电梯节能技术的运用与推广研究

摘 要：电梯节能技术是特种设备节能领域的研究重点，尤其对我国节能降耗工作的推进具有重要意义。虽然针对电梯节能我国已经出台了相应的法规政策，但电梯节能技术的实际运用与推广还有很长的路要走，因而继续加强对当前电梯节能技术的研究是十分必要的。基于此，简单介绍了当前我国电梯节能系统发展现状及其技术创新，进而对电梯节能技术的具体运用展开了讨论，希望能够为电梯节能技术的推广普及和发展提供参考。

关键词：电梯;节能技术;降耗;电能回馈技术

1 电梯节能系统及其技术创新

电梯节能系统主要是通过一定技术手段使电动机输出的能量被充分利用，以达到减少电能消耗的目的。具体而言，電梯在负载情况下是通过电动机的曳引作用完成上下动作，在此过程中电梯会产生位能。在电梯负载降低时，机械位能能够被释放并再次变成电能，以实现电梯的节能效果，有助于解决电梯耗电过多的问题。目前，电梯节能领域已经有多项技术，其中较有创新性的是永磁同步拖动与制动电能回馈技术。该技术是运用了能源再生技术，使传统的节能变为造能，使得电梯节能技术研究进入了一个全新阶段。根据相关实验数据显示，制动电能回馈技术的平均节电率约为30%，如果全面推广应用该技术，将为国家节省相当可观的电能资源。另外，电能回馈技术可以与其他节能技术同时使用，例如在老旧电梯改造中可以先利用变频控制技术与永磁同步技术节能，然后再运用电能回馈技术，不仅可以使电梯的节能效率进一步提升到70%，还能够提高电梯运行的稳定性与安全性，为人们提供更好的服务。

2 电梯节能技术的具体运用

随着人们对电梯节能技术的不断研究，目前已经有多种技术被应用于电梯节能改造中，除了上述创新技术外，还有梯控节能技术、机械传动与曳引节能技术以及绿色能源技术等。可以说当前的节能技术已经基本可以满足电梯节能与造能需求。

2.1    梯控节能技术的具体应用

梯控节能技术就是指通过对电梯运行方式的合理调控，达到减少能源消耗的目的。目前梯控节能技术的控制形式主要有3种，即并联控制、梯群程序控制以及梯群智能控制。随着现代科技的发展，梯控的智能化程度也将越来越高。

并联控制通常应用于2～3台电梯的控制中。该操控方法需要在电梯共用层部分站外设置一个召唤按钮，在电梯没有运行任务时其中一部电梯将停于基站，另一部则停于预设楼层。在有运行任务时，停于基站的电梯将运行至相应楼层，而另一部则下降至基站。该控制方式的最大特点在于提升电梯运行效率，从而变相达到节能目的。

2.2    再生电能回馈技术的具体应用

在变频调速式电梯的运行中会产生大量的机械位能，这种机械位能如果能够得到合理利用，将会极大提升电梯的节能性。针对这一问题，人们研究出了再生电能回馈技术。该技术是基于电梯在运行至指定楼层时速度会减慢，这个过程中电梯产生的机械位能会得到释放，此时如果运用变频器再生电能回馈技术就可以将释放出的位能重新转变成电能用于维持电梯运行。该技术的具体实现过程为：（1）变频器将电梯机械位能转化成其他能量并在直流母线回路电容中加以储存;（2）运用有源逆变技术将存储的能量转换为和电网频率、相位一致的交流电并使之回馈到电网中。通过该技术的应用，能够为电梯带来16%～40%的节能效率，且其回馈的电能将随着电梯运行速度的提升、负载的增大以及高度的增加而不断增多。

2.3    电梯电动机设计中的节能技术运用

电梯运行中的主要能量消耗部位就在电梯的电动机，所以要提升电梯节能性就应该从源头进行科学设计，以便从根本上解决电梯能耗过大的问题。目前电梯电动机的设计制造中节能效果较好的技术是永磁同步驱动技术。该技术的基本原理是通过在电动机转子表面增加永磁铁使其能够在电源恒定情况下以恒定速度运转，能够减少电动机工作时的电能需求量，达到节能效果。目前，由永磁同步驱动技术研制出的永磁同步无齿轮马达曳引机在实际使用中表现出了出色的性能，同时不再需要传统电梯中沉重的减速箱，使电梯的传动效率大大提升，最大程度上减少了电能消耗。

