劉恒

摘 要：曳引電梯占電梯總量的很大一部分，其能耗的問(wèn)題一直受從業(yè)人員所關(guān)注，本文首先從電梯的能耗大背景所入手，介紹了高能耗的電梯所面臨的問(wèn)題。然后從每個(gè)系統(tǒng)的角度對(duì)曳引電梯進(jìn)行了能耗建模和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)的運(yùn)行以及匹配方面進(jìn)行了節(jié)能分析，在對(duì)有無(wú)能量回饋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與不同載荷下理論與實(shí)際的能耗進(jìn)行驗(yàn)證，最終得出了結(jié)論。

關(guān)鍵詞：能耗建模;能量回饋;節(jié)能分析

1 曳引式電梯能耗建模

如果要對(duì)電梯能耗進(jìn)行更好的建模，首先要了解電梯的能耗系統(tǒng)，其主要包括以下三個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)回路控制系統(tǒng)，曳引系統(tǒng)、電梯的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成的。具體的運(yùn)行環(huán)境可以大致分為樓層信息、客流分布和電梯速度、調(diào)度策略構(gòu)成。

1.1 電梯設(shè)備能耗模塊

針對(duì)單體的各個(gè)系統(tǒng)的能耗情況，其中曳引系統(tǒng)能耗模塊主要是由轎廂、鋼絲繩等構(gòu)成，這些部分均會(huì)引起能耗，可以對(duì)轎廂負(fù)荷載、外阻力電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出功率之間分析。下圖1為電梯系統(tǒng)與外部的能耗關(guān)系。

電梯設(shè)備能耗模塊按照耗能部件的組成及其工作特性劃分。

曳引系統(tǒng)能耗模塊主要包括：轎廂及其對(duì)重、補(bǔ)償電纜、鋼絲繩、導(dǎo)靴等。建模主要考慮轎廂負(fù)載所受的阻力及電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能耗模塊主要包括：電機(jī)調(diào)速方式和曳引機(jī)類型，建模主要考慮輸出力矩和轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的關(guān)系。

門機(jī)系統(tǒng)能耗模塊主要根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其工作方式， 建模得到門機(jī)系統(tǒng)單次開關(guān)門能耗。

控制顯示能耗模塊主要是指整個(gè)控制系統(tǒng)的電子模塊的能耗。其具體涵蓋：顯示方式、層站數(shù)、變頻器建模時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量其能耗。

其它系統(tǒng)能耗模塊主要依據(jù)具體通風(fēng)空調(diào)以及照明的情況，測(cè)量實(shí)際值。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，曳引系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是能耗建模的主要部分。

1.2 電梯運(yùn)行環(huán)境

為了分析每臺(tái)電梯的能耗對(duì)每臺(tái)電梯進(jìn)行建模分析就需要知道整個(gè)電梯的樓層數(shù)，建筑物的總高度，客流量，載荷情況、都會(huì)對(duì)電梯能耗大小造成影響。轎廂運(yùn)行速度，曳引系統(tǒng)、勢(shì)能變化的效率情況組成電梯速度模塊，再根據(jù)電梯速度模塊進(jìn)行分析，得出電梯能耗情況。

2 曳引式電梯的節(jié)能分析

結(jié)合上述電梯運(yùn)行環(huán)境的影響因素的分析，結(jié)合曳引式電梯的實(shí)際情況，為了更好的分析節(jié)能情況，測(cè)量節(jié)能效果，最終達(dá)到節(jié)能的目的。主要從以下幾個(gè)系統(tǒng)入手。

①對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要結(jié)合模型采用變頻調(diào)速方法選擇高效電機(jī)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能目的。從曳引系統(tǒng)來(lái)看，主要減少電梯重量策略，進(jìn)而提升滑輪組傳動(dòng)效率，達(dá)到節(jié)能效果。而在門機(jī)系統(tǒng)，則要選取電機(jī)驅(qū)動(dòng)門機(jī)。其他則可以選擇節(jié)能照明、節(jié)能顯示、節(jié)能待機(jī)等方式，達(dá)到節(jié)能的目的。

②電梯系統(tǒng)運(yùn)行。主要采用智能群控技術(shù)，對(duì)電梯調(diào)試。對(duì)不同的電梯則采用，綜合控制的方式，對(duì)成本進(jìn)行管控。定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)以減少因?yàn)檫\(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的能耗增加。

③建筑和電梯的匹配問(wèn)題。要根據(jù)建筑的具體情況，選取合適的電梯型號(hào)，切記避免型號(hào)不匹配的問(wèn)題，可以達(dá)到降低能耗損失的目的。

3 電梯能耗的實(shí)際驗(yàn)證

為了更好的對(duì)電梯的進(jìn)行節(jié)能分析，本實(shí)驗(yàn)選取電梯載荷為0%，20%，40%，50%，80%，100%，的條件下，分別在有無(wú)能量回饋裝置的情況下進(jìn)行理論與實(shí)際能耗的對(duì)比，以及誤差分析。如下表1。

δ=△/Lx100%。其中：

δ-相對(duì)誤差

△-|實(shí)際值-計(jì)算值|

L-計(jì)算值

從上表分析可得，有無(wú)能量回饋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電梯，其測(cè)量的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的載荷在100%的情況下相對(duì)誤差最小，可能由于曳引系統(tǒng)參數(shù)值的微小變化帶來(lái)的誤差，占整個(gè)能耗的比重較大，仿真能耗誤差也較大。

當(dāng)電梯在平衡載荷附近時(shí)，其平衡點(diǎn)附近，曳引系統(tǒng)參數(shù)值的微小變化帶來(lái)的誤差，占整個(gè)能耗的比重較大。當(dāng)電梯曳引機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，系統(tǒng)能耗制動(dòng)，此能耗的誤差主要在電梯啟停瞬間。由于當(dāng)時(shí)電梯在開關(guān)門、低速爬行、部分元器件等瞬間動(dòng)作。以上電梯能耗仿真結(jié)果誤差均在范圍之內(nèi)，表明該臺(tái)電梯能耗模型的測(cè)量準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)監(jiān)管部門對(duì)電梯能耗方面監(jiān)督力度在不斷增強(qiáng)，在這樣的大背景下，對(duì)電梯能耗建模進(jìn)行了研究。從各個(gè)系統(tǒng)對(duì)曳引電梯進(jìn)行了能耗建模和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)的運(yùn)行以及匹配方面進(jìn)行了節(jié)能分析，并進(jìn)行了曳引電梯的實(shí)際驗(yàn)證。最終得出了結(jié)論。希望能給相關(guān)人員提供幫助。

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