高新技術(shù)節(jié)能產(chǎn)品在電梯上的應(yīng)用
李靜航
(上 海邁客羅電機(jī)科技有限公司，上海200233)
節(jié)約資源是我國(guó)的基本國(guó)策。我國(guó)實(shí)施節(jié)約與開(kāi)發(fā)并舉，把節(jié)約放在首位的能源開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略。鼓勵(lì)和支持節(jié)能科學(xué)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和推廣，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。據(jù)資料介紹，我國(guó)僅三****以上的酒店，空調(diào)和電梯兩項(xiàng)耗電量就占城市耗電量的三分之一，電梯是現(xiàn)代建筑****的用電設(shè)備之一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，電梯的擁有量呈不斷上升趨勢(shì)，電梯的能耗也隨之不斷增高。因此，電梯節(jié)能降耗已引起社會(huì)各界的關(guān)注。開(kāi)展電梯的節(jié)能降耗工作已經(jīng)是大勢(shì)所趨，更是未來(lái)電梯行業(yè)的重中之重。
1我國(guó)電梯的現(xiàn)狀
有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)約有三分之一的電梯為交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速等老舊電梯；節(jié)能電梯不足總量的百分之l0；采用永磁同步拖動(dòng)技術(shù)的不足百分之5；應(yīng)用制動(dòng)電能回饋技術(shù)的不足百分之0．5。未來(lái)幾年我國(guó)電梯增長(zhǎng)率還將在百分之15以上。據(jù)美國(guó)和香港權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電梯耗電要占到大樓總能耗的百分之3～7；我國(guó)電梯的能耗相對(duì)來(lái)說(shuō)可能會(huì)更高一些，例如國(guó)內(nèi)的VVVF電梯統(tǒng)中大都采用能耗制動(dòng)方式，即通過(guò)外加制動(dòng)電阻的方法將電能消耗掉，降低了系統(tǒng)的效率。
2電梯節(jié)能技術(shù)
開(kāi)展電梯的節(jié)能降耗工作，有以下幾種節(jié)能技術(shù)。
(1)改進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)，使電動(dòng)機(jī)能完全發(fā)揮其功率又不過(guò)多消耗電能。
(2)采用電能回饋器將制動(dòng)電能再生利用電梯作為垂直交通運(yùn)輸設(shè)備，其向卜運(yùn)送與向下運(yùn)送的工作量大致相等，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通常是工作在拖動(dòng)耗電或制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)下。當(dāng)電梯輕載上行及重載下行以及電梯平層前逐步減速時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下。此時(shí)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，過(guò)去這部分電能要么消耗在電動(dòng)機(jī)的繞組中，要么消耗在外加的能耗電阻上。前者會(huì)引起驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，后者需要外接大功率制動(dòng)電阻，不僅浪費(fèi)了大量的電能，還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致機(jī)房升溫。有時(shí)侯還需要增加空調(diào)降溫，從而進(jìn)一步增加了能耗。利用變頻器交-直-交的工作原理，將機(jī)械能產(chǎn)生的交流電(再生電能)轉(zhuǎn)化為直流電，并利用一種電能回饋器將直流電電能回饋至交流電網(wǎng)，供附近其他用電設(shè)備使用，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)消耗電網(wǎng)電能下降，從而使總電度表走慢，起到節(jié)約電能的目的。目前對(duì)于將制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)輸出的電能回饋至電網(wǎng)的控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟，據(jù)介紹，用于普通電梯的電能回饋裝置市場(chǎng)價(jià)在4千～1萬(wàn)元，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電百分之30以上。
