曳引驱动电梯的能耗建模及节能分析

彭辉

(广东省特种设备检测研究院惠州检测院,广东 惠州 516001)

曳引驱动电梯作为现代建筑中最主要最常见的一种电梯类别，主要就是通过曳引系统完成电梯的正常升降。曳引驱动电梯在运行过程中会耗费大量的能源，加强对曳引驱动电梯的能耗研究是提升电梯设计质量的重要措施与手段。以下主要综合曳引驱动电梯的状况对能耗构建进行了分析，探究了一些具有节能意义的措施与手段。

1 曳引驱动电梯工作原理与能耗特征

1.1 曳引驱动电梯工作原理

电梯作为一项系统的、复杂的特种设备，在运行过程中各种外在因素都会对电梯产生一定的影响，导致电能的消耗，甚至可能会导致一些安全隐患问题出现。对此，在曳引驱动电梯运行过程中必须要基于其实际状况系统分析，综合探究模型构建内容，基于各种信息数据强化分析，进而直观的了解电梯能源的消耗状况，采取合理的措施实现节能减排。

电梯作为一种特种设备为人们的日常出行以及工作开展、运输带来了积极的作用。曳引驱动电梯运行过程中主要就是基于其核心构成内容的对重装置实现曳引驱动电梯运行的稳定与平衡，减少具备存在的负重问题与现象，提升电梯运行的安全性以及稳定性。同时，在曳引驱动电梯运行过程中其周边存在一些电缆，这些电缆主要的作用就是维持电梯内部运行的正常供电以及通信。如果曳引驱动电梯处于工作的状态，整个轿厢的侧面以及对重的侧面周边的电缆就会出现不同程度的变化，主要就是因为曳引轮两边的钢丝绳承重状况受到影响，导致其随着电缆长度的改变也出现了一定的变化（图1）。

1.2 曳引驱动电梯能耗特征

曳引驱动电梯虽然在实践中具有一定的优势，但是其存在的能耗问题也较为严重，在运行过程中因为电梯含有多种电梯装置，其自身的能耗需求较大。其中电梯涵盖了驱动设备、控制显示装置系统、门机系统、曳引电机系统以及通风照明系统等，这些设备在运行过程中都会导致大量的能耗问题出现。

图1 曳引驱动电梯工作原理

同时，电梯运行的调度方式以及客流的分布状况等因素在电梯的运行过程中会导致一些能耗消耗问题出现。在电梯运行过程，在客流的高峰期，电梯的运行状态呈现持续的高效运行状态，这样就会消耗大量的能量。

2 曳引驱动电梯能耗建模分析

2.1 电梯设备能耗模块

曳引驱动电梯能耗建模作为一种对能源消耗进行判断的重要方式与手段，在实践中主要就是基于系统中各种机械设备的配置，综合电梯轿厢的运行状态，分析驱动系统的输出功率以及工艺关系与手段，对其进行深入分析推算。同时，在进行电梯能耗建模构建过程中必须要对各个组成部分与内容进行系统分析，综合探究曳引机系统、钢丝绳、对重系统以及导向轮、轿厢等系统；基于能量守恒的角度对其进行系统分析，在电梯上下运行过程中基于其内部系统的能量对其进行系统转换分析，了解在电梯内部能量运行以及转换过程中电梯导轨、空气阻力以及绳轮传动效率等因素对电梯能量的消耗与影响。在曳引驱动电梯能耗建模中，必须要综合具体的流程信息内容，综合其涵盖的内容，综合分析曳引机输出力矩、曳引轮效率参数、从动轮效率参数、为曳引轮转动惯量参数、角速度参数、为导向轮转参数、动惯量参数、角速度参数等因素，在构建过程中必须要明确如果其对应的参数数值出现变化会导致整个电梯运行形式的转变。对此，必须要基于曳引驱动电梯的具体运行状况进行参数的调整，进而保障曳引驱动电梯能耗建模精准性，为后期节能方案的制定提供精准的信息参考。

