上海三菱電梯有限公司

隨著工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展，全球能源供求關(guān)系日趨緊張。作為耗電大戶的電梯，如果都改造或制造成節(jié)能型電梯，每年的節(jié)能效益將相當(dāng)可觀。而上海三菱電梯就是代表當(dāng)今節(jié)能水平的節(jié)能環(huán)保型電梯。

作為耗電大戶的電梯，目前全國(guó)在用的數(shù)量已達(dá)到60萬(wàn)臺(tái)以上。這些電梯中只有1.92%的電梯采用節(jié)能型的電梯曳引機(jī)（永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)），數(shù)量?jī)H約1.2萬(wàn)臺(tái)。特別是10年前安裝的電梯則基本屬于嚴(yán)重耗電型?？梢怨浪阋幌码娞莸暮哪芮闆r：以2004年在用的55萬(wàn)臺(tái)電梯計(jì)算，其中54萬(wàn)臺(tái)的電機(jī)功率均在11KW～27KW。假設(shè)平均每臺(tái)電梯耗電為15KW左右，電梯一天使用8小時(shí)，則耗電為6500萬(wàn)千瓦·時(shí)，再加上一些電梯全天開(kāi)啟及電梯控制照明的用電，每天耗電將近億千瓦·時(shí)，全年耗電約300億千瓦·時(shí)。若電梯平均能節(jié)能30%，那么，一年內(nèi)可以節(jié)電約90億千瓦·時(shí)。相當(dāng)于三峽電站2009年竣工后的一個(gè)多月的發(fā)電總量。在這種情況下，如何在電梯上考慮節(jié)約用電，緩解用電緊張已經(jīng)迫在眉睫。

1 變頻調(diào)速電梯的節(jié)能原理

眾所周知，電梯是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電梯的能耗主要取決于調(diào)速控制方式優(yōu)劣和所選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能。另外，先進(jìn)的電梯調(diào)配與管理方式，也能起到節(jié)能的作用。

1.1 電梯的調(diào)速方式，根據(jù)傳動(dòng)用電動(dòng)機(jī)采用電源的不同，分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩大類。直流調(diào)速由于其設(shè)備龐大，維護(hù)困難，將逐漸被淘汰出電梯領(lǐng)域。作為當(dāng)今主流的電梯交流調(diào)速技術(shù)，經(jīng)過(guò)了一個(gè)多世紀(jì)的漫長(zhǎng)歷程，大致可以分為變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速（ACVV）、變壓變頻調(diào)速（VVVF）等三個(gè)階段。變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等方式都屬于低層次、高能耗的技術(shù)。而變壓變頻調(diào)速技術(shù)屬于節(jié)能型先進(jìn)技術(shù)，它具有顯著的節(jié)能效果。以下按照電梯運(yùn)行的不同階段來(lái)分析變壓變頻調(diào)速電梯的節(jié)能性。電梯運(yùn)行可分為起動(dòng)、穩(wěn)速運(yùn)行、制動(dòng)三個(gè)階段。

1）起動(dòng)階段。ACVV電梯在工頻(50Hz)下起動(dòng)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)差大，轉(zhuǎn)矩特性差，造成了3～5倍于額定電流的起動(dòng)電流，而VVVF電梯由于在低頻條件下起動(dòng)，并且隨著電梯速度增大，頻率不斷升高，直至達(dá)到工頻，大大降低了起動(dòng)電流，降低了能耗。

2）穩(wěn)速段。ACVV電梯在穩(wěn)速運(yùn)行段所消耗的能量在滿載和半載上行的條件下與VVVF相近，在輕載上行時(shí)，由于倒拉ACVV電梯要從電網(wǎng)取得能量產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而VVVF電機(jī)工作在再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，完全不需從電網(wǎng)中獲得能量。

3）制動(dòng)段。ACVV電梯在制動(dòng)段一般采用能耗制動(dòng)方式，即從電網(wǎng)中取得能耗制動(dòng)電流，電流變成熱能消耗在電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，對(duì)于較大慣性輪的電機(jī)，能耗制動(dòng)電流可達(dá)到60～80A，電機(jī)的發(fā)熱也比較嚴(yán)重.而VVVF電梯在制動(dòng)段不需從電網(wǎng)中獲得任何能量，電機(jī)的超同步運(yùn)行使其處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，電梯系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能消耗在電機(jī)外部電阻上，同時(shí)也避免了制動(dòng)電流引起的電機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)算比較，采用VVVF的電梯，與ACVV調(diào)速電梯相比，節(jié)能達(dá)30%以上。同時(shí)可以最佳地利用電網(wǎng)的能量。VVVF系統(tǒng)還可以提高功率因數(shù)，降低電梯線路設(shè)備的容量和電動(dòng)機(jī)的容量20%。VVVF變頻調(diào)速電梯具有明顯的節(jié)能特性，代表了電梯調(diào)速的發(fā)展方向，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.2 電梯的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在交流調(diào)速方式下，可分為兩大類：第一類為交流異步電機(jī)+減速箱結(jié)構(gòu)；第二類為永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)齒輪曳引機(jī)。由于交流異步電機(jī)+減速箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，異步機(jī)的效率與減速箱效率的乘積約為0.6，而永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)齒輪曳引機(jī)的效率高達(dá)0.9以上，所以可以比交流異步電機(jī)+減速箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能30%以上。