(3)更新電梯轎廂照明系統(tǒng)，使用LED放光二級(jí)管，代替原先照明燈具，可節(jié)約照明用量百分之90左右，并大大提高燈管壽命。
(4)采用先進(jìn)電梯控制技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化控制來(lái)實(shí)施更好的技術(shù)支持和能源分配。
3電梯節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，電梯耗電主要在電動(dòng)機(jī)上，約為電梯耗電的百分之70。因此，對(duì)電梯電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造或節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用為重要，也是電梯節(jié)能的主要應(yīng)用空間。
3.1新電梯的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
采剛永磁同步拖動(dòng)于制動(dòng)電能回饋技術(shù)將打破傳統(tǒng)的無(wú)齒輪電梯，將比傳統(tǒng)電梯平均節(jié)電百分之30左右。這將是電梯能耗的一個(gè)歷史性的突破
3．2在用電梯的節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用
許多電梯仍是采用傳統(tǒng)的交流變極調(diào)速和交流調(diào)制調(diào)速技術(shù)。這部分電梯電能損耗極大，這些落后耗電電梯也給用戶(hù)增加了高昂的電費(fèi)，常引起用戶(hù)的不滿(mǎn)。對(duì)這部分電梯可提倡電梯節(jié)能技術(shù)的使用和改造舊電梯的控制系統(tǒng)，改造電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，采用先進(jìn)的變頻控制技術(shù)和永磁同步電機(jī)呵節(jié)能百分之30～百分之50左右，同時(shí)再采用能量反饋技術(shù)可高達(dá)百分之70，若全國(guó)按占l／3總量老舊電梯計(jì)30．63萬(wàn)臺(tái)，按每臺(tái)平均節(jié)能百分之30計(jì)算，每臺(tái)／年節(jié)約O 864萬(wàn)kW／t1計(jì))，舊梯改造全國(guó)每年節(jié)約26.46億kW／h，(按每千瓦時(shí)0.60元計(jì))節(jié)約15．87億元。同時(shí)還能有效提高電梯運(yùn)行的舒適感、穩(wěn)定性和安全性。
在用電梯大部分，大都采用了“交-直-交”變頻拖動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)是把電梯制動(dòng)工況產(chǎn)生的電能整流為直流電，經(jīng)制動(dòng)電阻泄放，變?yōu)闊崮堋?yīng)用制動(dòng)電能回饋裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，就是把制動(dòng)電阻換成凹饋裝置即可。該裝置只有5根接線(xiàn)，其中2根接原制動(dòng)電阻的直流母線(xiàn)，另3根接三相動(dòng)力電源。將電機(jī)轉(zhuǎn)換到負(fù)載E的機(jī)械能反變換成電能回饋再生利用，使電動(dòng)機(jī)和負(fù)載在單位時(shí)
間內(nèi)消耗的電剛電能下降。
假設(shè)某大廈共8臺(tái)高層電梯，每臺(tái)電梯每月的原有用電量在2500kW／h左右；若安裝電梯節(jié)能產(chǎn)品后，每臺(tái)電梯每個(gè)月的用電量在1600 kW／h左右，每月實(shí)現(xiàn)的節(jié)電量在900多kW／h，那按照這樣計(jì)算，將在24個(gè)月內(nèi)就呵收回成本。
我們將德國(guó)Energie kontrolle(EK)節(jié)能技術(shù)運(yùn)用于電梯節(jié)能方面，開(kāi)發(fā)的EK系列自控型
電能同饋器、EK牌節(jié)能計(jì)量器、太陽(yáng)能專(zhuān)用能饋并網(wǎng)器、正弦波能饋放電器等節(jié)能產(chǎn)品為大眾市場(chǎng)所青睞。其中EK電能回饋裝置為例可以將變頻器直流環(huán)節(jié)的電源，變換成一個(gè)和電網(wǎng)源同相位的交流正弦波，把電能反饋回電網(wǎng)，再生利用。豐電路采用IGBT功率模塊，經(jīng)性能可靠的驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT功率單元的開(kāi)通、關(guān)斷，電流指令發(fā)生器產(chǎn)生和回饋能量成正比的正弦波電流信號(hào)，使回饋電網(wǎng)的電流也是正弦波，并采用了可編程邏輯器件，具有極強(qiáng)的抗干擾能力。