在进行曳引驱动电梯能耗模块构建过程中必须要对不同系统的各个能耗状况进行系统分析，了解轿厢运行过程的负荷载、外阻力电梯运行状态。不同驱动系统中输出功率之间存在的函数关系。其中在对电梯进行能耗构建过程中，可以通过Pout表示具体的输出功率，利用Mq表示电梯运行过程中的轿厢负载，将v作为电梯轿厢的运行速度，利用Σfi则表示整个电梯运行过程中的外阻力因素。在整个驱动系统能耗模块构建过程中必须要综合具体状况进行函数设计，了解构建输出力矩、输出电功率以及输出速度的函数关系；综合驱动部分的能耗模型进行无能量回馈以及有能量回馈信息的构建，综合实际状况进行驱动系统的能耗建模应用，在无能量回馈驱动系统的能耗模型构建过程中，主要通过Pin表示整个驱动系统的实际输入功率。通过对显示能耗模块的控制，就可以了解具体的能耗信息内容，而曳引驱动电梯在运行过程中的其他能耗信息以及状况主要就是通过实测的方式了解，也可以综合不同设备的性能参数以及指标比对了解其具体的能耗状况。

2.2 电梯运行环境建模

在曳引驱动电梯运行过程中，必须要综合分析其各项运行状况，了解具体的能耗状况，要综合不同电梯能耗模型以及建筑物服务楼层的信息状况，综合不同的楼层高度、负载运行状况、实际的客流状况、电梯调度等因素信息内容，了解电梯能耗影响。在曳引驱动电梯运行过程中，电梯曳引系统、势能变化以及驱动系统的实际效率变化都会影响电梯的运行速度。在电梯运行环境下，实际运行过程中，电梯控制系统完成理论速度曲线以及实测速度曲线的比对，主要就是基于电梯速度模块进行测量分析，进而了解电梯在运行过程中的具体能耗状况；综合电梯运行环境信息状况就可以了解电梯在运行过程中的动能模型，进而对整个电梯能耗进行系统分析。

3 曳引驱动电梯的节能分析

3.1 电梯设备构件节能

可以综合电梯能耗建模的各项参数信息内容，对电梯的驱动系统中的调速装置进行改变，尽可能采用变频调速方式，系统优化进行试点驱动系统节能；同时，也可以综合实际状况进行电机的选择，提升电机的各项性能指标进而增加Pin效果。曳引系统的节能，主要就是通过减少电梯系统的整体重量，通过提升滑轮组传动效率的既定目标与效果，对其进行深入分析，进而实现电梯节能。在进行门机系统的节能设置过程中必须要综合实际状况进行电机驱动门机的选择，优先采用变频调速驱动门机；而在进行电梯的节能照明、待机以及显示等过程中必须要综合具体状况，强化设计，进而实现节能减排的效果。

3.2 电梯运行中的节能设计

在对电梯进行调度过程中，要尽可能的应用智能化的群控控制方式，综合电梯的实际运行状况系统特征分析，增强对电梯各项基层状况分析，合理应用节能技术手段，提高对电梯运行成本的控制；定期进行电梯运行维护处理，保障电梯各项性能指标稳定，避免因为电梯设备故障导致的电梯能耗增加问题，进而在根本上保障电梯节能效果。

3.3 综合建筑基本情况，强化节能设计

在选购电梯时，必须综合楼宇建筑具体功能以及需求进行电梯型号的选择，确保电梯可以满足实际的承载状况，减少因承载能力不足导致电梯多次运送而增加的能耗；同时，必须要综合实际状况进行空间设计，保障电梯设备的空间充足，安装合理，实现能源的节约。例如，在进行曳引机电梯房的安装过程中，就应加强对井道空间的合理处理，综合具体状况适当的进行曳引设备的选择，保障空间充足，避免电梯建筑的对外扩张；要综合分析电梯速度以及轿厢大小，适当的进行减缩处理，保障电梯在稳定运行基础之上，做到节省能耗，充分的凸显曳引驱动电梯的价值与效能。

4 结语

曳引驱动电梯作为现代建筑中广泛应用的一种特种设备，保有量已超过500万台，在实际使用中极大地提升了人们日常出行的效率，给楼宇货物运输带来了极大的便利。但现阶段，节能减排依然形势严峻、任务艰巨。强化重点用能设备节能管理，意义重大，应通过曳引驱动电梯能耗建模对各项信息指标进行综合分析，了解不同时段，不同载荷情况电梯运行过程中的能耗状况，综合信息参数进行节能措施与手段的设置，进而降低能耗。

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