曳引式电梯的能耗建模及节能分析

刘恒

摘 要：曳引电梯占电梯总量的很大一部分，其能耗的问题一直受从业人员所关注，本文首先从电梯的能耗大背景所入手，介绍了高能耗的电梯所面临的问题。然后从每个系统的角度对曳引电梯进行了能耗建模和运行环境进行分析，对驱动系统、电梯系统的运行以及匹配方面进行了节能分析，在对有无能量回馈驱动系统与不同载荷下理论与实际的能耗进行验证，最终得出了结论。

关键词：能耗建模;能量回馈;节能分析

1 曳引式电梯能耗建模

如果要对电梯能耗进行更好的建模，首先要了解电梯的能耗系统，其主要包括以下三个系统，整个回路控制系统，曳引系统、电梯的驱动系统等构成的。具体的运行环境可以大致分为楼层信息、客流分布和电梯速度、调度策略构成。

1.1 电梯设备能耗模块

针对单体的各个系统的能耗情况，其中曳引系统能耗模块主要是由轿厢、钢丝绳等构成，这些部分均会引起能耗，可以对轿厢负荷载、外阻力电梯运动状态和驱动系统输出功率之间分析。下图1为电梯系统与外部的能耗关系。

电梯设备能耗模块按照耗能部件的组成及其工作特性划分。

曳引系统能耗模块主要包括：轿厢及其对重、补偿电缆、钢丝绳、导靴等。建模主要考虑轿厢负载所受的阻力及电梯运动状态之间的关系。

驱动系统能耗模块主要包括：电机调速方式和曳引机类型，建模主要考虑输出力矩和转速与驱动系统之间的关系。

门机系统能耗模块主要根据不同的驱动系统及其工作方式， 建模得到门机系统单次开关门能耗。

控制显示能耗模块主要是指整个控制系统的电子模块的能耗。其具体涵盖：显示方式、层站数、变频器建模时需要根据实际情况进行测量其能耗。

其它系统能耗模块主要依据具体通风空调以及照明的情况，测量实际值。经过长期总结的经验，曳引系统和驱动系统是能耗建模的主要部分。

1.2 电梯运行环境

为了分析每台电梯的能耗对每台电梯进行建模分析就需要知道整个电梯的楼层数，建筑物的总高度，客流量，载荷情况、都会对电梯能耗大小造成影响。轿厢运行速度，曳引系统、势能变化的效率情况组成电梯速度模块，再根据电梯速度模块进行分析，得出电梯能耗情况。

2 曳引式电梯的节能分析

结合上述电梯运行环境的影响因素的分析，结合曳引式电梯的实际情况，为了更好的分析节能情况，测量节能效果，最终达到节能的目的。主要从以下几个系统入手。

①对于驱动系统，主要结合模型采用变频调速方法选择高效电机，达到驱动系统节能目的。从曳引系统来看，主要减少电梯重量策略，进而提升滑轮组传动效率，达到节能效果。而在门机系统，则要选取电机驱动门机。其他则可以选择节能照明、节能显示、节能待机等方式，达到节能的目的。

②电梯系统运行。主要采用智能群控技术，对电梯调试。对不同的电梯则采用，综合控制的方式，对成本进行管控。定期进行维护保养以减少因为运行过程中出现故障而产生的能耗增加。

③建筑和电梯的匹配问题。要根据建筑的具体情况，选取合适的电梯型号，切记避免型号不匹配的问题，可以达到降低能耗损失的目的。

3 电梯能耗的实际验证

为了更好的对电梯的进行节能分析，本实验选取电梯载荷为0%，20%，40%，50%，80%，100%，的条件下，分别在有无能量回馈装置的情况下进行理论与实际能耗的对比，以及误差分析。如下表1。

δ=△/Lx100%。其中：

δ-相对误差

△-|实际值-计算值|

L-计算值

从上表分析可得，有无能量回馈驱动系统的电梯，其测量的实验值与计算值的载荷在100%的情况下相对误差最小，可能由于曳引系统参数值的微小变化带来的误差，占整个能耗的比重较大，仿真能耗误差也较大。

当电梯在平衡载荷附近时，其平衡点附近，曳引系统参数值的微小变化带来的误差，占整个能耗的比重较大。当电梯曳引机处于发电状态，系统能耗制动，此能耗的误差主要在电梯启停瞬间。由于当时电梯在开关门、低速爬行、部分元器件等瞬间动作。以上电梯能耗仿真结果误差均在范围之内，表明该台电梯能耗模型的测量准确。

4 结语

近些年来监管部门对电梯能耗方面监督力度在不断增强，在这样的大背景下，对电梯能耗建模进行了研究。从各个系统对曳引电梯进行了能耗建模和运行环境进行分析，对驱动系统、电梯系统的运行以及匹配方面进行了节能分析，并进行了曳引电梯的实际验证。最终得出了结论。希望能给相关人员提供帮助。

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