电梯节能技术常见应用中的问题与对策研究

李 波

（江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 江苏扬州 225003）

随着城市化进程的加速，电梯作为高层、超高层建筑中的交通工具在现代建筑中得到了广泛的应用。但是随着电梯装配数量的增多，电梯所消耗的能耗也明显增多，使用适当的节能技术对电梯进行节能处理既是我国和谐社会发展的必然要求，也是电梯行业发展的必然趋势。

1 电梯节能技术应用的必要性分析

首先，现代社会中的可用能源是有限的，推动电梯节能技术的发展与应用不仅是建设资源节约型社会的必要要求，也是提高资源利用率的内在实现方式。其次，电梯是一种使用频率非常高的交通工具，对其进行节能改进可获得可观的经济效益，减少能源的浪费，还可以避免其他附加设备的投入。再次电梯节能技术的应用是我国法律法规的客观要求。相关法律法规的实施不仅对电梯节能提出了具体的指标，还为其提供了法律依据。

2 电梯曳引机中的节能技术

曳引机是电梯的核心部件，其传动效率的高低对电梯节能效果具有最为直接的影响。曳引机的发展经历了三个阶段，第一阶段为蜗轮蜗杆传动式曳引机阶段，该阶段的传动效率只有百分之七十左右，且应用不便；第二阶段以行星齿轮式和斜齿轮式曳引机为主，这类曳引机可将传动效率提升到百分之九十，但是其实现条件较为苛刻，应用成本高，这些特点阻碍了其部署与应用；第三阶段的无齿轮传动式曳引机相较于第一阶段的曳引机而言可进一步提升百分之二十至三十的传动效率，实现简单，因而在现代电梯中得到了广泛应用。

无齿轮曳引技术的核心是永磁同步电机，对其运行特性和运行参数进行分析可知，其在低负载率和宽范围内变频变速方面仍旧存在节能提效空间。永磁同步电机中的能耗可以分为两类：机械损耗以及材料损耗。前者具有随机性，可控性差，但是总体来看，可以通过降低机械阻尼的方式来实现节能。后者包含铜损耗和铁损耗两种，每一种材料的损耗可以通过材料性能和永磁同步电机的等效电路模型获得对应的表达关系式，通过该关系式可以得到相关条件下的损耗与励磁电流、转子转速之间的关系，进而推导获得最优节能条件下的相关参数值，实现节能的目标。

3 电梯驱动控制系统中的节能技术

目前电梯中所应用的核心驱动技术为变频调速技术，但是虽然该技术有效实现了节能降损，但是其潜力仍未得到有效挖掘。如何进一步提升驱动控制系统的应用效果，降低能耗是现代电梯产业发展过程中需要解决的一个重点问题。

3.1 变频器能量再生回馈技术

电梯运行中的能量损耗由上下行高度、载客容量等参数决定。为实现上述功能电梯驱动电机需要进行四象限运行。对每一运行状态进行分析可以发现，如果可以在空载上行过程和满载下行过程中控制驱动电机转入再生发电状态就可以由消耗电能转换为生成电能状态，这样既可实现节能的效果。该效果的实现需要再生能量回馈技术的支持，该技术的核心思想为在变频器的直流母线两端添加能量回馈装置，结合有源逆变技术将电梯运行中产生的再生能量转换为可供电梯驱动控制系统直接使用的交流电。

其实现原理为：电梯处于制动状态时电动机进入充电状态，当电梯中存在机械能向电能的转化时，能量回馈器将直流回路电容中收集的电能传递到电网中供电梯运转使用。通常来说，该技术在额定速度较快、额定载重较大、提升高度较高的环境中具有更为明显的节能效果，因而可被应用于高层、超高层建筑中。

3.2 供直流母线技术

上述能量回馈装置所生成的电能中不可避免的存在谐波或畸变波形等，目前主流的回馈电能中的畸变电流可占到百分之五至百分之七。这些畸变波形质量相对较差，会对电梯运行相关设备的运行质量和电网供电质量造成影响和干扰。为降低其所造成的负面影响，提升能源利用率、实现节能，可在多台电梯共用的环境中应用共直流母线技术。其实现原理为将电梯群中的直流接触器、能量回馈装置、变频器以及直流熔断器等设备的直流部分进行并联处理，这样既可实现多个电机之间的能量共享和共用，从而降低能源损耗，提升能源利用率。此外，并联后的直流电容容量会变大，进而电能存储量也会随之增大，使得整个电梯系统的稳定性和可靠性得到进一步提升。

4 群控节能技术

电梯的能耗主要集中在加减速过程中，电梯停靠次数越多，加减速过程越多，消耗也就越多。若能够在电梯群中设定一个最佳的派梯系统来增强电梯的输送效率，降低各电梯的停靠次数，则可以有效增强电梯的节能效果。

为实现群控节能，目前的电梯群决策系统应用技术有模糊控制技术、神经网络技术等。模糊控制技术以专家知识系统作为决策依据对复杂问题进行简单化处理，但是自适应性较差，无法根据应用需求进行自我修正和规则变更。神经网络技术则是以自我学习为前提，在基础规则的基础上进行行为提取和归类，使电梯运行更符合人们的应用需求，但是其实现过程较长。

为进一步减少等候时间、乘坐时间、运行损耗，需要在多个目标参数的基础上选用更为完善，应用效果更好的群控节能技术对电梯进行优化调度，适应电梯的使用需求。

5 结语

节能技术其可以有效降低电梯运行过程中的能源消耗，提升能源利用率。随着信息技术的发展，电梯应用新能源、新技术进一步提升电梯的节能效果，提升用户体验，是电梯相关技术的必然发展趋势。

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