2.4    绿色可再生能源技术的具体运用

为了实现节能降耗目标，我国在各个领域中都开始广泛推广新型绿色可再生能源，如太阳能、潮汐能、地热能等的应用越来越普及。为此，在电梯节能中探索绿色可再生能源技术也能够起到良好的能源节约效果。例如，对于一些高层建筑，可以通过在楼顶安装太阳能装置，将太阳能转化为支持电梯运行的能量，从而实现对可再生能源的充分运用。此外，在运用太阳能的过程中，由于其能量只能在白天收集，所以必须采取必要措施对太阳能进行储存，以实现对太阳能的最大化利用。而随着绿色再生能源技术的不断发展，还有更多技术将被应用于电梯节能中。因此，电梯节能领域应进一步加大对各种绿色能源技术开发运用的研究和实践探索，从而使电梯节能技术的水平得到不断提升。

3 电梯节能技术的能效分析

为进一步了解电梯节能技术在实际运用中的节能效果，本文结合我国某地电梯节能改造工作进行了电梯节能技术能效测试。

3.1    能效测试基本情况

此次能效测试采用的设备为电梯能效测试仪，测试载荷的方法为空载法。测试期间电梯运行方式为全程直驶3回合，并在端站开关门。测试中的相关技术标准参照《电梯能源效率评价技术规范》（DB33/T 771—2009）。

3.1.1    电梯A的节能改造情况

电动机额定电流：23 A;提升高度：14.4 m;改造前：交流双速;改造后：变压变频调速。

3.1.2    电梯B的节能改造情况

电动机额定功率：11.7 kW;提升高度：12.1 m;改造前：变压变频调速;改造后：加装ERB装置实现电能回馈。

3.2    测试结果分析

电梯A节能改造前后的运行电流情况分别如图1、图2所示。

从图1、图2中可以看出，电梯A改造前的启动电流最高可达到额定电流的4倍，而改造后电梯A的尖峰电流消失。同时改造后电梯A的电能损耗较改造前降低了20%以上。

電梯B节能改造前后的运行功率情况分别如图3、图4所示。

从图4可以看出，电梯B在加装能量回馈装置ERB后，其空载上行过程中电动机处于发电状态，使得其综合能耗较改造前显著降低，这说明能量回馈节能技术的实际应用效果十分突出。

4 大样本量测试

本文在对上述改造后的变压变频调速电梯和能量回馈电梯进行测试后，又进一步进行了大样本量的测试对比工作，以确定采用不同技术的电梯实际能效情况，以提升测试数据的科学性。

测试中选择交流变极调速电梯、交流调压调速电梯、变压变频电梯和能量回馈电梯各50台进行测试并对测试结果进行了统计汇总，结果如表1所示。

从表1可以看出，4种电梯运行能耗由低到高排列依次为：能量回馈电梯<变压变频电梯<交流调压调速电梯<交流变极调速电梯。

此外，我们通过对大样本量电梯待机能耗的检测进一步发现，在额定起重量、额定速度、调速方式等参数相同或基本相同时，带有自动休眠功能电梯的待机能耗要较不带有自动休眠功能电梯节省待机能耗60%左右。

综上，在电梯节能技术推广运用中应尽可能选择能耗更低的技术，同时还应尽可能为电梯增加自动休眠功能，以此最大限度地减少电梯能耗。

5 结语

虽然当前电梯节能技术研究与运用已经取得了一些成果，但电梯节能技术的运用与推广任务仍十分艰巨。这就要求我们在电梯设计制造和老旧电梯改造中要牢固树立节能理念，根据实际情况积极运用各种节能技术，同时加大对电梯节能技术的推广力度，以此推动我国电梯节能技术的不断普及，进而为我国节能降耗提供强劲助力。

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收稿日期：2019-12-20

作者简介：欧哲（1973—），女，广东人，硕士，电气高级工程师，研究方向：自动控制技术。