EK電能回饋裝置和變頻器配合使用，當(dāng)電梯在不平衡運(yùn)行或減速制動(dòng)停車(chē)時(shí)，變頻器將機(jī)械能產(chǎn)生的交流電(再生電能)轉(zhuǎn)換為直流電，EK電能回饋裝置則將直流電能直接回送給交流電網(wǎng)，供附近其他用電設(shè)備使用，使電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在單位時(shí)間消耗電網(wǎng)電能下降，從而達(dá)到既能快速制動(dòng)又能有效節(jié)約電能的目的。
EK電能回饋裝置能把百分之97的再生電能回饋電網(wǎng)，內(nèi)部已經(jīng)安裝有電磁和噪聲濾波器等，滿(mǎn)足電磁兼容和安全性要求，可直接和工頻．380伏電網(wǎng)駁接使用。對(duì)于高速、高層或使用頻繁的電梯，節(jié)電效果更加明顯。
EK電能回饋裝置相當(dāng)于在電梯機(jī)房控制柜里建起一座綠色發(fā)電廠，發(fā)電效果十分明顯，一般發(fā)電率可達(dá)百分之15-百分之5l，初步預(yù)算一臺(tái)商務(wù)樓用電梯采用EK電能回饋裝置的年發(fā)電量可高達(dá)10000度隊(duì)上，以15年的使用壽命計(jì)算，總計(jì)該臺(tái)能發(fā)電150000度以上。此外，加裝此設(shè)備后，由于無(wú)電阻等發(fā)熱元件，電梯機(jī)房的溫度下降，電梯機(jī)房無(wú)須再用空調(diào)、風(fēng)機(jī)降溫，可以節(jié)省機(jī)空調(diào)的耗電量，每年的間接節(jié)電又可達(dá)45000～100000度。期間，所節(jié)約的空調(diào)、風(fēng)機(jī)和電阻的購(gòu)置和更新費(fèi)用大大超過(guò)購(gòu)置一部EK．電能回饋裝置的支出，這就等于電梯是零投入節(jié)電。
以商業(yè)的角度來(lái)看，EK電能回饋裝置以是說(shuō)是將節(jié)能做到最根本了。
4電梯節(jié)能降耗工作的新機(jī)遇
4.1節(jié)能法的實(shí)施給電梯節(jié)能降耗工作提供法律支持
《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》規(guī)定：“國(guó)家實(shí)行有利于節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的產(chǎn)業(yè)政策，限制發(fā)展高耗能、高污染行業(yè)，發(fā)展節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)業(yè)”、“國(guó)家鼓勵(lì)、支持節(jié)能科學(xué)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、示范和推廣，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步”。《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》規(guī)定：對(duì)高耗能的特種設(shè)備，按照國(guó)務(wù)院的規(guī)定實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管。
4．2安全與節(jié)能并舉成為電梯管理的新舉措
國(guó)家質(zhì)檢總局已明確將采取制訂規(guī)范、明確指標(biāo)、逐步更新、逐年推動(dòng)的策略，逐步提升電梯節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用范圍，力爭(zhēng)用5～l0年的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能技術(shù)的普遍應(yīng)用。
5電梯節(jié)能降耗市場(chǎng)潛力巨大
近年，由于國(guó)際、國(guó)內(nèi)能源日趨緊張，能源價(jià)格也一路飆升，國(guó)內(nèi)電價(jià)也漲了不少，甚至在許多時(shí)間，特別是用電高峰許多城市采取了拉閘限電，影響企事業(yè)單位的正常工作，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，而如果在全國(guó)90萬(wàn)臺(tái)電梯全部開(kāi)展用電節(jié)能降耗工作，按每臺(tái)電梯節(jié)能百分之30，那將是一個(gè)很大的數(shù)字，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
5.1良好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的市場(chǎng)給電梯節(jié)能降耗工作帶來(lái)強(qiáng)大動(dòng)力
