能量回饋技術(shù)在電梯節(jié)能的意義

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摘要:隨著電梯使用量的增加，電梯已成為耗電大戶，做好節(jié)能意義重大。本文闡述能量回饋技術(shù)在電梯領(lǐng)域的實際應(yīng)用和社會意義。

關(guān)鍵詞:電梯;能量回饋;節(jié)能

隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，高層建筑群越來越多，電梯的保有量增長迅速，年均增長速度超過15%，提高了人民生活質(zhì)量。而電梯作為一種輔助運輸工具，為乘客提供便捷服務(wù);電梯是建筑物中耗電量較高的設(shè)備之一，其用電量已超過空調(diào)的用電量，在建筑內(nèi)所有用電設(shè)備中用電量占比居前，所以行之有效的節(jié)能方式運用，將為用電量的減省出一份力。

一、電梯運行原理

電梯是建筑內(nèi)輔助交通工具，以曳引機為動力，帶箱體上下運行，用于多層建筑乘人或載運貨物。主要由曳引機、導(dǎo)軌、對重裝置、安全保護裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、操縱廂、轎廂、轎頂檢修盒、層門與廳門、鋼絲繩、外呼面板等組成。利用鋼絲繩穿插繞著曳引輪和導(dǎo)向輪，兩端分別連接對重端和機房工型承重梁固定架上，再通過鋼絲繩與曳引輪、導(dǎo)向輪間的摩擦傳動，電動機驅(qū)動曳引輪使轎廂延著導(dǎo)軌上下移動。具有安全可靠、乘坐舒適、平層準(zhǔn)確和噪音小等特點。在實際使用過程中，電梯用電量較大的運行工況是:轎廂超過80%載重上行和轎廂低于20%載重下行;而在轎廂輕負(fù)載上行和滿負(fù)載下行時，會產(chǎn)生大量的機械動能，通過制動電阻轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，對機房環(huán)境和電梯控制系統(tǒng)等帶來不利影響。能量回饋技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，得靠一種性能可靠的能量回饋器體現(xiàn):通過能量回饋器將運行中產(chǎn)生的機械動能轉(zhuǎn)變成再生電能，再將這部分再生電能反饋到電網(wǎng)，供電梯或其他電氣設(shè)備使用。

二、能量回饋技術(shù)運用原理

(一)能量回饋技術(shù)的節(jié)能原理。電梯開始使用至今，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用始終貫穿于電梯發(fā)展中，有曳引機技術(shù)的節(jié)能、驅(qū)動控制系統(tǒng)的節(jié)能、能量回饋系統(tǒng)的節(jié)能。當(dāng)電梯無負(fù)載上行或轎廂超過80%載重下行時，電梯處于發(fā)電狀態(tài)，將機械勢能轉(zhuǎn)化為電能。電梯要達(dá)到節(jié)能的成效，是把電動機在發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能利用起來。現(xiàn)在的大多數(shù)電梯采用能耗制動方式，即外接制動電阻將電能消耗掉，會使制動電阻迅速升溫冒煙甚至發(fā)紅，致使機房環(huán)境溫度升高，長時間會影響機房內(nèi)其他設(shè)備的正常運行。因此，如果將電梯運行時產(chǎn)生的能量，通過能量回饋裝置回饋到電網(wǎng)中，這就體現(xiàn)出其設(shè)計的意義;一般節(jié)電率可達(dá)25%～45%。此外，由于無制動電阻等散熱元件，機房溫度下降，可以減少機房空調(diào)的制冷運行時間，間接減少了空調(diào)的用電量，可認(rèn)為是另一種節(jié)能方式。(二)能量回饋技術(shù)的運用原理。能量回饋器是運用能量回饋技術(shù)設(shè)計，專用于變頻調(diào)速控制的電梯使用，是變頻器制動單元專業(yè)化的一種產(chǎn)品;其主電路由IGBT模塊、保護器、LCL濾波電路、整流橋、熔斷器等電子元件組成(如右圖)，其中關(guān)鍵元件是IGBT模塊，由絕緣柵雙極型晶體管芯片與續(xù)流二極管芯片通過特定的電路橋接封裝而成的模塊半導(dǎo)體產(chǎn)品;保護器是保證電梯節(jié)能系統(tǒng)安全運行必不可少的元件;LCL濾波電路則由濾波電感和電容組成，能夠有效阻止高次諧波進入電網(wǎng)，進而提高能力回饋器的電磁兼容性能。此外，由單片微機、可編程門陣列FPGA、外圍信號采樣器等組成的控制電路，確保能量安全可靠的回饋到電網(wǎng)。電梯專用能量回饋器原理圖如國內(nèi)某科技公司技術(shù)生產(chǎn)的最新型電梯專用能量回饋器，采用最新全數(shù)字化DSP中央處理器，穩(wěn)定性能好、抗干擾性能強;自診斷技術(shù)確保輸出三相電壓穩(wěn)定無波動，使變頻器安全運行不受影響;控制方式包含:PWM電流跟蹤控制技術(shù)、直流側(cè)電壓平衡控制技術(shù)、坐標(biāo)變換矢量控制技術(shù)、瞬時電流檢測技術(shù);工方式為逆變回饋:將變頻器的直流母線電壓逆變成與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電壓，再經(jīng)濾波處理接入電網(wǎng)，實現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)的目的，回饋有效成功率95%。在高層建筑、使用頻繁的工況下，節(jié)能成效會更顯然。此款新型能量回饋器有一特點特別說明一下，即具有電壓自適應(yīng)穩(wěn)固控制回饋功能，可抑制驅(qū)動電梯的變頻器對電網(wǎng)的高諧波干擾，使電梯在電網(wǎng)電壓波動較大的時候能正常運行，在現(xiàn)實中價值突顯。(三)能量回饋器節(jié)能試驗數(shù)據(jù)。為了直觀的反映電梯在使用能量回饋器比使用制動電阻節(jié)能，我們在同一臺電梯上對不同載重工況下進行了能耗測量(永磁同步電動機)。電梯工況參數(shù)表電梯在配置能量回饋器和制動電阻兩種工況下，分別在0%、20%、40%、60%、80%、100%的額定載重情況下進行運行測試:電梯從最底層運行到最頂層，然后正常開關(guān)門，再從最頂層運行到最底層，累計600次運行，每種載重上下運行各50次，求平均值)，采用專用功率測試儀器對電動機的功率進行測量。

三、結(jié)論

電梯能量回饋技術(shù)是一項節(jié)能效果明顯的節(jié)能技術(shù)，尤其適用于高層建筑、運行頻率高的乘客電梯。在實踐運用中，能量回饋器具有改善機房環(huán)境延長電梯設(shè)備使用壽命;運行范圍寬，可與不同品牌不同等級的變頻器配置使用;節(jié)能功效突顯，節(jié)電率可達(dá)25%～45%;提升電梯制動性能和舒適感等等優(yōu)點，應(yīng)用前景良好。

參考文獻:

［1］白瑜峰．能量回饋技術(shù)在電梯上的應(yīng)用分析和節(jié)能效果探討［J］．廣東建材科技風(fēng)，2011(15)．

作者:徐高軍 單位:尼得科康迪克電梯技術(shù)(無錫)有限公司