浅述电梯节能的现状及研究方向

朱文东

摘 要：电梯能量回馈装置是一种新型的，高效的电梯节能技术，但节电效果却因为复杂工况而不尽相同。通过分析能量回馈技术的原理，主要研究电梯曳引驱动方式、提升高度及电梯速度三种因素对节电率的影响，并且在不同工况现场进行实际测量，以确定影响节电率高低的关键性因素，进一步推动电梯能量回馈技术的发展。本文根据不同的类型，提出电梯的节能方法，节能电梯在改进过程中面临的处境，最后提出电梯节能技术推广的应对策略。

关键词：电梯节能;现状;研究方向

1 引言

电梯每年运行300天，仅电梯每年消耗约1亿kW/h电力。因此，在实际应用中需要对电梯进行节能降耗。电梯在使用过程中，会有载荷势能、动能变化。当电梯加载时，势能减小;当提升机停止时，动能变小。从能量守恒定律来说，它被转化为再生的电能。假如有一种装置运用电力电子技术将再生能源反馈到电网或直接用在电梯的运行过程中，将会极大缩小能量的损耗，起到节电的作用。

2 电梯的能耗分析

2.1 电梯能耗模块

电梯能耗的主要来源：曳引系统，驱动系统，门机系统，轿厢内照明，通风系统能耗等。曳引系统的能源损耗主要包括轿厢、对重装置和钢丝绳等。驱动系统能耗主要是控制、显示能耗，包括层站和轿厢内的控制显示等;门机系统能耗，包括门机控制系统和驱动，轿厢内照明，通风系统能耗等。电梯的能耗主要集中在曳引驱动装置上，占总能耗的 70%。所以曳引系统能耗是亟待解决的问题，常用的方法是加装电能回馈装置。

2.2 电能回馈技术

如果电梯需要负载上下行，降低机械势能，就由曳引机转换成电能，曳引机发电。此时的电能一定要进行及时的处理，否则将导致曳引机造成损耗。能量回馈技术可以将能量进行转化，转化方式为运用自动检测变频器将变频器输入的直流电压逆变成交流电输送回同频率的电网。既实现了绿色、环保和节能，也能将多余电能的再次利用，消除了机房中的主要散热源。

3 电梯节能技术推广的困境

（1）高成本问题。代能量回馈装置的电梯，由于代有能量回馈装置，成本较普通电梯会高出很多，目前国内的电梯市场，开发商在采购时会优先考虑收益，并不愿意采用价格较高的代能量回馈装置的电梯，这就导致能量回馈装置的推广很难实现。（2）是否采用节能电梯无明确要求。近年来国家陆续出台了电梯节能标准，如专门设计到能量回馈装置的GB/T32271—2015。GB/T30559.1—2014《电梯、自动扶梯和自动人行道的能量性能》，不仅限于此，各个地方也相继出台了地方的评价标准DB33/T771—2009《电梯能源效率评价技术规范》和DB46/T1544—2009《电梯节能改造技术指南》、DB44/T890—2011《电梯能效等级》，但这些标准和规范并未要求必须在使用中采用节能电梯，导致电梯的节能措施很难具体实施。（3）成本回收周期长。对于节能电梯，在安装和改造过程均需要提高成本，而节约的成本与改造费用相比较少，需要几年时间才能收回成本，也导致了难以实施。

