浅谈电梯节能降耗技术

周口　牛继东

摘要 电梯作为高层建筑必不可少的垂直交通运输工具，在人们的生活中起着非常重要的作用，但同时电梯作为—种高耗能设备，又是高层建筑中仅次于空调的一大耗电设施。在能源紧缺的今天，节能环保尤其显得重要，因此本文对电梯节能展开讨论，分析了电梯节能技术。

1 引言

近几年来随着房地产的突飞发展，这也带动了电梯业的发展。在当代的生活中，电梯已经成为高层建筑必需的交通工具，除了对电梯功能的需求外，人们追求更多的是电梯的安全性与舒适感，然而很少有人去关心电梯的能耗问题，这使得电梯成为高层建筑中仅次于空调的第二大能耗设备。据有关数据统计，到2013年年末，全国电梯总耗电量达到500亿千瓦时以上，其耗电量是非常大的。研究电梯的发展历史可以发现，电梯控制系统从最初的直流控制到当今的永磁同步无齿轮控制，电梯技术的每一步发展都伴随着电梯能耗的降低，从这个角度来说，节能是电梯发展的必然方向[2]。虽然如此，当前电梯所采用的制动方式大多数仍为能耗制动，这样电梯所产生的再生能量通过制动电阻发热消耗掉，造成大量能源流失，增加了机房的温度，这不仅导致能量的二次浪费，而且还影响电梯的正常运行。因此，如何降低电梯的能耗，如何将电梯运行中产生的能量进行回收利用，已成为社会急需关心和了解的焦点。

2.电梯节能降耗技术研究

《中华人民共和国特种设备安全法》第七条规定：特种设备生产、经营使用单位应当遵守本法和其他有关法律、法规，建立、健全特种设备安全和节能责任制度，加强特种设备安全和节能管理，确保特种设备生产、经营、使用安全，符合节能要求。电梯作为八大类特种设备之一，其生产、经营、使用安全，必须要符合节能要求。因此，为了确保真正实现电梯的节能降耗目的，必须要从机械和电气控制两个方面进行节能。

2.1电梯机械节能分析

曳引式电梯的曳引机，通过曳引钢丝绳一头连接轿厢，一头连接对重装置，带动轿厢和对重上下运行。电梯的曳引机有有齿轮和无齿轮之分。

有齿轮曳引机通常通过减速箱来带动曳引轮运行，减速箱一般采用蜗轮蜗杆传动，减速比一般为35：2。无齿轮曳引机中间没有减速箱，以交流永磁同步电动机为动力，绕绳比通常是2：1或是1：1。

从电梯节能的角度分析，无齿轮曳引机要优于有齿轮曳引机，但是如果必须要采用有齿轮曳引机作为动力源时，要采用高效率的有齿轮曳引机。

2.1.1高效率有齿轮曳引机的应用

有齿轮曳引机按其主传动机构类型主要分为蜗轮蜗杆、斜齿轮式、行星齿轮式3种，蜗轮蜗杆传动其传动效率非常低，只有70%左右；行星齿轮式传动和斜齿轮式传动其传动效率较高，能达到90%以上，但因其要求齿轮加工精度高，成本高，所以其应用范围不广。

此外，有齿轮传动可以采用永磁同步电动机，这比交流异步电动机效率至少要高10%，这是针对有齿轮曳引机的节能改造。

2.1.2利用无齿轮曳引机的节能

永磁同步无齿轮曳引机技术最早是由通力电梯公司研制出来的，该技术是基于现代电力电子技术和矢量技术而发展起来的曳引技术，所谓矢量技术就是在低转速时，具有大转矩的技术。随着永磁同步曳引机成本的下降，其取代蜗轮蜗杆曳引机的趋势越来越明显。

永磁同步曳引机与有齿轮曳引机相比，有着无可比拟的优势。永磁同步曳引机无需从电网吸取无功电流，因此其功率因数相对比较高；永磁同步曳引机无需励磁绕组没有励磁损耗，因面发热少，效率高，可以提高20%40%。永磁同步曳引机采用转子磁场定向矢量控制，具有与直流电动机一样优良的速度、转矩控制特性，起、制动电流明显低于感应电动机，所需电动机功率和变频器容量都有所减小。

3.电梯电气控制系统的节能

电梯控制系统节能的方法有很多[3]，一是变频调速节能，二是利用回馈装置节能。

3.1变频调速节能方法分析

我国所使用的电网的频率为50HZ，所谓的变频调速节能，通常是指在50HZ以下的调速，也即通常所说的基频以下调速。

在基频以下的调速，也就是恒转矩下的调速，根据电动机原理，由T=9.55P/n可知，当转矩T保持不变时，功率P将随着转速n的变化一起变化，也即当n增大时，P也将增大，n减小时，P也将减小。

在电梯正常运行时，可以根据轿厢所载乘客的多少，由变频器输出相应的功能，也即，当乘客数量多时，控制变频器输出较大的功率，乘客数量少时，控制变频器输出较小的功率，从而避免了大马拉小车的现象发生，从而实现电梯节能的目的。

3.2利用回馈装置的节能方法分析

当曳引机拖动轿厢向下运行时，由于这时电梯所具有的势能（位能）将减少，根据能量守恒原理，减少的这部分势能被转换成了电能，也就是再生能量。当前电梯的控制系统大多数采用的是能耗制动方法把这部分再生能量通过发热消耗掉，白白的把这部分能量浪费掉了。据统计，消耗在电梯制动电阻上的能量占有电梯总用电量的25%～35%，如果能把这部分能量回收再利用，就可以达到节约电能的目的。利用回馈装置就能实现再生能量的回收和再利用，回馈装置能有效的将再生能量回收起来，或者回馈电网，或者供给周边其他用电设备使用，从而节约电网的能量，其节能效果还是十分明显的

4.总结

本文总结了当前电梯节能的几种方法，尤其是以变频器和能量回馈技术为代表的先进节能技术，能够显著也是降低电梯的能耗，创造可观的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]严兵弟.电梯节能技术分析与探讨[J].兰州：甘肃科技，2011.9，27（17）。

[2]白瑜峰.能量回馈技术在电梯上的应用分析和节能效果探讨[J].石家庄：科技风，2011，8。

[3]乐晓东.电梯节能与绿色环保技术探讨[J].南京：无线互联科技，2013，（2）。