李景儀 杜文偉

(中國計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

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曳引式電梯電機(jī)節(jié)能檢測(cè)中電能分析探討

李景儀 杜文偉

(中國計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

當(dāng)曳引式電梯的轎廂載重與對(duì)重裝置之間有質(zhì)量差時(shí)，電梯機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)換為電能，對(duì)此類用電設(shè)備節(jié)電率檢測(cè)時(shí)，會(huì)遇到電流逆變反饋回電網(wǎng)的現(xiàn)象，在檢測(cè)數(shù)據(jù)分析時(shí)應(yīng)根據(jù)電梯特點(diǎn)(有無回饋設(shè)備)，回饋電網(wǎng)的電能質(zhì)量(與電網(wǎng)相位是否同步、諧波污染等)問題來綜合分析反饋電能的有效性，去除無效電能，還應(yīng)在選取測(cè)試儀表時(shí)事先考慮。

電梯；電能回饋裝置；機(jī)械能；節(jié)電檢測(cè)

0 引言

電梯在啟動(dòng)運(yùn)行達(dá)到最高運(yùn)行速度后具有最大的機(jī)械動(dòng)能，到達(dá)目標(biāo)層前要逐步減速直到電梯停止運(yùn)動(dòng)為止，這一過程電梯就會(huì)釋放機(jī)械能(勢(shì)能和動(dòng)能)。同時(shí)，曳引式電梯還是一個(gè)勢(shì)能性負(fù)載，轎廂載重與對(duì)重裝置之間有質(zhì)量差時(shí)，電梯運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械能，特別是當(dāng)電梯空載上行和電梯滿載下行時(shí)均會(huì)釋放出大量的機(jī)械勢(shì)能，即由于存在質(zhì)量差，電機(jī)轉(zhuǎn)子在外力的拖動(dòng)或負(fù)載自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的維持下，電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度超過電機(jī)同步磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，把運(yùn)行中釋放的機(jī)械能(勢(shì)能和動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為電能，這些電能儲(chǔ)存在變頻器直流回路的電容中，回送到電容中的電能越多，電容電壓就越高，如不及時(shí)釋放電容中儲(chǔ)存的電能，就會(huì)產(chǎn)生過壓保護(hù)，最終導(dǎo)致電梯停止運(yùn)行。

通常處理這部分能量的方法是增加制動(dòng)單元或制動(dòng)電阻，將這部分能量通過電阻變成熱能消耗掉，這種方法降低了系統(tǒng)用能的效率，惡化了電梯控制柜周邊的環(huán)境，為使機(jī)房溫度降低到常溫狀態(tài)和避免因高溫電梯產(chǎn)生故障，又需要安裝大排風(fēng)量的空調(diào)或風(fēng)機(jī)，在電梯功率較大的機(jī)房，有時(shí)需要空調(diào)、風(fēng)機(jī)同時(shí)使用，造成了有些地方降溫設(shè)備的耗電量往往比電梯的用電量還要高。

針對(duì)上述問題，某用戶研發(fā)了電梯電能回饋裝置，通過自動(dòng)檢測(cè)變頻器的直流母線電壓，將變頻器直流電壓逆變成與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電壓，經(jīng)多重噪聲濾波環(huán)節(jié)后回饋給交流電網(wǎng)，從而節(jié)省電能。為了證實(shí)其研發(fā)的產(chǎn)品效果的有效性，我們對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，本文就檢測(cè)中遇到的問題進(jìn)行了分析探討。

1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

受用戶的委托，我們對(duì)裝有該用戶研發(fā)的“電梯電能回饋裝置”的電梯進(jìn)行對(duì)照測(cè)試。測(cè)試過程中分別對(duì)加裝和未加裝“電梯電能回饋裝置”的同一部電梯進(jìn)行耗能測(cè)試。

針對(duì)電梯的工作特點(diǎn)，在測(cè)試電能消耗的過程中采用的主要儀器為HIOKI電能質(zhì)量分析儀3166。電能質(zhì)量分析儀安裝在外網(wǎng)電源進(jìn)入端口，采用三相四線制接線。電梯負(fù)荷變化通過人工加減砝碼來實(shí)現(xiàn)。

在相同的負(fù)載下，電梯加裝和未加裝“電梯電能回饋裝置”兩種工況部分測(cè)試數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 未加裝“電梯電能回饋裝置”電梯能耗數(shù)據(jù)

表2 加裝“電梯電能回饋裝置”電梯能耗數(shù)據(jù)

2 數(shù)據(jù)分析和有關(guān)問題討論

在數(shù)據(jù)處理中，計(jì)算節(jié)電率η是按式(1)進(jìn)行計(jì)算的。

(1)

式中，η為節(jié)電率；E為基礎(chǔ)消耗(W·h),對(duì)應(yīng)表1的WP；E′為樣品消耗(W·h)，對(duì)應(yīng)表2的WP。

在電機(jī)只是正向轉(zhuǎn)動(dòng)，即不進(jìn)行發(fā)電的工況，系統(tǒng)沒有再生有功功率時(shí)，WP-=0，則WP=WP+。

3 結(jié)論

1)對(duì)曳引式電梯電機(jī)節(jié)能檢測(cè)，不能使用傳統(tǒng)的只有正向有功能耗的電能表，而應(yīng)使用同時(shí)具有反向有功能耗的電能表，即能同時(shí)測(cè)出WP+和WP-的儀表。如果能對(duì)逆變的反向電流進(jìn)行電能質(zhì)量的檢測(cè)應(yīng)該更佳。

3)在WP-不為零，且不能保證反饋電量WP-符合電網(wǎng)要求時(shí)，從能源消耗計(jì)量的角度應(yīng)選擇WP=WP+，從電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度，應(yīng)避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 朱春明，張捷，等．電梯的能效測(cè)試和評(píng)價(jià)方法研究[J]．節(jié)能技術(shù)，2012(3)

[2] 劉志剛，駱云峰．電梯能量回饋技術(shù)的研究與測(cè)試[J]．中國科技財(cái)富．2009(16)

[3] 張家勝，努爾泰，等．有源能量回饋器在電梯節(jié)能方面的應(yīng)用[J]．建筑節(jié)能．2008(7)

[4] 杜文偉，李景儀，等．港口起重機(jī)電機(jī)節(jié)能檢測(cè)中電能分析問題探討[J]．現(xiàn)代科學(xué)儀器，2014(12)

[5] 張家昌，倪新昌，等．電梯節(jié)能和再生技術(shù)起重運(yùn)輸機(jī)械[J]．2009(3)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.08.09