4 电梯节能技术的应用

4.1 能量回馈装置的应用

电梯可以看作是通过钢丝绳两端分别连接着轿厢和对重组成的一个平衡系统，根据《特种设备安全技术规范TSGT7001-2009》中规定电梯平衡系数应保持在0.4至0.5之间，也就是说当轿箱内放置额定载重的近一半重量时，对重侧的配重重量与轿厢重量相等，才能形成系统的平衡状态，下面我们将轿厢装载少于一半载重的情况称为轻载，而装载超过一半载重时称为重载。在电梯传动系统中，电梯相当于是进行电能与重力势能之间的转换，曳引机主要进行主动做功和被动做功两种过程，主动做功为曳引机消耗电能来增加负载的重力势能，既电梯进行轻载下行和重载荷上行时的工作状态。而被动做功是电梯处于重载下行和轻载上行工作状态，负载在万有引力的作用下，使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速，此时重力势能转化为电能，电机处于发电状态，而变频器中的整流二极管的单向导通性，使再生电能储存在变频器的直流母线侧的滤波电容中。这就是能量回馈系统中能量的来源。能量回馈系统[4]的工作原理是能够把变频器直流侧储存在电容中的直流电利用逆变技术转化为交流电，再反馈回电网侧，主要由单向二极管，串联电感、三相 IGBT 全桥、滤波电容等其他电路组成。能量回馈装置的输入端与变频器的直流母线侧相连，内置了扼流电抗器用来消除其他电器设备与电网设备之间的干扰。以减小对电网电压的影响。本文选用的能量回馈装置能够独立安装于电梯变频器与电网之间，方便进行电梯节电率测试。

4.2 涂装环节的节能

4.2.1 中水回用技术

中水回用处理系统水源为前处理溢流回收水。将需要排放的废水重新利用，进入水处理设备回收水罐，通过多介质过滤器过滤、活性炭过滤器吸附、精密过滤器、反渗透装置超滤后进入纯水设备原水箱。中水回用后的水质基本达到国家工业用水的标准，主要用于纯水站原水箱的补水。

4.2.2 低温固化粉末涂装工艺技术

随着粉末涂装环保性的优点越来越被重视，粉末技术近几年也发展得很快。为了缓解粉末涂装能耗相对较大的情况，推出了低温固化粉末。相比目前常规使用的180℃高温固化粉末，已成熟运用的固化温度为130℃，其固化时间、涂装性能及外观都保持不变，且天然气能耗比目前明显下降约25%。应用情况：该技术在某涂装线应用实际节约天然气12m3/h。

4.2.3 前处理常温工艺技术

通过研究证实，在化学品采用常温药剂后，脱脂槽和磷化槽液工艺温度均降低近50%，而其工艺处理方式和时间不变。这不仅有效地降低了加温槽液所需的热能，而且纳米陶瓷磷化与铁系磷化相比，其优势如下：（1）不含磷酸盐和任何有机成分，减少废水处理量;（2）涂层防锈性能和附着力提高;（3）废渣减少，换槽周期延长。

4.3 调整对重

电梯载重在运行时候能在上下运行时达到平衡，所以只要克服了电梯滑动和旋转部件的阻力，电机就能达到節能的目的。然而，电梯负荷不是一个稳定的常数，如果运用只能让电梯的对重能够随着负荷时时变化，以达到节能的目的，但需要依情况而定。

4.4 运用物联网技术

首先是轿厢的无线控制技术，正常情况下电梯的运行需要电源提供电能，在轿厢当中，会有许多载电的随行电缆，在极易引发安全事故同时，电缆也消耗大量可利用的能源。此技术可以节约随行电缆的使用，达到无线控制的目的，甚至无线供电。其次是智能照明的使用，可在轿厢内安装智能照明系统，根据外界亮度、自动调节灯光的亮度，实现电梯的节能。

5 结束语

目前电梯节能技术面临着成本高，低回报，实施难的特点，推广的路上比较艰难，电梯的能量回馈装置无论对于老旧电梯，还是新电梯都有着比较好的节能效果。只有政府严格把关，企业不断的投入，加大创新力度，不断的发展制定出一套合理及高效的解决办法，才能最大程度地降低能源的消耗，符合国家节能减排的大政方针。

参考文献

[1]张楠.关于电梯节能技术的探讨[J].特种设备安全技术，2017（05）：40-41.

[2]郭俭明.试论节能电梯及节能效果[J].科技创新与应用，2017（17）：104.

[3]何鎏.电梯节能技术探讨[J].山东工业技术，2017（12）：93.

[4]王锡霞.中国电梯节能技术的现状与发展[J].山东工业技术，2017（12）：97.

[5]曹铭泽.浅论电梯节能的现状及发展途径[J].山东工业技术，2016（08）：78.