2 上海三菱電梯的節(jié)能特點(diǎn)

上海三菱電梯有限公司自行開(kāi)發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各類節(jié)能電梯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于住宅、商務(wù)樓、酒店和各交通樞紐，其蘊(yùn)涵的技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

上海三菱電梯的節(jié)能特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）采用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的變壓變頻（VVVF）空間電壓矢量控制交流調(diào)速技術(shù)。VVVF交流調(diào)速電梯比常規(guī)的調(diào)速電梯（如ACVV交流調(diào)壓調(diào)速電梯）每臺(tái)能節(jié)省電量近50%。以1.75m/s、1000kg、18層站規(guī)格電梯來(lái)說(shuō)，平均每臺(tái)梯每年可節(jié)電達(dá)8760千瓦·時(shí)。

2）采用了永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)齒輪曳引機(jī)（即PM曳引機(jī)）技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的采用使得新型電梯比傳統(tǒng)的異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸輪蝸桿曳引機(jī)電梯系統(tǒng)節(jié)約電能30～50%。而且PM曳引機(jī)在日常維護(hù)時(shí)無(wú)須潤(rùn)滑油，節(jié)約了人力、物力。

3）電梯的PM曳引機(jī)小型化，輕型化。以11.7kW規(guī)格為例，整機(jī)厚度不超過(guò)320mm，重量約350kg，分別約為蝸輪蝸桿曳引機(jī)的1/4和1/2，大幅度減小了曳引機(jī)的體積和重量，從而減少了原材料的使用。

4）上海三菱電梯的小機(jī)房電梯，其機(jī)房的平面面積與井道截面一樣大，約為傳統(tǒng)的電梯機(jī)房面積的1/3到1/2，節(jié)省了建材及土地資源。

5）用VVVF矢量控制變壓變頻調(diào)速的無(wú)連桿門(mén)機(jī)，并采用速度、電流的雙閉環(huán)控制，不僅開(kāi)關(guān)門(mén)更平滑，維修更方便，而且更加達(dá)到了節(jié)能的目的。

6）采用了先進(jìn)的IPM功率模塊，IPM比先前技術(shù)的IGBT功耗?。撮_(kāi)關(guān)損耗?。档土四茉聪?，同時(shí)也節(jié)省了鋁制的散熱器材料。

7）采用了大規(guī)模ASIC電路和表面貼裝技術(shù)，極大地減少了雙列直插分立元?dú)饧氖褂?，在?shí)現(xiàn)相同功能情況下印板面積縮小（約只有原來(lái)的1/3），極大地減少了原材料的使用。并且同時(shí)又降低了器件的功率損耗。

8）上海三菱電梯是全電腦微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制，所以故障率非常低，為客戶減少了大量的維修人力、物力，取得了可觀的節(jié)能效應(yīng)。

9）采用了改進(jìn)設(shè)計(jì)的部件，如安全鉗，從而使原材料消耗降低10%以上。

另外，上海三菱的菱云LEHY系列電梯還具有許多電梯節(jié)能功能，如：

1）應(yīng)用了專家系統(tǒng)、模糊邏輯和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制的電梯群控調(diào)配系統(tǒng)，極大地提高了電梯群控系統(tǒng)的效率，不僅縮短了乘客候梯時(shí)間30%以上，而且減少了電梯啟動(dòng)、運(yùn)行次數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能30%以上。

2）LEHY電梯有轎廂照明自動(dòng)熄燈和風(fēng)扇自動(dòng)停止的選擇功能，即：電梯在休眠時(shí)（沒(méi)有乘客需要服務(wù)時(shí)），將轎廂照明和風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)省大量電能的目的。

3）電梯的層站及操縱箱顯示在電梯不服務(wù)時(shí)，能夠自動(dòng)變暗或熄滅，以節(jié)省電能。

通過(guò)眾多的節(jié)能措施和方法，上海三菱電梯充分體現(xiàn)了其節(jié)能優(yōu)勢(shì)，榮獲了“上海市節(jié)能產(chǎn)品”稱號(hào)。