電梯節(jié)能中能量回饋技術的定位
發(fā)布日期:
2018-08-29

  電梯節(jié)能設備供應商提醒您:近幾年來,電梯的保有量增長迅速,年均增長速度超過15%,提高了人民生活質量。而電梯作為一種輔助運輸工具,為乘客提供便捷服務;電梯是建筑物中耗電量較高的設備之一,其用電量已超過空調的用電量,在建筑內(nèi)所有用電設備中用電量占比居前,所以行之有效的節(jié)能方式運用,將為用電量的減省出一份力。


  電梯運行原理


  現(xiàn)代的商業(yè)建筑越來越高,電梯的作用也越來越不可或缺,以曳引機為動力,帶箱體上下運行,用于多層建筑乘人或載運貨物。主要由曳引機、導軌、對重裝置、安全保護裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、操縱廂、轎廂、轎頂檢修盒、層門與廳門、鋼絲繩、外呼面板等組成。利用鋼絲繩穿插繞著曳引輪和導向輪,兩端分別連接對重端和機房工型承重梁固定架上,再通過鋼絲繩與曳引輪、導向輪間的摩擦傳動,電動機驅動曳引輪使轎廂延著導軌上下移動。具有安全可靠、乘坐舒適、平層準確和噪音小等特點。在實際使用過程中,電梯用電量較大的運行工況是:轎廂超過80%載重上行和轎廂低于20%載重下行;而在轎廂輕負載上行和滿負載下行時,會產(chǎn)生大量的機械動能,通過制動電阻轉化為熱能消耗掉,對機房環(huán)境和電梯控制系統(tǒng)等帶來不利影響。能量回饋技術的轉化應用,得靠一種性能可靠的能量回饋器體現(xiàn):通過能量回饋器將運行中產(chǎn)生的機械動能轉變成再生電能,再將這部分再生電能反饋到電網(wǎng),供電梯或其他電氣設備使用。


  能量回饋技術運用原理


  (一)能量回饋技術的節(jié)能原理。電梯開始使用至今,節(jié)能技術的應用始終貫穿于電梯發(fā)展中,有曳引機技術的節(jié)能、驅動控制系統(tǒng)的節(jié)能、能量回饋系統(tǒng)的節(jié)能。當電梯無負載上行或轎廂超過80%載重下行時,電梯處于發(fā)電狀態(tài),將機械勢能轉化為電能。電梯要達到節(jié)能的成效,是把電動機在發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能利用起來。現(xiàn)在的大多數(shù)電梯采用能耗制動方式,即外接制動電阻將電能消耗掉,會使制動電阻迅速升溫冒煙甚至發(fā)紅,致使機房環(huán)境溫度升高,長時間會影響機房內(nèi)其他設備的正常運行。因此,如果將電梯運行時產(chǎn)生的能量,通過能量回饋裝置回饋到電網(wǎng)中,這就體現(xiàn)出其設計的意義;一般節(jié)電率可達25%~45%。此外,由于無制動電阻等散熱元件,機房溫度下降,可以減少機房空調的制冷運行時間,間接減少了空調的用電量,可認為是另一種節(jié)能方式。


  (二)能量回饋技術的運用原理。能量回饋器是運用能量回饋技術設計,專用于變頻調速控制的電梯使用,是變頻器制動單元專業(yè)化的一種產(chǎn)品;其主電路由IGBT模塊、保護器、LCL濾波電路、整流橋、熔斷器等電子元件組成(如右圖),其中關鍵元件是IGBT模塊,由絕緣柵雙極型晶體管芯片與續(xù)流二極管芯片通過特定的電路橋接封裝而成的模塊半導體產(chǎn)品;保護器是保證電梯節(jié)能系統(tǒng)安全運行必不可少的元件;LCL濾波電路則由濾波電感和電容組成,能夠有效阻止高次諧波進入電網(wǎng),進而提高能力回饋器的電磁兼容性能。此外,由單片微機、可編程門陣列FPGA、外圍信號采樣器等組成的控制電路,確保能量安全可靠的回饋到電網(wǎng)。電梯專用能量回饋器原理圖如國內(nèi)某科技公司技術生產(chǎn)的新型電梯專用能量回饋器,采用全數(shù)字化DSP中央處理器,穩(wěn)定性能好、抗干擾性能強;自診斷技術確保輸出三相電壓穩(wěn)定無波動,使變頻器安全運行不受影響;控制方式包含:PWM電流跟蹤控制技術、直流側電壓平衡控制技術、坐標變換矢量控制技術、瞬時電流檢測技術;工方式為逆變回饋:將變頻器的直流母線電壓逆變成與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電壓,再經(jīng)濾波處理接入電網(wǎng),實現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)的目的,回饋有效成功率95%。在高層建筑、使用頻繁的工況下,節(jié)能成效會更顯然。此款新型能量回饋器有一特點特別說明一下,即具有電壓自適應穩(wěn)固控制回饋功能,可抑制驅動電梯的變頻器對電網(wǎng)的高諧波干擾,使電梯在電網(wǎng)電壓波動較大的時候能正常運行,在現(xiàn)實中價值突顯。


  (三)能量回饋器節(jié)能試驗數(shù)據(jù)。為了直觀的反映電梯在使用能量回饋器比使用制動電阻節(jié)能,我們在同一臺電梯上對不同載重工況下進行了能耗測量(永磁同步電動機)。電梯工況參數(shù)表電梯在配置能量回饋器和制動電阻兩種工況下,分別在0%、20%、40%、60%、80%、100%的額定載重情況下進行運行測試:電梯從最底層運行到最頂層,然后正常開關門,再從最頂層運行到最底層,累計600次運行,每種載重上下運行各50次,求平均值),采用專用功率測試儀器對電動機的功率進行測量。


  電梯能量回饋技術是一項節(jié)能效果明顯的節(jié)能技術,尤其適用于高層建筑、運行頻率高的乘客電梯。在實踐運用中,能量回饋器具有改善機房環(huán)境延長電梯設備使用壽命;運行范圍寬,可與不同品牌不同等級的變頻器配置使用;節(jié)能功效突顯,節(jié)電率可達25%~45%;提升電梯制動性能和舒適感等等優(yōu)點,應用前景非常廣闊。


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