浅析电梯节能技术

郑经智

摘要：随着能源问题越来越突出，国家以及各行各业对于节能减排也越来越重视，电梯作为耗能较大的设备，关系着节约，清洁，可持续发展的大局，其节能问题更是受到了关注。

关键词：电梯；节能技术

引言

节能是目前摆在人们面前的一个重要课题，根据相关资料统计，我国建筑物能源占到了全国总体能耗的30％左右，是我国开展节能工作的一个重要目标。电梯作为垂直交通工具是建筑中的一个重要组成部分，其用电量仅次于空调，在国家全面节能减排大背景下，电梯的耗能已经受到人们的广泛重视。降低电梯能耗、节约电梯用电对行业发展和技术革新有着重要的意义。现阶段，随着计算机技术、电子技术、变频调速技术和电机技术等机电技术的快速发展，为电梯的节能技术发展提供了可靠的条件。

1.电梯节能的意义和种类

随着我国国民经济的飞速发展，高层建筑不断增多。特别是我国房地产行业的持续发展，我国已经成为世界上最大的电梯制造国和使用国。2015年中国GDP增长6.9%，电梯行业作为特殊传统行业在经济下行、市场增量有限的压力下，竞争愈发激烈。随着电梯的用量越来越多，对电能的需求量越来越大，在建筑业号称“电老虎”的电梯用电量已经达到建筑总用电量的37%-55%，超过了照明、供水等用电，仅次于空调。由此可见，电梯节能降耗的发展和应用具有重要的社会意义和经济效益。目前，应用于电梯的节能技术主要有以下几种：（1）改进机械传动和控制系统。采用永磁同步无齿轮曳引机和VVVF（变频调压调速）系统可提高电梯性能节约能源，现已被广泛应用。（2）应用先进的梯控技术低功耗产品。例如轿厢使用LED节能灯、无人自动关灯技术、多电梯智能服务管理技术等。（3）采用能量回馈技术。能量回馈装置不但可以将电梯运行过程中产生的机械能转化为电能，提供给附近的用电设备，还避免了由机械能转化为热能造成的机房高温，同时也减少了机房降温设备的耗电量。

2.电梯各耗能系统分析

2.1拖动系统

拖动系统是对电梯的启动加速，制动减速以及稳速运行起制动作用的系统，该系统的好坏影响着电梯的启动以及加减速度，主要可以分为两类，直流电梯拖动系统和交流电梯拖动系统。关于电梯的拖动系统，主要是由电机组成的，所以其耗电主要是电机消耗的。

2.2传动系统

传动系统主要是由微型计算机控制曳引机来使电梯运行的，则其耗能也主要是由曳引机引起的。而曳引机的耗能除了因自身速度和负载不同引起之外，还与空气阻力，运动速度以及电梯的曳引绳等因素有关。

2.3控制系统

控制系统主要由操纵装置，控制屏，位置显示装置，变频装置等构成的，对电梯的运行实施操作控制。其能耗的损失与电梯的控制系统设计，显示方式以及变频器的功率都有关系，除此之外，损耗的大小与电流的大小也有很大的关系。

3.电梯节能技术分析

3.1电力拖动机械节能技术分析

电梯的曳引机分为有齿轮曳引和无齿曳引机，电动机通过带动曳引机来使电梯上下运动。有齿轮曳引机又可以分为蜗轮—蜗杆式，斜齿轮式，行星齿轮式。对于蜗轮—蜗杆式传动曳引机，虽然其传动效率低，但依然被广泛应用，是因为其传动能力大，技术成熟。而行星齿轮和斜齿轮因为成本高，加工精度高，即使曳引机传动效率高应用的也不是很广泛。与有齿轮曳引机相比，永磁曳引机有许多优点，这使得其逐渐取代了蜗轮—蜗杆式曳引机。永磁曳引机不需要从电网获得电流，使其效率可以提高。通过低速直接驱动，减少了噪音的产生；没有齿轮箱漏油，减轻了对环境的污染等等，种种优点都是永磁曳引机取代蜗轮—蜗杆式曳引机的最直接原因。

