趙 軍

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院連云港分院，江蘇 連云港222000）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源短缺已經(jīng)成為了阻礙人類發(fā)展腳步的重大問題，各國(guó)的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都在致力于尋找一種能夠代替石油、煤炭等傳統(tǒng)資源的新能源。然而，事情的進(jìn)展卻沒有我們想象的那么一帆風(fēng)順，人類尋找新能源的道路不僅荊棘密布，而且有很多分岔口，可供實(shí)際利用的新能源至今還沒有走進(jìn)我們的視野。從最早被寄予厚望的太陽能，到長(zhǎng)眠于深海的可燃冰，再到現(xiàn)在還處于概念階段的超級(jí)電容，這一系列努力不僅沒能揭開新能源神秘的面紗，反而給人類的新能源之路蒙上了一層陰影。在新能源的發(fā)掘止步不前的時(shí)候，能源枯竭的進(jìn)程并沒有放慢腳步，仍然威脅著人類未來的生存發(fā)展。目前，各國(guó)都在開展有關(guān)能耗控制及節(jié)能的研究，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家一度采用約束碳排放的方法來達(dá)到節(jié)能減排的目的。我國(guó)在這方面也沒有落后，出臺(tái)了一系列節(jié)能減排的法律法規(guī)。對(duì)于特種設(shè)備來說，2009年出臺(tái)的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》以及2014年出臺(tái)的《特種設(shè)備安全法》均對(duì)能耗作出了一系列規(guī)定。

《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》第十條規(guī)定：特種設(shè)備生產(chǎn)單位對(duì)其生產(chǎn)的特種設(shè)備的安全性能和能效指標(biāo)負(fù)責(zé)，不得生產(chǎn)不符合安全性能要求和能效指標(biāo)的特種設(shè)備，不得生產(chǎn)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策明令淘汰的特種設(shè)備。

第十三條規(guī)定：特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)高耗能特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修過程進(jìn)行安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)按照有關(guān)特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，對(duì)影響設(shè)備或者系統(tǒng)能效的項(xiàng)目、能效測(cè)試報(bào)告等進(jìn)行節(jié)能監(jiān)督檢查。未經(jīng)節(jié)能監(jiān)督檢查或者監(jiān)督檢查結(jié)果不符合要求的，不得出廠或者交付使用。

第二十條規(guī)定：鍋爐、壓力容器、電梯起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施的安裝、改造維修竣工后，安裝、改造、維修的施工單位應(yīng)當(dāng)在驗(yàn)收后30日內(nèi)將有關(guān)技術(shù)資料移交使用單位，高耗能特種設(shè)備還應(yīng)當(dāng)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求提交能效測(cè)試報(bào)告。

由相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定可知，我國(guó)法律對(duì)特種設(shè)備的制造安裝、使用管理、檢驗(yàn)檢測(cè)單位均作出了能耗方面的規(guī)定，目的是嚴(yán)格保證高能耗特種設(shè)備符合節(jié)能減排要求。

1 電梯能耗簡(jiǎn)介

電梯是一種常見的機(jī)電設(shè)備，廣泛應(yīng)用于7層及以上的城市住宅、商業(yè)地產(chǎn)及其他高層建筑，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的中堅(jiān)力量。電梯從出現(xiàn)以來就一直為人類的生活提供方便，并不斷改善著人們的生活方式，是城市化進(jìn)程的有力推動(dòng)者。電梯進(jìn)入我國(guó)已經(jīng)幾十年了，在最初的20年內(nèi)其一直處于起步階段，只有較大城市的個(gè)別建筑上才裝有電梯，而且種類較少，科技含量較低，安全性也不突出；進(jìn)入20個(gè)世紀(jì)80年代，隨著高層建筑的增多，我國(guó)電梯市場(chǎng)經(jīng)歷了平穩(wěn)增長(zhǎng)的穩(wěn)定階段，這一時(shí)期國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的電梯制造商，電梯技術(shù)也日趨成熟；進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)的電梯市場(chǎng)經(jīng)歷了前所未有的高速增長(zhǎng)，電梯進(jìn)入了尋常百姓家，成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡脑O(shè)備。在數(shù)量不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，電梯的性能也有了質(zhì)的飛躍，普遍進(jìn)入了變頻時(shí)代，同時(shí)其能耗問題也越來越受到重視，成為了衡量電梯優(yōu)劣的重要參數(shù)。

