电梯文献综述

电梯文献综述 Last updated on the afternoon of January 3, 2021

文献综述

摘要随着社会经济的迅速发展，电梯节能已经成为社会关注的要点。本文针对电梯节能的国内外现状，分析了电梯节能存在的问题，同时给出了相应的解决方法，并在此基础上对电梯节能的研究方向进行了阐述。

一、电梯节能技术在国内外的现状

1、电梯节能技术在国外的现状

国外很多国家把节能战略放在国家能源战略的首位，在节能减排方面有很多成功经验。由于国情不同，不同国家能源政策的着眼点和倾向也不同。美国和欧盟能源需求大，对外依赖强，所以其能源政策的首要点都是提高能源使用效率。日本有《节能法》，但近来的本州岛附近发生强烈地震，并引发海啸，强震导致福岛第一核电站发生爆炸引发的核危机引起了各国的恐慌，再次提醒各国节能迫在眉睫。

世界电梯技术发展迅猛，从最早的交流双速电梯到20世纪90年代的变频技术。采用变频技术的空调器，节电效果比普通空调平均节电30%以上[2]，提高了能源的利用率。而电梯使用变频技术节能效果同样显着。此后，电梯技术发展到永磁同步无齿轮技术在中低速电梯中的使用，实现了电梯节能史上的一次飞跃。近几年来，随着无机房、小机房电梯的广泛应用，永磁同步电动机的无齿轮传动成为目前电梯行业的技术发展主要趋势。无齿轮传动电梯由电动机的输出轴直接与主机的曳引轮连接，不需要齿轮减速或其它减速机构，直接驱动电梯运行。这种传动方式具有传动效率高、噪音低、机械结构简单等特点，是目前电梯众多曳引传动方式中的最佳方案。永磁同步无齿轮技术是用电机在低转速时提供大扭矩，以此带来较大能量的节约，经测算，平均节能20%，最大40%。永磁同步电动机技术与计算机技术的应用为电梯发电节能装置的应用与推广提供了技术保障。电梯发电节能装置能有效的将中储存的电能反馈回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15％-40％。

2、电梯节能技术在国内的现状

就我国电梯节能技术而言，由于人口众多，能源紧缺，降低污染物的排放，重在简述创新。归根结底，减排意味着抑制能源需求的总账，但这未必导致经济产出大幅下降。截止2008年年底，全国在用电梯达115万台，且保持着每年20%的递增速度。按照公认的统计数据，每台电梯平均日耗电约40kW·h，则全国电梯每天耗电4600万kW·h，这个能源消耗是非常巨大的。目前，国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻

消耗电容中储存的电能的方法来防止电容过电压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境[4]。

我国以燃煤发电为主，节电即环保减排。以1台无齿型电梯为例，将载重量由1000kg改为800kg后，1年节电1311kW·h，取火力发电供电消耗煤标准煤/（kW·h）；燃料煤与标准煤的等热值重量比为:；燃料煤的含碳量、含硫量和灰分，分别按53%、1%、和20%；碳、硫和氧的原子量分别为12、32和16；按燃烧的化学反应式计算，则1年的环保减排量为：温室气体二氧化碳1320kg、导致酸雨的气体二氧化硫14kg和炉灰136kg。鉴于电梯的节能减排和效益潜力巨大，尤其是在用的电梯中，90%以上为非节能型电梯，故应实行用电的技术经济分析。

二、电梯节能技术存在的问题

当前电梯节能还存在很多问题尚待完善。

(一)曳引电机

1、目前曳引电机通常采用永磁同步电机，由于永久磁铁的位置必须与绕组磁场相对应。因此需要与之配套的专业变频器、编码器来跟踪磁极的相对位置才能发挥出最大效能，因此对变频器、编码器提出了更高的要求。

2、永磁同步电机的温升限度必须选在高限值。因为温度升高磁性递减(一般选F 级绝缘，温升限度105K)。

3、磁性材料温度系数大、居里点低、容易氧化生锈，温度达到居里点时，电机就会失去磁性(这将是非常危险的)。

4、永磁电机的振动、磕碰、不正确的拆装将会加速退磁。

5、永磁电机使用日久。永磁体剩磁会自然衰减。

6、永磁同步无齿轮曳引机是整体式结构。维修较困难，即便更换电机的轴承也要返厂解决。

7、由于永磁同步电机大量投入工业领域的时间尚短许多现场试用参数尤其是电机的使用寿命尚无定论。

(二)能量回馈装置

1、能量回馈装置采用变频器作为逆变环节，即使有电抗器、电容器、去噪等滤波环节.即使用双户WM脉宽调制，其波形也不免有些畸变用付里衰级数分解，其得到的波形虽然是以基波(正弦波)为主其中参杂着高次谐波(幅值很低)但仍与市电的线正弦波、频率（50Hz)是有微小差别的。目前回馈的能量中其电流谐波畸变约在5%-7%之间。这些高次谐波对市电、对电网及其用电设备都有不可忽视的影响，从而产生对电源、环境的污染电磁干扰(增加电机铁损、铜耗，提高电机温度等)。

2、能量回馈装置节电效果虽然明显但不易量化。因为电梯的耗电与电梯的运行工况有着密不可分的关系，即使是同一台电梯不同的时段、不同的客流量、不同的等待时间与运行时间、不同的负载率所产生的节能效果是不一致的，尤其是节电效果最明显的高速电梯一般分布在宾馆、酒店或高档写字楼，客流量恰恰是带有离散性和不稳定性。甚至电梯的安装、调试精度维护保养都会影响节能的效果，这就是节电率不统一的主要原因。

3、电梯能量回馈技术的利用场合一般来说，电梯额定速度越快、额定载重t越大、提升高度越高，节能效果越显着，收回成本也越早。相反，梯速越慢、额载越轻、提升高度越低节能效果则不明显，收回成本的时间相对较长。

以上这些应引起业界的进一步重视和完善.建议主管部门通过国家相关机构进行鉴定，拿出统一的令人信服的数据，并证明其控制在可以接受的范围之内。

三、电梯研究方向

1.电梯驱动系统节能

电动机拖动负载旋转运动即具备了机械动能，如果电动机曳引上、下运动的负载（如电梯，吊车，水库闸门等）又具备了位能。当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位能性负载下降运动时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能的目的。电梯发电节能装置能有效的将其中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。

2.调度控制算法

目前国内外的电梯调度算法，都是使电梯对任意请求做出立即反应，以最快速度将电梯调度到呼叫楼层，迫求侯梯人等待时间的最小化。因此，在传统电梯调度方式下，电梯载客率常较低，电梯调度算法在效率和能耗之间缺乏优化设计。为兼顾电梯服务效率和电梯节能，提出基于电梯等待时间（从电梯到达呼叫楼层至电梯启动的时间）的电梯节能新思想及技术：根据建筑客流特点，通过交通模式的自动识别以确定加不加等待时间并进行派梯，即在电梯高峰交通模式下不加等待时间，而在电梯非高峰交通模式下加入等待时间，从而提高电梯满载率，减小启停次数和运行里程，实现电梯节能。也可以通过配备电梯数量、方式合理选择，例如采用双轿厢或多轿厢等方式达到节能的目的。

3、绿色能源节能

随着油价、能源价格的上涨，现在对绿色建筑的需求越来越大。电梯的能源消耗基本占整个大楼整体电能的8%，作为一个单一的用电设备，这个也是非常大的比例。