浅谈几种类型电梯能效提高途径

尼玛扎西 石瑾 吕海涛

(西藏自治区特种设备检测所,西藏拉萨 850000)

1 引言

随着节能技术的提高以及节能型社会的建立,节能日渐提上日程。电梯属于高耗能产品,对其进行节能降耗的研究始终未停止。本文总结了几种电梯降低能耗、提高能效的有效途径,随着社会的不断发展以及相关技术的不断提升,节能型电梯将走进千家万户。

2 曳引电梯

2.1 运行参数对能耗的影响

曳引电梯的运行参数对电梯能效具有重大的影响,了解运行参数能够实现更好的节能及能效的提高。曳引电梯的额定速度、爬行时间、平衡系数和最大加速度对电梯能效有重大的影响。

(1)额定速度。额定速度是电梯最重要的参数,使用单位通常根据楼层的高低与人流量的大小来选择速度不同的电梯。根据TSG T7005-2012中8.8项规定,轿厢载重为0.5倍额定载荷时,向下运行至行程中段的速度,不得大于额定速度的105%,不得小于额定速度的92%。当电梯的实际速度较大时,电梯在加速段和制动段的行程会增加,匀速阶段运行的行程会减小。电梯额定速度不同,其能耗也是不同的。

(2)爬行时间。所谓电梯的爬行时间,就是电梯运行接近到预定楼层时,不断逼近楼层所需要的时间。电梯爬行过程中的速度值很低,导致曳引机所须提供的功率小;随着电梯爬行时间的逐渐增加,电梯的能耗将增加。

(3)平衡系数。TSG T7001-2009中8.1项规定了曳引电梯的平衡系数应在0.40～0.50之间,或者符合制造(改造)单位的设计值。平衡系数是由轿厢自重、轿厢额载和对重质量共同决定的,其值的大小可以在电梯的设计和安装时调节。平衡系数不同,其能耗也不同的。

(4)最大加速度。电梯舒适感的最重要的影响因素就是最大加速度,加速度大于某值时,在轿厢内乘坐的人员会有不适感。当最大加速度选择较大值时,应选择具有较大功率的曳引机,且电梯在上、下行加速阶段和制动阶段所需的距离就会缩短,但由于电梯的额定速度是固定不变的,此时,电梯的能耗主要表现为电梯势能的消耗。对于不带有能量反馈装置的电梯,无论是重载还是轻载,在上行加速或者制动情况下,最大加速度大的,其耗能较小;对于带有能量反馈装置的电梯,电梯轻载上行或制动时,最大加速度大的,其能耗大,而重载时,最大加速度大的,其能耗较小。

2.2 提高能效途径

曳引电梯之能耗不仅与其自身的参数有关,而且与电梯的使用状况有密切的关系。因此,曳引电梯能效的提高需要从两个方向入手,其一是降低电梯的能量耗损,其二是对电梯运行状况进行优化。

2.2.1 设计阶段

设计电梯时首先要对电梯的配置进行选择,包括：驱动系统、电气系统、控制系统和机械系统等等。不同的配置对电梯的能耗具有不同的影响。选择配置高效节能的电梯部件可以有效的降低电梯的能耗,提高其效率。合理高效的配置电梯的参数同样能够降低电梯的耗损。主要措施有：采用1：1的绕绳比,减小反绳轮和曳引轮的直径;选择适合的导靴以降低摩擦;选择带有能量反馈装置的电梯;选择上置式安装方式;降低运行过程中的空气阻力;为电梯加装休眠功能等等[1]。

2.2.2 选型阶段

根据建筑物的特点选择适合的电梯配置方案至关重要。电梯的选型主要包括：额定速度、额定载荷、电梯安装位置、控制方式、井道布局和电梯数量等。其主要的措施有：(1)优先选用群控、并联的控制方式。(2)安装电梯的过程中,尽量把电梯的设置集中起来,并选择适合的位置。(3)根据人流量大小的特点设置合适的控制策略。(4)在满足客户使用要求的情况下,选择额定载荷小、额定速度低的配置。