電梯能耗測(cè)量是控制電梯能耗、促進(jìn)電梯節(jié)能的有效手段，同時(shí)也是一個(gè)比較棘手的問題，目前無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)電梯能耗進(jìn)行評(píng)價(jià)。電梯是一種集機(jī)電光為一體的精密設(shè)備，并且是根據(jù)建筑物來設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，因此存在許多不確定的情況和諸多使用條件。就電梯本身而言，其能耗不僅與驅(qū)動(dòng)方式、額定載重量、額定速度、制動(dòng)方式、調(diào)速方式等許多因素相關(guān)，而且還與電梯所在建筑的樓層數(shù)量以及使用電梯的客流分布密切相關(guān)。比如，使用頻率不同，電梯的能耗也就不同；啟動(dòng)停止頻率不同，電梯的能耗也不盡相同。目前的電梯能耗測(cè)量具有操作繁瑣、成本高、誤差大等缺點(diǎn)，因而亟需提出一種合理有效且便于操作的電梯能耗測(cè)量方法。

2 電能質(zhì)量分析儀結(jié)構(gòu)原理

所謂電能質(zhì)量，從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。電能質(zhì)量問題可以概況為：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降／中斷／暫升以及供電連續(xù)性等。電能質(zhì)量分析儀，是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)及分析的專用產(chǎn)品，可以對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的諧波及功率品質(zhì)進(jìn)行分析，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的采集和監(jiān)測(cè)。同時(shí)配備電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)上傳至計(jì)算機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析。

電能質(zhì)量分析儀由電壓／電流采樣電路、微處理器運(yùn)算電路、顯示／鍵盤電路、USB／RS232C／RS485通訊電路、PC端軟件、電源電路組成。采樣電路分為電壓采樣和電流采樣部分，電壓采樣通常采用電阻降壓采樣，電流采樣采用電流互感器CT隔離采樣，其各自又包括信號(hào)放大、自動(dòng)量程處理、抗混迭低通濾波、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)。采樣電路對(duì)輸入的交流信號(hào)進(jìn)行量化采樣，后經(jīng)微處理器運(yùn)算電路進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算處理，并把測(cè)量數(shù)據(jù)顯示在面板上。針對(duì)不同的電壓范圍，電能質(zhì)量分析儀會(huì)分不同的量程，以獲得最好的分辨率。

3 電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量中的應(yīng)用

電梯具有鮮明的間歇性工作特征，且每一個(gè)工作循環(huán)都有一定的順序和規(guī)則，測(cè)量電梯能耗應(yīng)該針對(duì)電梯的這種特點(diǎn)進(jìn)行。測(cè)量時(shí)應(yīng)按照一定的樓層順序、額定載重量，根據(jù)電梯每噸千米的耗電量來進(jìn)行。另外，由于每部電梯的附屬設(shè)施不同，比如照明、監(jiān)控等附件，其消耗的電量也會(huì)不盡相同，所以在利用電能質(zhì)量分析儀測(cè)量電梯運(yùn)行能耗時(shí)，將不考慮照明和監(jiān)控等附件。測(cè)量待機(jī)能耗時(shí)，應(yīng)考慮照明和監(jiān)控等附件的能耗。測(cè)量電梯運(yùn)行能耗時(shí)，將測(cè)量點(diǎn)選取在電梯控制柜和主開關(guān)之間的線路上，在電梯運(yùn)行時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量；測(cè)量電梯待機(jī)能耗時(shí)，將測(cè)量點(diǎn)選取在電梯電源和主開關(guān)之間的線路上，在電梯待機(jī)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。

測(cè)量電梯能耗時(shí)，電能質(zhì)量分析儀采用管理后臺(tái)＋采集前端模式。采集前端采用高速DSP數(shù)字處理器，管理后臺(tái)可以采用開源的Android操作系統(tǒng)的平板電腦，或配置帶有WiFi模塊的筆記本電腦，基于Windows平臺(tái)，直接進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)管理，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析及打印等操作。前端與后臺(tái)之間采用高性能Wi－Fi無線高速連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的觀測(cè)和操控。測(cè)量完成之后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出即可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出電梯每噸千米的耗電量，進(jìn)而計(jì)算出電梯的能耗。

4 結(jié)語

相對(duì)于其他家用電器及樓宇自動(dòng)化設(shè)備，電梯的能耗非常大，占據(jù)了整個(gè)建筑物耗電量的大部分，因此需積極采取節(jié)能措施。目前常見的電梯節(jié)能措施主要有兩大類：一種是采用能量反饋技術(shù)，即利用電梯在滿載下行和空載上行時(shí)的重力勢(shì)能進(jìn)行能量回收再次發(fā)電，將電梯處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)的電能回饋至電網(wǎng)以達(dá)到節(jié)能的目的；另一種是提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的效率，采用變頻器作為控制系統(tǒng)，其與串電阻調(diào)速的控制系統(tǒng)相比，可以大大降低電梯的能耗。本文介紹的采用電能質(zhì)量分析儀來測(cè)量電梯能耗的方法，可以在電梯能耗檢測(cè)中進(jìn)行具體推廣應(yīng)用，為節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。

［1］王鵬程，張信平，金嚴(yán).電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量中的應(yīng)用.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2011，6（3）

［2］劉方亭，張清鵬.電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用.中國(guó)儀器儀表，2009（12）

［3］全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì).中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法.北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2013