摘要：目前，我国已成为全世界推广和使用节能电梯最多的国家。电梯节能成为电梯设计的主要方向。文章介绍了液压电梯中的能量回收技术，以供参考。
关键词：液压电梯；能量回收；节能
前言
随着现代社会的不断发展，电梯在生活中的应用频率也越来越高。电梯设计技术也要与时俱进，电梯节能便是电梯设计人员需要考虑的主要问题之一，如何更好地利用电梯中能量回馈，以及对电梯节能中能量回馈节能技术的有效运用，能给社会节约资源，为企业带来更好的社会效益和经济效益。
1 电梯节能的必要性
随着城市里的高楼大厦越建越多，电梯的使用也越来越多。有关统计表明，目前全国电梯已超过200万台，每天约有15.84亿人次乘坐电梯，但是，就目前实际情况而言，绝大多数电梯都不是节能型电梯，而且，那些在10年前安装的电梯，基本上都是属于严重耗电型的电梯。通过对宾馆、商用办公楼、很多机关大楼等建筑的用电情况进行了实际的调查与分析，得出了电梯的用电量大约和电梯机房制冷用空调的用电量持平，但是比照明和供水用电要大的多的结论。产生这样大的用电量的原因，通过计算分析，原来在电梯的工作过程中，电阻会产生非常高的热量，一般情况下温度都高达上百度。在如此高温环境下，电梯非常容易发生故障，所以，为了能够让电梯正常的投入使用，就需要安装较大排风量的空调机或风机，这些大排风量的空调机或排风机用电量是非常惊人的。甚至可以说，在有些地方用来降温的设备所使用的用电量，比电梯的用电量都要高很多，可见这样的能耗非常惊人，一部普通电梯每天用电大约在30～80度，按照每部电梯每天平均耗电50度、全国在用电梯数量200万部、每部电梯每年运行300天计算，我国每天电梯消耗电能约1亿度电，每年消耗的电能约为300亿度。全国每年电梯消耗的电能相当于大亚湾核电站25个月的发电量，可见电梯耗电之巨。因此，现实中电梯节能非常必要。
2 液压电梯的能量回收
2.1 电动机能量回馈
这种技术是将液压电梯轿厢及负载的势能在下降过程中经过液压油路转化为电能。在阀控节流调速液压电梯系统中，当轿厢负载在靠自重力下行时，从液压缸流出的液压油经过控制阀组后，不是直接返回油箱而是先经过液压马达（液压泵的功能在电梯下行时变为液压马达）后再回油箱，马达在液压油压力产生的力矩作用下带动与其同轴连接的电动机反转，这时电动机转入发电机状态运行，并产生制动转矩来平衡马达的力矩，于是电梯轿厢及负载的势能转化为电能反馈到了电网中。当然这样不仅使控制阀组结构变得复杂，更增加了电梯下行速度控制的难度，难以实现工程应用。液压电梯的变频调速技术是近些年来的新兴技术，此调速方式下电梯上行和下行电动机都工作。利用变频器输出频率和电压可调的三相交流电供给三相异步电动机，控制与泵/马达同轴相联的电动机的转速，改变泵/马达的输出流量，从而实现电梯的运行速度的调整和控制。由于电梯下行时泵/马达处于马达工况，所以电动机的转子转速超过定子旋转磁场的转速。电动机成为发电机，向变频器回馈电能。对于这部分再生能量，变频器的处理方式主要有两种：一是由变频器制动单元或外接的制动电阻消耗掉，这属于能耗制动的范畴，与普通阀控电梯类似，不能实现能量的回收；二是由变频器将电动机的再生能量回馈到交流电网。从而实现能量的回收，节省了能源，如图3所示。但如果要实现此项功能，变频器中必须拥有可逆式整流器或增加电能回馈逆变器以及其他一些电气附件，大大提高了电气系统成本，故目前很难实现大规模工程应用，一般仍采用制动电阻将电梯下行过程的再生能量消耗掉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2 电动机带飞轮存储动能
