试论节能电梯及节能效果

学术论文 2017-08-11 11:01:05
    现阶段,全球范围内的能源呈现出严重的短缺现象,所以,各个国家同样开始关注能源资源的利用效果。而我国的人口基数很大,更应该重视节能工作的开展。电梯节能技术最早在2002年被引入我国,而随着计算机技术的飞速发展,对于电梯节能技术的研究也取得了一定的成绩。为此,对于节能电梯节能效果的深入研究具有重要的现实意义。
    1 节能电梯概述
    并不是所有具备节能效果的电梯都可以被称为节能电梯。在对节能电梯定义方面,我国始终没有明确的规定。但是,部分电梯专家与行业相关人士则认为,能够被称之为节能电梯的应当满足以下几点要求:
    第一,在电梯实际使用的过程中,实际消耗的电能一定要比普通电梯节省超过30%。
    第二,电梯的控制系统一定要采用微机控制方式。
    第三,电梯本身要具备可拓展的功能。
    第四,在处于停电的状况下,无需利用机房就能够展开救援。
    第五,电梯机房必须要小,或者是不存在机房。究其原因,节能电梯不仅能使自身节能,同样还需要节省土建的成本[1]。而小机房的电梯能够使设计的时间缩短,同样土建的时间与费用也能够得到有效地节省。如果电梯不具备机房,那么节省的效果更加理想。
    第六,节能电梯必须要保证维护费用不高且维护工作相对便利。
    第七,节能电梯一定要采用成熟技术,且具备一定的知识产权。
    将以上几点作为衡量标准,当前我国可以被称之为节能电梯的品牌很少。即便是电梯具有节能的性能,但是节能的效果与安全性都难以达到以上提出的节能电梯要求。
    2 有关节能电梯节能原理的研究
    电梯运行过程中,耗电的主要来源就是驱动轿厢升降的电动机。根据相关调查数据统计显示,电动机对负载做功所消耗的电能已经超过了整体耗电量的70%。在这种情况下,只有深入开发高效能电机对电梯系统进行拖动才能够进一步增强电梯的节能效果。
    为了达到电机拖动系统电能节约的目的,通常可以采用两种改进途径。第一种改进方式就是实现电机拖动系统运行效率的提升。其中,可以对电梯的曳引机进行改变,选择使用异步电动机实现调压与调速的目的[2]。这种方式也是现阶段增强电梯电动机运行效率并实现节能目标的最佳途径。在运用变频器调速技术的基础上,也可以深入开发并应用永磁同步无齿轮曳引机技术,同样可以提高电梯电机拖动系统实际运行的效率,增强节能的效果,使节能电梯的应用成为可能。第二种改进方式就是将电梯运行过程中负载机械能在能量回馈器的作用下转变为电能,进而回送给交流电网以实现再生运行,亦或是提供给周边其他的用电设备。这样一来,电梯拖动系统就可以在单位时间范围内减少电网电能的消耗,最终实现电梯运行电能节约的目标。
    3 节能电梯的节能现状阐释
    一般情况下,节能电梯都会使用无齿轮电梯节能技术,与原有的齿轮电梯进行对比,节能电梯实际节能量能够达到30-40%。如果电梯的型号理想,其节能的效果能够超过50%。
其中,无齿轮电梯一般会运用永磁同步无齿轮曳引机技术[3]。而该技术是基于高密度永磁材料以及电子控制技术成果形成并发展的,通过对电磁场数值的计算以及等效电路的运用,在两者结合的基础上形成最优CAD方法,构建了规格与结构都具有多样性的永磁同步电动机。而且变频外转子结构、无阻尼绕组内转子结构以及音圈式直线结构类型的电动机都不需要设置励磁电流,可以在电动机转子中直接安装曳引轮。所以,电动机的效率随之提高,而且向着小型化的方向发展,一定程度上达到了节能的效果。
    但是,因电梯生产企业所采用的永磁材料以及结构,甚至是电子控制技术都存在一定的差异,所以导致实际的节能效果也有所不同。
    由通力公司研发的无机房电梯主要是利用蝶式马达来达到驱动的目的。该类型的曳引机最初在1996年被发明出来,而这种蝶式马达则是将永磁同步技术作为重要基础,与变频控制、低摩擦无齿结构相互结合,使得电梯技术实现了质的变化,为替代其他类型电梯曳引技术提供了有力的保障[4]。
    在我国,苏州东方电梯公司研发并推广了永磁同步无齿轮无机房电梯。其中,对永磁同步无齿轮曳引机进行了应用,这与有齿轮曳引机相比较,其整体的节能性已经超过了40%。除此之外,无齿轮类型的曳引方式一定程度上规避了对齿轮油的使用,使得维修的成本投入有所降低。
    国内的奥的斯子公司研发出了无齿轮电梯产品与能源再生技术,并且向更多的人展示出了公司的专利,即能源再生技术。一定程度上,使得无齿轮电梯的节能量超过了70%。而这同样也是电梯能源消耗节约的又一突破。将该技术和电梯进行融合,同样也能够进一步增强电梯的节能功效。
    4 对节能电梯节能效果的相关性分析
    下文主要以普通载货电梯为研究对象,其载货的标准重量是2000千克,而每年新安装的载货电梯在电梯总量中所占比重超过70%。若普通变频电梯,其层高是四层,运行的速度是0.5米/秒,而主机的功率是13500W,每天的使用时间是八个小时,每年的运行天数按照300天进行计算,实际的年耗电量就是32400kW·h。但是,如果使用节能载货电梯,那么主机的功率一般在6700-7500W,平均大概是7000W,若每天同样使用八个小时,那么年耗电量则是16800kW·h。由此可见,节能型载货电梯每年的电能节约量达到了50%[5]。那么若将载货电梯的寿命确定成15年,就可以计算出每部节能电梯整个寿命周期所节约的电能,即为23400kW·h。如果是按照工业用电费用计算,每千瓦时的费用是1.2元,那么在其使用周期中,可以节省用电费用是280800元。
    现阶段,国内载货电梯的使用量已经超过了15万台,如果都采用的是节能型电梯,年用电费用就可以节省更多。另外,将土建成本计算在内,每一台货梯机房成本大概是30000元,如果每年增加的机房数量是30000台,所节约的土建成本就达到了九亿元[6]。也就是说,土建施工与材料的减少应用也是能够达到能源节约目的的。
    5 结束语
    综上所述,上述研究仅仅是对节能型载货电梯节能效果的分析。在我国仍存在乘客电梯,若都能够采用节能型电梯,那么实际的节能效果会更明显,而电能的节约与三峡工程建成后的年发电量等同。由此可见,节能电梯的节能效果具有极大的提升空间,有必要对其展开进一步的研究。
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[责任编辑:花间一壶酒]