3.2能量回馈方面的节能技术分析

能量回馈指的是采用了能量回馈技术的电梯或者加装了能量回馈装置。采用了能量回馈技术的电梯能量转换率更高，并且采用了先进的微波处理器，使得其具有速率高，精度高，抗干扰能力强的优点。同时，制动产生的能量可以得到回收利用，既节能又环保，再者系统发热量降低，减少日常的维护工作，在另一方面提高了电梯的使用寿命。除此之外，使用电梯能量回馈装置可以取得更大的节能效果。能量回馈技术是采用IGBT做整流桥，IGBT功能模块可以实现能量的双向流动，一方面可以将电容中储存的电能反送到电网，达到节能的目的；另一方面也可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为绿色产品。当曳引机工作在耗电状态的时候，整流控制单元控制整流侧的IGBT的导通和切断与电抗器等共同作用消除整流桥产生的谐波，消除了对电网的谐波污染。当曳引机工作在发电状态的时候，曳引机产生的能量通过逆变侧的二极管反馈到直流母线，而且越积越多，直流母线的电压也越来越高，当超过一定的值时，整流侧能量回馈部分启动，将直流电逆变成交流，在进行相位和幅值的调整后，输送回交流电网，达到节能的效果。

3.2.1能量回馈技术原理

电梯在运行过程中，存在主动做功运行和被动做功运行两种状态。电梯的转动是位能式负载，为了平衡轿厢的载重量，需要在另外一侧装有对重块。轿厢实际载重量约为额定载重量的42—45%时，轿厢侧和对重侧的重量才能大致平衡，否则，轿厢侧和对重侧就会有质量差。因此在大部分情况下，电梯的运行可以分为四种情况：轻载上行、轻载下行、重载上行、重载下行。当电梯轻载下行或者重载上行时，需要曳引机主动做功拖动对重、轿厢上或下行，此时曳引机处于耗电状态，而当轻载上行或者重载下行时，曳引机被动做功处于发电状态，曳引机需要抑制对重、轿厢上或下行。电梯运行过程中产生的这些多余的机械能通过控制柜变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中，电容中储存的电能越多，直流回路的电压就越高，如不能及时释放电容中储存的过多电能，就会造成过压，轻则变频器过压保护，电梯无法正常运行，重则会损毁变频器。目前绝大多数变频调速电梯均采用制动电阻散热的方式消耗这部分电能，但是这种方式不仅降低了系统的效率，而且电阻产生的大量热量还恶化了电梯机房的环境。由于温度过高还可能会导致电子元器件工作状态的不稳定，引起其它故障。

3.3操纵控制方式节能技术分析

节能操纵控制方式可以分为并联控制方式，梯群智能控制方式和梯群程序控制方式，是多台集中并列电梯常用的节能方式。并联控制方式的特点是当不工作时，一个停在基站，另外一个停在大概中间层的位置。当需要工作时，停在基站的电梯向上运行，中间层的电梯向下运动替补基站的电梯。梯群智能控制电梯时高级的梯群控制，包括对数据的采集，交换，储存等，有电脑根据客流情况自行选择运行状态，在很大程度上节省了人力，电力，以及机器。梯群程序控制是针对的多台集中并列的电梯，将多台电梯集中排列，按规定的程序进行集中的调配和控制。

3.4电梯群控技术

因为电梯在启动、加速和制动等过程中会消耗大量的电能，所以通常为了节约电能我们都会采用电梯群控技术，智能合理的分配电梯的各个系统，在最大程度上减少电梯停靠的次数，从而提高电梯的运作效率，降低电梯的能源消耗。通常而言，电梯群控技术是一种基于计算机控制的智能操作系统，主要利用对信号的采集来评断楼层内部的实际情况，从而通过操作系统控制单个电梯的运作，电梯的群控技术能在最大程度分配好电梯的各个运行状态，保障电梯能以最良好的状态运行。

结束语

电梯节能是一项复杂而长远的工程，随着电梯在人们生活中越来越广泛的应用，其节能问题应该得到更好的解决。

参考文献

[1]乔旗.浅谈电梯节能技术的应用与展望[J].中国机械,2013(3):100-101.

[2]程阳秋.电梯技术节能方案的介绍及应用分析[J].中国科技博览,2013(30):282.