王冲富 李科 王葛
浙江省特种设备检验研究院 浙江 310000
摘要：社会的快速发展，促进了我国建筑行业的长足稳定发展，电梯设备作为现代建筑的标配，应用越来越广泛，电梯设备运行需要电能作为支持，所以电梯设备耗能还是非常大的。节能减排是现代社会发展的主题口号，所以电梯设备的节能效果也受到越来越大的关注。如果在保障电梯设备良好运行的情况下，减少电能的使用，防止不必要的能源消耗的情况产生。电梯能源回馈装置在促进电梯设备节能中的应用中发挥着重要的作用，能够有效的提升电梯运行设备，减少电能损失。鉴于此本文围绕电梯能源回馈装置的应用以及应用效果展开了一系列的分析，首先就电机拖动系统节约电能的途径进行了分析，然后分析了电梯能量回馈原理，接下来就电梯能量回馈的节能效果进行了分析，最后分析了能量回馈技术在电梯中的应用，对于提升电梯运行设备的稳定性，保障电梯制造行业健康稳定发展有一定的借鉴意义。
关键词：电梯；运行；能量回馈；装置；应用；效果分析
1.前言
时代是不断向前发展的，经济水平也在不断提升，电梯设备在现代社会中发挥着重要的作用，其应用也是越来越广泛，随着电梯设备应用数量越来越多，电梯设备的耗能也越来越多，所以做好电梯设备运行过程的节能操作意义重大，能够充分发挥电梯设备的优势，给人们的生活以及工作带来极大的便利，促进电梯设备社会价值以及经济价值的充分体现。
2.电机拖动系统节约电能的途径
一类是提高电机拖动系统的运行效率，如电梯曳引机采用变频器调速取代异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。第二类是将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，以达到节约电能的目的。目前，在用的电梯中大部分是使用变频器驱动电机的方式，而能量回馈则可以在变频电机节能的基础上，进一步节约能量。电梯在运行过程中，电机有耗电和再生发电2种状态，当电梯空载（轻载）上行或者满载下行时电动机由需要消耗电能转为发电状态。在系统设计时是通过电动机可以将这一运动过程的机械能转换成电能存储在变频器内部的大电容中，再通过外置制动电阻将这些能量以热能的方式消耗掉，同时控制柜的温度也会因此上升，造成系统效率低，环境温度过高等问题。
3.能量回馈的原理
采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能，电梯达到目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外，电梯还是一个势能性负载，为了均匀拖动负载，电梯由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%时，轿厢和对重平衡块才相互平衡；否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。电梯运行中多余的机械能（含势能、动能），通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，一般是通过外置制动电阻及时释放电容器储存的电能。能量回馈用于电梯，就是将电梯的这些再生电能转化为直流电，再利用电能回馈器将直流电电能回馈至交流电网，供附近其他用电设备使用，使电力拖动系统在单位时间内消耗电网电能下降，起到节约电能的目的。
4.电梯能量回馈的节能效果
电梯运行中的耗能和发电两种状态，从理论上讲各占50%，考虑设备本身损耗以及能源利用率，回馈电能可达到耗电量的15%~45%。对于速度越高、载重越大的电梯，省电效果越好。同时，通过外置制动电阻消耗的能量大为减少，电梯系统发热量降低，安全性提高，维护工作量减小，大大降低电梯控制系统的故障率，延长使用寿命；也意味着减少了需保持工作温度而带来的如机房加装空调等能源投入。笔者对某小区2台电梯，在相似的运行工况下、安装能量回馈装置前后，对其节能效果进行了测试。统计时长2个月，换算为日均耗电量进行比较。测试结果表明，不同电梯在不同工况下回馈的电量相差较大。能量回馈装置如应用在楼层较高、乘客上下频繁密集的电梯上，将会有更加理想的节电效果。
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5.能量回馈技术在电梯中的应用
5.1能量回馈技术在高速电梯以及超速电梯中的应用概述
高速电梯和超速电梯中由于所需要的制动力很大，而采用能量回馈技术可以为其提供良好的制动效果。因此从传统的外力制动技术来看，传统制动不适用于高速或者超高速运行的电梯。若将传统的外力制动技术应用于高速和超高速的电梯运行中，极易烧毁电容、破坏开关，甚者会对电梯系统造成损害，直接造成系统安全危害。因此，传统技术在制动效果上不能够满足当前快速运行的电梯系统，使用能量回馈技术将会成为日后高速电梯制动的最佳选择。
5.2能量回馈技术在高速电梯和超速电梯中的应用效果
能量回馈技术在高速电梯和超高速电梯中的应用主要是解决制动以及机械发热的问题，而在此应用过程中所产生的节能效果，仅仅是其附加效果。中低速电梯制动中采用传统技术完全能够实现，通常在中低速电梯的制动装置中选用传统的永磁同步无齿传动技术。高速电梯、超高速电梯在运动过程中由于制动会产生发热现象，因此在高速、超高速的电梯制动中选用能量回馈技术，可以达到电梯的制动以及散热效果，同时还可以有效的改善节能效果。
5.3电梯节能效果推广重要性
由于目前面临着能源严重缺乏的问题，尤其是电能在当前的社会发展过程中受到经济的制约。因此构建能源节约型社会变得越来越有必要。实现节能需要从各个方面都积极的应用节能理念，在电梯中采用能量回馈技术不仅绿色环保，而且对于高速电梯的制动具有很强的安全性保障。当前国家将能源节约放在了行政工作任务中，不断提出要构建起节约型政府、节约型产业的理念。同时，国家还制订了相应的政策机制来确保环保政策的开展和实施。估算200万台电梯，平均日运行时间为3h，且每个电梯的耗电量为15千万，那么一天所有电梯的耗电量为9000万度，则一年下来的耗能约为320亿度。此耗电量几乎等用于一个大城市的居民生活用电量的总和，如果采用能量回馈技术可以节约的年电量大约为130亿度。由此可见，采用能量回馈技术可以有效的改善环保问题，还能够保证电源侧的电流呈正弦波型，使电梯成为环保和绿色产品。
6.总结
综上所述，在电梯运行中借助能量回馈装置，能够起到良好的节能效果，特别是在高楼层和超高楼层中，电梯设备的使用尤为广泛。如果在保障电梯设备运行效率的同时，将运行成本进一步降低，发挥电梯设备的社会以及经济效益是需要重点考虑的。将能量回馈技术有效的运用到电梯制造领域，能够起到良好的节能效果，此外能量回馈技术还能够起到较强的抗干扰能力，保障电梯运行的稳定可靠性，防止电流出现回送的情况，当然想要进一步发挥能量回馈技术的优势，还需要不断研究，目前最为常见的变频调速系统是四象限行，实现了制动以及节能双重效果。
参考文献
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论文作者:王冲富,李科,王葛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/23
标签：电梯论文; 能量论文; 电能论文; 节能论文; 效果论文; 设备论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;