電的效率為30%左右。另外，采用能量回饋技術(shù)，也能進(jìn)一步的降低機房的溫度，那么機房空調(diào)的耗電量就也隨之下降了，也起到了節(jié)能的作用。

這種電梯行業(yè)的能量回饋技術(shù)的節(jié)能效果十分優(yōu)異，但是其應(yīng)用程度還并不十分廣泛。根據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，全國所有的電梯中安裝了能量回饋裝置的電梯僅為2%。第一，這種技術(shù)的安裝成本較高，而電梯的安裝費用和運行費用都是要居住的用戶來支付的，通常開發(fā)商都是不愿意為居住用戶承擔(dān)這一部分費用的；第二，能量回饋技術(shù)所采用的變頻器是一個逆變的環(huán)節(jié)，其波形也有很大的可能性發(fā)生畸變的現(xiàn)象，并且畸變的概率也很大，因此其對很多的用電設(shè)備都會造成一定的影響，這在某種程度上也限制了新興技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

通過以上的論述，我們對電梯群控技術(shù)、永磁同步無齒輪曳引機技術(shù)、電梯變頻調(diào)速技術(shù)以及電梯能量回饋技術(shù)四個方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在我國科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，我國對于節(jié)能減排工作也更加的重視了，很多政策的約束也逐步的得到了解決，因此很多如能源再生電梯以及永磁同步無齒輪電梯等節(jié)能電梯的技術(shù)必將得到進(jìn)一步的探索和發(fā)展，很多優(yōu)于現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)的電梯也將成為電梯行業(yè)發(fā)展的熱點和趨勢。

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