国外在20世纪70年代开始有在液压电梯系统中采用电动机带飞轮储能的专利。电梯上/下行周期中飞轮的连接与否由离合器来完成，电梯下行的速度靠阀控节流控制或改变电机转速控制，其速度控制方法与前面的电动机能量回馈技术中的基本一致，只是电梯下行的势能不是通过电动机回馈到电网，而是将能量储存在飞轮中。而且利用飞轮可以稳定电动机起动性能。实际上电动机带飞轮的结构在早期的电机调速技术中是标准的配置，主要原因是当时的交流电机调速技术水平比较低，电机起动冲击较大，大惯量的飞轮可以平滑电动机的起动速度曲线，后来由于电力电子技术的快速进步促进了交流调速技术的迅猛发展，飞轮的作用已经无足轻重了。
2.3 液压蓄能器储能
蓄能器在一般的液压系统节能设计中被广泛采用。以前液压电梯的能耗问题不为人们所重视，加上蓄能器在液压电梯中应用的一些技术难题，所以长期以来蓄能器在液压电梯中并没有得到应用。利用液压蓄能器将液压电梯下行过程的势能转化为压力能储存起来，在电梯上行过程将释放该压力能，不仅实现了能量回收，而且可以相对降低系统对电动机额定功率的要求。在能量转化过程中蓄能器产生的能量损失主要取决于温度变化过程，当温度趋于稳定一致时，其损失为零，因此液压蓄能器的能量损失是较小的。所以液压电梯中采用蓄能器来平衡负载，或回收能量的方案应该具有非常好的工程应用前景。
2.4 增加机械配重
模仿曳引电梯的配重结构，给液压电梯在井道中加配重是实现液压电梯能量回收利用的方案之一。其能量回收利用原理与前面的蓄能器节能方案一致，实际上液压电梯的蓄能器节能技术（液压配重技术）借鉴的也是曳引电梯机械配重节能技术。
由于配重结构抵消了液压电梯的一些优点（如井道结构不受力、井道面积小等），增加了井道结构的复杂性，提高了建筑成本，因此一直没有得到广泛应用。但从液压电梯节能的角度而言，此技术与液压电梯蓄能器储能方案一样具有良好的发展应用前景。
2.5 其他
将液压电梯下降回收的能量存储起来，在建筑物中其他需要热能的地方加以利用。在液压电梯工作过程中，由于油液的内部摩擦使油发热，特别是电梯下行过程中的能量大部分转化成了热能，使液压系统温度升高，为了保证电梯不间断地工作，应将油液用冷却系统冷却。冷却应在液压电梯油-水热交换器中进行。在热交换器中，充油的螺旋管由生活用水管的循环水进行冲洗，而加热的水可以用于其他生活需求（热水供给系统、取暖、加热游泳池等）。考虑到水和油回路中可能出现的泄漏，热交换器液压系统设有自动控制装置。
3 结束语
电梯节能技术的推广任务是艰巨的，但前途光明。利用电梯能量回馈技术对社会上老旧电梯特别是高校中使用频率较高的电梯进行电梯节电技术改造非常有必要。不仅符合我国节能减排的发展方针，降低大量的能源消耗，而且可以取得良好的社会效应和巨大的经济效益。
参考文献：
[1]徐兵，杨华勇.变频驱动液压电梯控制系统综述[J].中国机械工程，2001，09：122-126+8.
[2]林建杰.液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究[D].浙江大学，2005.
[3]高宏伟.基于能量回收的节能型电梯液压系统研究[D].河南工业大学，2012.
[4]韩长仪.液压系统节能方法基础研究[D].东北大学，2010.
论文作者:袁志彬
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
标签：电梯论文; 液压论文; 能量论文; 电动机论文; 蓄能器论文; 节能论文; 飞轮论文; 《电力设备》2017年第19期论文;