孫文佳

大連特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院有限公司 遼寧大連 116013

隨著節(jié)能減排工作在日常生活中的廣泛開展，對日常能源應(yīng)用的研究越來越普遍，電梯的節(jié)能效果也逐漸成為相關(guān)研究的重點(diǎn)。如何在高速和超高速電梯中實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，以及如何利用能量反饋技術(shù)是本文研究的重點(diǎn)。

1 能量回饋概述

在電梯、礦井提升機(jī)、港口起重機(jī)等場合，會(huì)有負(fù)載勢能、動(dòng)能的變化。簡而言之，當(dāng)重量降低時(shí)，提升機(jī)和起重機(jī)的勢能下降，而離心機(jī)停止時(shí)，動(dòng)能下降。從能量守恒定律我們可以知道，能量是守恒的，它不會(huì)無緣無故地消失，而是通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為可再生能源。事實(shí)上，大部分的能量都損失在使用變頻驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備中，因?yàn)楹哪艿闹苿?dòng)電阻變成了熱量。想象一下，如果有一種設(shè)備可以利用這部分可再生能源并將其送回電網(wǎng)，那么這部分電能就可以被節(jié)約，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。能量反饋裝置就是這樣一個(gè)產(chǎn)品。電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)的主要功能是將上述設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的可再生能源進(jìn)行再利用，轉(zhuǎn)化為同步交流電，并轉(zhuǎn)回電網(wǎng)節(jié)約電能[1]。

2 電梯節(jié)能的必要性

隨著越來越多的高層建筑在城市中建造，電梯的使用也在增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國共有200多萬部電梯，每天約有15．84億人乘坐電梯。通過實(shí)際調(diào)查和分析的電力消耗酒店、商業(yè)辦公建筑和許多辦公大樓，認(rèn)為電梯的電力消耗是一樣的在電梯里用于制冷的空調(diào)房間，但比這更大的照明和水供應(yīng)。對于如此大的用電量的原因，通過計(jì)算和分析，原來在電梯工作時(shí)，電阻會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，一般溫度都與百度一樣高。在如此高的溫度環(huán)境中，電梯很容易失敗，因此，為了使電梯的正常運(yùn)行，需要安裝大量的空調(diào)或風(fēng)扇排氣，這些大型空調(diào)或風(fēng)扇的耗電量排氣是非常驚人的。甚至說，在一些地方能耗使用的冷卻設(shè)備，能耗遠(yuǎn)高于電梯，這是可怕的能量消耗，一個(gè)典型的電梯電力每天大約在30～80度，根據(jù)每個(gè)電梯平均每日50度，全國電力消耗在電梯里200萬號(hào)，每個(gè)電梯每年運(yùn)行300天，每一天在我們國家電梯攝入約1億千瓦時(shí)電，電力消耗大約300億度。我國電梯年用電量相當(dāng)于大亞灣核電站25個(gè)月的發(fā)電量，說明電梯耗電量巨大。因此，電梯節(jié)能的現(xiàn)實(shí)是十分必要的。

3 電梯能量回饋技術(shù)及工作原理

3.1 能量反饋技術(shù)

能量反饋技術(shù)是將電梯現(xiàn)有和無用的直流電轉(zhuǎn)化為可用和有效的交流電。同時(shí)，將逆變器ac回送至局域網(wǎng)絡(luò)周圍的電梯進(jìn)行復(fù)用處理。

3.2 它是如何工作的

事實(shí)上，電梯運(yùn)行的過程是一個(gè)電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的過程，如果電梯需要重載或輕載，在這一點(diǎn)上，我們給電梯提供足夠的能量，所以可以增加機(jī)械勢能，然后電梯曳引機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械勢能，曳引機(jī)是在一個(gè)國家權(quán)力；如果電梯需要輕載上升或重載下降，則必須降低電梯的機(jī)械勢能。電梯的機(jī)械能由拖拉機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。此時(shí)，拖拉機(jī)正處于發(fā)電狀態(tài)。牽引機(jī)發(fā)電時(shí)必須及時(shí)處理產(chǎn)生的電能，否則會(huì)給牽引機(jī)造成損失。傳統(tǒng)的做法是通過加熱電阻將產(chǎn)生的電能中的熱能散發(fā)到空氣中。這導(dǎo)致電梯房的溫度非常高，通常需要通過空調(diào)和排風(fēng)機(jī)來冷卻。能量回饋技術(shù)的應(yīng)用選擇制動(dòng)單元和電阻，通過自動(dòng)檢測直流總線電壓的逆變器，逆變器直流環(huán)節(jié)逆變器直流電壓和電網(wǎng)電壓和交流電壓的頻率和相位，后經(jīng)過多次噪音過濾器連接到交流電網(wǎng)，達(dá)到綠色環(huán)保的目標(biāo)，環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源。該設(shè)備的目的是優(yōu)先考慮制動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)冗余電能的再利用，消除機(jī)房的主要散熱源，同時(shí)保證反饋電流不污染電網(wǎng)[2]。