據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在相同的測(cè)試方法下，交流雙速電梯每噸·千米耗電量為8．30～8．76度；ACVV調(diào)速電梯每噸．千米耗電量為5．Ol～5．28度；VVVF有齒輪電梯每噸．千米耗電量為1．67～3．46度；VVVF無(wú)齒輪電梯每噸·千米耗電量為1．05～2．27度。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，完成相等的運(yùn)送量，不同的電梯的耗電水平相差可達(dá)8倍，如果加上電能回饋裝置的影響，差距會(huì)更大。一位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)一個(gè)電視塔在用的4臺(tái)電梯進(jìn)行了耗電計(jì)算，這4臺(tái)電梯已經(jīng)使用了十幾年，采用的是老式的進(jìn)口直流電梯，一個(gè)月的電費(fèi)高達(dá)數(shù)十萬(wàn)元。如果采用先進(jìn)的節(jié)能電梯，5年時(shí)間節(jié)約的費(fèi)用就足夠更換全新的節(jié)能電梯了，可見(jiàn)電梯節(jié)能降耗工作的廣闊前景。
5.2開(kāi)展電梯節(jié)能降耗的必要性
我國(guó)是一個(gè)耗能大國(guó)，同時(shí)還是一個(gè)能源利用率較低的國(guó)家，節(jié)約能源是一項(xiàng)利國(guó)利民的大事。根據(jù)國(guó)家特種設(shè)備主管部門(mén)近期的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)顯示，我國(guó)在用電梯約91．7萬(wàn)臺(tái)，每年新增電梯均在百分之15以上，2007年全國(guó)電梯耗電量約為262 9億kW／h。中國(guó)電梯協(xié)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，我國(guó)將在2010年成為世界節(jié)能電梯推廣使用最多的國(guó)家。國(guó)家有關(guān)部門(mén)也表示，將在一定時(shí)間內(nèi)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣節(jié)能電梯。若在新電梯產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用永磁同步電機(jī)、制動(dòng)電能回饋等節(jié)能技術(shù)，單機(jī)可節(jié)電約百分之30左右，全國(guó)僅新增電梯一項(xiàng)每年就可節(jié)電11．75億kW／h以上，再加上對(duì)在用電梯實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管，對(duì)高耗能電梯實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，采用先進(jìn)的變頻控制技術(shù)和永磁同步電機(jī)可節(jié)能百分之20～百分之45左右，如果采用能量反饋技術(shù)****可節(jié)能百分之70，若全國(guó)在電梯計(jì)91．7萬(wàn)臺(tái)，按每臺(tái)平均節(jié)能百分之30計(jì)算，每臺(tái)/年節(jié)約0．864萬(wàn)kW／h計(jì))，在用電梯改造全國(guó)每年
節(jié)約79．23億kW／h，新舊梯加起來(lái)可節(jié)能90．98億kW／h，如按每千瓦時(shí)O．60元計(jì)，全年可節(jié)約54．59億元，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
通過(guò)電梯節(jié)能技術(shù)的采用，不僅有效緩解每年國(guó)內(nèi)目益增長(zhǎng)的電力緊張局勢(shì)，更將是對(duì)社會(huì)的巨大貢獻(xiàn)。以能源再生技術(shù)為例，該技術(shù)能使電梯在下降的過(guò)程中將能量返回電網(wǎng)，進(jìn)入電能再生運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，這種“再生能源”的狀態(tài)使全球電梯市場(chǎng)節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用有了質(zhì)的飛躍。目前有些電梯通過(guò)能源再生驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制下，可比原先節(jié)約百分之70的電能。因此，電梯的節(jié)能降耗大有可為，前景十分廣闊。
隨著電氣行業(yè)的利益發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的革新、控制系統(tǒng)的飛躍給這行業(yè)帶來(lái)血多機(jī)遇，同時(shí)也面臨著更多的挑戰(zhàn)，如何在技術(shù)方面創(chuàng)新，同時(shí)又做到節(jié)能與和環(huán)境保護(hù)，這就是對(duì)商家的一大考驗(yàn)。運(yùn)用****的技術(shù)使之利國(guó)利民，才能在行業(yè)中馳騁下去。 |