2.2.3 使用阶段

当电梯安装后进入使用阶段时,可以通过调整运行电梯数量与时间、引导客流、定期维保等方法降低电梯能耗[2]。当单位人流量比较小时,可以保持1～2台电梯运行,而其它电梯可以停止其运行;而当单位人流量比较大时,所有电梯可以保持其运行。引导客流就是根据对乘客到达目的楼层的不同,进行分流控制,减少电梯开、关门的次数,以到达降低能耗的目的。定期维保主要是：首先满足检规所规定的每月最低两次的维保次数,尽量提高月维保次数;将加速度和减速度设置到用户能接受的最低值;将爬行距离设置到足够小;保持油杯存油量,使得导轨能受到足够的润滑;维保结束后,及时关闭井道照明、底坑照明及轿顶照明等。

3 自动扶梯

在大型超市、地铁站、百货商店、侯机室等人流量比较大的地方,都可以看到自动扶梯的身影。自动扶梯通常都是处于连续不断的运行过程当中,其负载率也比较低,通常处于轻载或者空载状态下,满载运行的情况很少[3]。因此,自动扶梯的节能空间会有很大的提升空间。

降低自动扶梯能耗,提高效率可以从几个方面进行。(1)安装能量反馈装置;自动扶梯在下行的过程中,其电机仍然在工作,安装能量回馈装置可以有效的降低能耗。(2)选择合适的驱动装置;如选择高效的异步电机和减速机,选择异步电机能够有效的实现自动扶梯的节能[4]。(3)选择高效的机械部件等等。

由于自动扶梯运行过程中,通常处于轻载或空载的状态,因而根据其负载情况,合理的调节其运行速度,可以大幅降低自动扶梯的能耗,提高能效。主要的措施有[5]：(1)安装自启动功能;(2)采用“蠕动”模式运行;(3)电机降压运行;(4)“Δ-Y”转换运行模式。

4 液压电梯

众所周知,液压电梯属于高耗能设备,其能耗比曳引电梯能耗高出许多。即便液压电梯能耗很高,但由于其自身具有其它种类电梯无法替代的优势,导致其还有一定的市场。降低液压电梯的能耗是目前主流的研究方向。其降耗措施主要有以下几点[6]：

(1)采用能量回馈装置。在液压电梯上行过程中,其存储了一定的势能,将势能通过能量回馈装置进行回收,则可较大幅度降低能耗,同时能有效解决在下行过程中的发热问题。(2)降低电机额定功率。液压电梯在系统的设置上与曳引电梯的不同,导致其可以适当降低电机额定功率,而不影响其安全性能。(3)降低电梯上行速度。电梯上行速度越大,其装机容量越大,能耗越高;通常可以适当降低电梯的上行速度,增加电梯的下行速度,而总的电梯速度不变的方式,来提高电梯的运行效率,降低能耗。(4)采用蓄能器或者增加对重。目前,大多数液压电梯并未设置对重装置,不设置对重装置的后果就是使得轿厢启动和在上升过程中,能耗很高,加装对重装置可以降低能耗。此外,加装蓄能器也能够降低液压电梯的能耗[7]。(5)使用节能型调速系统。液压电梯是通过液体产生的压力来推动轿厢上行的,调速系统不同,降低能耗的程度也就不同。使用流量闭环控制系统能够有效的降低运行能耗。

5 结语

电梯运行参数对其能耗有举足轻重的影响,合理的调节运行参数能够有效的提高电梯的能效。曳引电梯、自动扶梯和液压电梯都有其各自的能耗降低和能效提高方式。随着电气控制技术、材料成型技术和新型节能技术的不断发展,各种类型电梯能效的提升将指日可待。

[1] 罗华.地铁场合自动扶梯节能方法浅析[J].中国电梯,2008,(15)：17-22.

[2] 王士琴.电梯能耗测量与能效评价方法的研究[D].上海交通大学,2009.

[3] 游泽银,李迈.自动扶梯节能运行方式探讨[J].工程设计CAD与智能建筑,2002,(11)：72-76.

[4] 林建杰,徐兵,杨华勇.蓄能器作为压力油源的液压电梯节能系统研究[J].中国机械工程,2003,(24)：2081-2085.

[5] 李频.节能技术在自动扶梯上的应用[J].节能,2004,(08)：22-25.

[6] 杨华勇.电梯液压系统的能耗分析及降低能耗的方法[J].中国电梯,1995,(6)：4-6.

[7] 沈永福.LED电梯轿厢照明[J].中国电梯,2006,(24)：62-63.