電梯節能降耗的技術途徑與分析

馬思華

摘要：隨著社會經濟的快速發展，人們群眾的生活水平不斷提高，對住房的需求日益增長，但城市用地寸土寸金，導致建筑物的高度不斷攀升，居住在高層建筑的人們已越來越離不開電梯，電梯已經成為建筑物里人們垂直出行的標配了，是人們越來越不可或缺的一種上下樓工具；但任何事物都具有兩面性，電梯給人們出行帶來便利的同時，就是耗電較多；目前全社會都在提倡節能環保，所以我們急需尋找一種新的降低電梯能耗的技術和方法。

關鍵詞：電梯；節能降耗；技術途徑

1.目前常用的降低電梯能耗的技術方法

1.1第一種是在控制電梯運行過程中降低電梯的能量消耗

（1）并聯控制的方法，這種控制方法一般是將2～3臺電梯的控制線路并聯起來，進行邏輯控制，共用層站外召按鈕，當一臺電梯返回基站時，其他電梯在到達其他目的層后停機待命，防止空轎廂運行。

（2）群控運行的方法，這種控制方法將多臺電梯分組，根據樓內交通量的變化，實行最優輸送的一種智能運行方式，這是一種比較先進的控制方式，這種智能控制方式可以根據電梯的運行狀態進行顯示，對電梯運行中出現的一些小問題進行智能的修正，可以大幅降低電梯的能量消耗。

1.2第二種是提高電梯運行過程中的能量回收率

對于垂直運行的電梯，回收能量是很重要的節能方式，通常的電梯能量回收系統都是使用雙PWN和LCL濾波技術。在電梯運行過程中，制動時產生的能量就會反饋到上一次連接的變頻器中，這樣會導致上級電線出現電壓過高的問題，會有能一定的安全隱患。所以需要對制動過程中的上次電線進行電壓限制，這樣制動產生的能量就可以安全的進行回收，直接地連接到變頻器上面，這時能量回收反饋的部件會自動的接通，防止上級電線電壓持續增長。對于電梯的能量反饋，是將電梯運行過程中的位置勢能轉化為電梯運行的動能，從而轉化為電能輸送到電力網中；這種能量回收的方式，使得電路中電阻產生的熱量大大減小，這樣對電梯機房的散熱要求也降低了。

1.3第三種是降低電梯運行的能量消耗

電梯能耗的降低是電梯節能技術的關鍵點，目前的電梯在使用過程中，運行的轉速都高于實際要求，功率一定的時候導致其牽引力減小，所以需要對電梯的運行速度進行一定程度的降低，目前常用的降低電梯運行速度的方法有三種。第一種是使用永磁同步無齒輪技術，這種技術，是電梯行業的一項重大改革，極大地提高了電梯運行過程中的效率，其優點是在減小體積的同時，使得運行過程中的振動較小，運行更加平穩。第二種是使用行星齒輪進行驅動電梯，這種驅動方式的優點是運行過程中的效率極高，能達到90%以上，缺點是這種機構的加工復雜，并且磨損較快，所以此種方法的成本較高，限制了其大規模的應用。第三種是行星齒輪同步驅動技術，這種驅動方式是將行星齒輪和永磁同步無齒輪結合的新方法，結合了兩者的優勢，在中速或者低速運動的電梯中，采用行星齒輪同步技術，可以在相當大的程度上減小牽引鋼絲繩的折轉次數，提高了鋼絲繩的使用時間，這種方法的缺點是不能改善電梯運行的效率，并且成本高。

2.目前關于電梯節能降耗技術的一些創新和介紹

2.1 能量回饋原理及實現方法的介紹

電梯的能量回饋狀態，發生在重載下行或輕載上行兩種情況下。

對于中低速電梯而言，電機與三相電源之間采用單逆變的方式，這種單逆變方式使得電梯運行中產生的多余的電能無法回饋給電網重復利用，只能消耗在制動電阻上。此控制方式若用于高電能消耗的高速、超高速梯中，無疑產生了大量的電能浪費。

對于高速、超高速電梯而言，為減少電能的浪費，需要整流部分加以控制，使之可以逆變，將電能回饋給電網。

實現能量反饋的實現方法是：首先將由單純二級管構成的整流回路，改造成具有導通控制能力的逆變回路，使整個控制回路變成雙逆變回路，并取消原用于消耗多余電能的制動電阻；其次，為提高回饋電能的潔凈率，減少諧波的產生，需要對初始的三相電源進行相位及電流檢測，從而通過控制器精確控制晶體管的導通時間及頻率，有效地減少諧波，實現回饋給電網的電能頻率與電網一致，且其電壓、電流波形接近于正弦波。

2.2 回饋能量的衡量指標

能量再生率與回饋能量的潔凈率是評價能量回饋技術效能的兩大重要指標。

所謂能量再生率，是指由電梯運動產生的電能，通過逆變回路反饋到直流母線上最終到達電網能量所占的百分比。其取決于兩個指標：第一個是能量反饋型變頻器整機的預期效率，第二個是功率因數。能量再生率就是這兩個指標的乘積，即

能量再生率=能量反饋型變頻器整機的預期效率×功率因數

回饋能量的潔凈率與回饋能量的頻率、電壓電流波形密切相關。當回饋能量的頻率、電壓電流波形與電網趨于一致的程度越高，回饋能量的潔凈率就越大，回饋能量就越潔凈。相反，如果回饋能量的頻率、電壓電流波形與電網趨于一致的程度越低，則諧波越多，對電網的干擾程度越大，回饋能量的潔凈率就越低。

2.3 能量回饋的節能效果分析

當電梯滿載下行（或空載上行）時，首先經過一個加速階段，再勻速穩定運行，靠近服務層時再減運行，最后?？吭诜諏?。在一過程中回饋電能的情況如圖1所示。圖中的P為電機額定功率。當回饋電能為正值時，說明電梯正在消耗電能；當回饋電能為負值時，說明電梯正在向電網回饋電能。

在起動階段，電梯加速運行，消耗的電能較小，趨于0，可忽略不計；電梯勻速運行附段，向電網回饋電能，其功率為電機額定功率的60%；電梯在起始減速階段回饋電能的功率最大，約為電機額定功率的1.2倍。若電機的功率為33KW，則在勻速運行階段回饋給電網的功率可達19.8KW，在減速運行的初始階段回饋給電網的功率可達39.6KW。后經理論及實踐證明，這種節能效果可達15%～40%。

參考文獻：

[1]潘秋鑒.淺談電梯的節能降耗技術[J].裝備制造技術，2010， 2010（7）：180-181.

[2]石家權.淺談電梯節能降耗的技術途徑[J].上海節能，2018（1）.