“节能 更节能一点”——上海三菱电梯

上海三菱电梯有限公司

随着工业社会的不断发展，全球能源供求关系日趋紧张。作为耗电大户的电梯，如果都改造或制造成节能型电梯，每年的节能效益将相当可观。而上海三菱电梯就是代表当今节能水平的节能环保型电梯。

作为耗电大户的电梯，目前全国在用的数量已达到60万台以上。这些电梯中只有1.92%的电梯采用节能型的电梯曳引机（永磁同步无齿轮曳引机），数量仅约1.2万台。特别是10年前安装的电梯则基本属于严重耗电型。可以估算一下电梯的耗能情况：以2004年在用的55万台电梯计算，其中54万台的电机功率均在11KW～27KW。假设平均每台电梯耗电为15KW左右，电梯一天使用8小时，则耗电为6500万千瓦·时，再加上一些电梯全天开启及电梯控制照明的用电，每天耗电将近亿千瓦·时，全年耗电约300亿千瓦·时。若电梯平均能节能30%，那么，一年内可以节电约90亿千瓦·时。相当于三峡电站2009年竣工后的一个多月的发电总量。在这种情况下，如何在电梯上考虑节约用电，缓解用电紧张已经迫在眉睫。

1 变频调速电梯的节能原理

众所周知，电梯是由电动机驱动的。电梯的能耗主要取决于调速控制方式优劣和所选择传动机构的性能。另外，先进的电梯调配与管理方式，也能起到节能的作用。

1.1 电梯的调速方式，根据传动用电动机采用电源的不同，分为直流调速和交流调速两大类。直流调速由于其设备庞大，维护困难，将逐渐被淘汰出电梯领域。作为当今主流的电梯交流调速技术，经过了一个多世纪的漫长历程，大致可以分为变极调速、调压调速（ACVV）、变压变频调速（VVVF）等三个阶段。变极调速、调压调速等方式都属于低层次、高能耗的技术。而变压变频调速技术属于节能型先进技术，它具有显著的节能效果。以下按照电梯运行的不同阶段来分析变压变频调速电梯的节能性。电梯运行可分为起动、稳速运行、制动三个阶段。

1）起动阶段。ACVV电梯在工频(50Hz)下起动，由于电机转差大，转矩特性差，造成了3～5倍于额定电流的起动电流，而VVVF电梯由于在低频条件下起动，并且随着电梯速度增大，频率不断升高，直至达到工频，大大降低了起动电流，降低了能耗。

2）稳速段。ACVV电梯在稳速运行段所消耗的能量在满载和半载上行的条件下与VVVF相近，在轻载上行时，由于倒拉ACVV电梯要从电网取得能量产生制动转矩，而VVVF电机工作在再生发电制动状态，完全不需从电网中获得能量。

3）制动段。ACVV电梯在制动段一般采用能耗制动方式，即从电网中取得能耗制动电流，电流变成热能消耗在电机的转子中，对于较大惯性轮的电机，能耗制动电流可达到60～80A，电机的发热也比较严重.而VVVF电梯在制动段不需从电网中获得任何能量，电机的超同步运行使其处于再生发电制动状态，电梯系统的动能转化成电能消耗在电机外部电阻上，同时也避免了制动电流引起的电机发热现象。经实际运行测算比较，采用VVVF的电梯，与ACVV调速电梯相比，节能达30%以上。同时可以最佳地利用电网的能量。VVVF系统还可以提高功率因数，降低电梯线路设备的容量和电动机的容量20%。VVVF变频调速电梯具有明显的节能特性，代表了电梯调速的发展方向，具有显著的经济效益和社会效益。

1.2 电梯的传动机构，在交流调速方式下，可分为两大类：第一类为交流异步电机+减速箱结构；第二类为永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机。由于交流异步电机+减速箱结构系统中，异步机的效率与减速箱效率的乘积约为0.6，而永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机的效率高达0.9以上，所以可以比交流异步电机+减速箱结构系统节能30%以上。

2 上海三菱电梯的节能特点

上海三菱电梯有限公司自行开发的、具有自主知识产权的各类节能电梯产品广泛应用于住宅、商务楼、酒店和各交通枢纽，其蕴涵的技术达到了国际先进水平。

上海三菱电梯的节能特点主要体现在以下几方面：

1）采用微机网络控制的变压变频（VVVF）空间电压矢量控制交流调速技术。VVVF交流调速电梯比常规的调速电梯（如ACVV交流调压调速电梯）每台能节省电量近50%。以1.75m/s、1000kg、18层站规格电梯来说，平均每台梯每年可节电达8760千瓦·时。

2）采用了永磁同步电动机驱动的无齿轮曳引机（即PM曳引机）技术，这项技术的采用使得新型电梯比传统的异步电机驱动的蜗轮蜗杆曳引机电梯系统节约电能30～50%。而且PM曳引机在日常维护时无须润滑油，节约了人力、物力。

3）电梯的PM曳引机小型化，轻型化。以11.7kW规格为例，整机厚度不超过320mm，重量约350kg，分别约为蜗轮蜗杆曳引机的1/4和1/2，大幅度减小了曳引机的体积和重量，从而减少了原材料的使用。

4）上海三菱电梯的小机房电梯，其机房的平面面积与井道截面一样大，约为传统的电梯机房面积的1/3到1/2，节省了建材及土地资源。

5）用VVVF矢量控制变压变频调速的无连杆门机，并采用速度、电流的双闭环控制，不仅开关门更平滑，维修更方便，而且更加达到了节能的目的。

6）采用了先进的IPM功率模块，IPM比先前技术的IGBT功耗小（即开关损耗小），降低了能源消耗，同时也节省了铝制的散热器材料。

7）采用了大规模ASIC电路和表面贴装技术，极大地减少了双列直插分立元气件的使用，在实现相同功能情况下印板面积缩小（约只有原来的1/3），极大地减少了原材料的使用。并且同时又降低了器件的功率损耗。

8）上海三菱电梯是全电脑微机网络控制，所以故障率非常低，为客户减少了大量的维修人力、物力，取得了可观的节能效应。

9）采用了改进设计的部件，如安全钳，从而使原材料消耗降低10%以上。

另外，上海三菱的菱云LEHY系列电梯还具有许多电梯节能功能，如：

1）应用了专家系统、模糊逻辑和人工神经元网络控制的电梯群控调配系统，极大地提高了电梯群控系统的效率，不仅缩短了乘客候梯时间30%以上，而且减少了电梯启动、运行次数，从而达到节能30%以上。

2）LEHY电梯有轿厢照明自动熄灯和风扇自动停止的选择功能，即：电梯在休眠时（没有乘客需要服务时），将轿厢照明和风扇自动关闭，以达到节省大量电能的目的。

3）电梯的层站及操纵箱显示在电梯不服务时，能够自动变暗或熄灭，以节省电能。

通过众多的节能措施和方法，上海三菱电梯充分体现了其节能优势，荣获了“上海市节能产品”称号。