4 能量回饋技術(shù)在電梯中的應(yīng)用

4.1 能量反饋技術(shù)在高速電梯和超速電梯中的應(yīng)用

能量反饋技術(shù)由于需要較大的制動(dòng)力，可以為高速電梯和超速電梯提供良好的制動(dòng)效果。因此，從傳統(tǒng)的外部制動(dòng)技術(shù)來看，傳統(tǒng)制動(dòng)不適合電梯的高速或超高速運(yùn)行。如果將傳統(tǒng)的外力制動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于高速和超高速電梯的運(yùn)行中，電容器容易燒壞，開關(guān)損壞，甚至?xí)﹄娞菹到y(tǒng)造成損壞，直接造成系統(tǒng)安全隱患。因此，傳統(tǒng)技術(shù)已不能滿足目前電梯系統(tǒng)快速運(yùn)行的制動(dòng)效果，利用能量反饋技術(shù)將成為未來高速電梯制動(dòng)的最佳選擇。

4.2 能量反饋技術(shù)在高速電梯和超速電梯中的應(yīng)用效果

能量反饋技術(shù)在高速電梯和超高速電梯中的應(yīng)用主要是為了解決電梯的制動(dòng)和機(jī)械加熱問題，在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的節(jié)能效果只是其附加效果。傳統(tǒng)的永磁同步無齒傳動(dòng)技術(shù)常用于中低速電梯的制動(dòng)裝置中。高速電梯和超高速電梯在運(yùn)行過程中會(huì)因制動(dòng)而產(chǎn)生熱量。因此，能量反饋技術(shù)可以應(yīng)用于高速和超高速電梯制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電梯的制動(dòng)和散熱效果，有效提高節(jié)能效果[3]。

4.3 電梯節(jié)能效果提升的重要性

由于能源的嚴(yán)重短缺，特別是電力在社會(huì)發(fā)展過程中受到經(jīng)濟(jì)的制約。因此，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)越來越有必要。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，我們需要從各個(gè)方面積極應(yīng)用節(jié)能的理念。電梯中的能量反饋技術(shù)不僅綠色環(huán)保，而且對高速電梯的制動(dòng)有很強(qiáng)的安全保障。目前，我國把節(jié)能工作納入行政管理任務(wù)，不斷提出建設(shè)節(jié)約型政府和節(jié)約型產(chǎn)業(yè)的理念。同時(shí)，國家制定了相應(yīng)的政策機(jī)制，確保環(huán)境保護(hù)政策的實(shí)施。如果據(jù)估計(jì)，有200萬個(gè)電梯，平均每日運(yùn)行時(shí)間是3小時(shí)，和每一個(gè)電梯的電力消耗是1500萬，那么所有電梯在一天的用電量是9000萬度，所以每年的能源消耗約320億度。這幾乎是一個(gè)大城市的人均用電量，每年可以節(jié)約130億千瓦。由此可見，采用能量反饋技術(shù)可以有效改善環(huán)境保護(hù)問題，同時(shí)保證供電側(cè)電流為正弦，使電梯成為環(huán)保綠色產(chǎn)品。

4.4 合理優(yōu)化電梯選型和管理

根據(jù)建筑性質(zhì)、服務(wù)對象、使用面積、流量及下落等因素，可對電梯類型、數(shù)量、運(yùn)行及停站樓層布置圖進(jìn)行優(yōu)化配置，使節(jié)能順利實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

采用能量回饋技術(shù)，使得電梯更加節(jié)能、環(huán)保和省電，另外采用能量回饋技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以保證電梯的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，借助能量回饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電梯系統(tǒng)自測，從而有效的避免了電流的回送。在高速、超高速電梯制動(dòng)的過程中，采用能量回饋技術(shù)獲得的制動(dòng)效果很好，但是其節(jié)能效果僅僅為附加效果，因此對于能量回饋技術(shù)的節(jié)能還需要不斷進(jìn)行研究。目前最為常見的變頻調(diào)速系統(tǒng)為四象限行，它實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)和節(jié)能雙重效果。