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电梯节能技术应用

供稿:工控网 2006/7/12 8:57:00

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一、电梯节能缓解全国用电紧张
去年以来全国能源十分紧张, 2004年5月已经在全国24个省发生缺电现象,供需比例达到1:1.5左右。在这种情况下,如何在电梯上考虑节约用电,缓解用电紧张已经在全国都迫在眉睫。目前全国在使用的电梯达到50万台以上,而去年又有7万台电梯新装,今年新装电梯数量将达到8万台,到2005年夏天全国电梯使用量将超过60万台。 目前,中国使用的电梯中只有1.92%的电梯采用节能型的电梯主机(节能主机就是永磁同步无齿轮主机,该主机不只是省电,更主要是其先进性能以及环保性能更好,体积小、噪音小、寿命长),数量约1.2万台,而其他电梯都没有采用节能主机。另外10年前安装的电梯则属于严重耗电型。
我们来统计一下全国电梯耗电情况:2004年大约在使用的电梯有55万台,其中54万台的电机功率均在11KW-27KW,平均每台电梯耗电为15KW左右。全国所有电梯一天使用8小时的耗电为6500万千瓦时,再加上一些电梯全天开启及电梯控制照明的用电,每天使用耗电将近亿千瓦时;每月耗电26亿千瓦时,全年耗电300亿千瓦时。 深圳市电梯拥有量占全国在用电梯总量的10%左右,并以每年7000台左右增长,年增长量在全国各大城市中名列前茅。2004年深圳市电梯拥有量就达到5万多台,平均每台电梯耗电为15KW左右,一天使用8小时的耗电为600万千瓦时,每月耗电1.8亿千瓦时,全年耗电21.6亿千瓦时。应用电梯节能技术,平均节电效果达到30%的话,深圳市所拥有的电梯每年用电将可节约6.5亿千瓦时。 电梯是目前全国耗电大户之一,如何采用节能的电梯主机以及电梯的节能技术,在目前已经成为人们十分关注的事。 二、梯节能技术应用 随着现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高,电能供需矛盾日益突出,节电呼声日益高涨。有关统计数据表明,电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70%以上。因此,电机拖动系统节约电能具有特别重要的社会意义和经济效益。 电机拖动系统节约电能的途径主要有两大类: 第一类是提高电机拖动系统的运行效率,如风机、水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施,再如电梯曳引机采用变频器调速取代异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。第二类是将运动中负载上的机械能(位能,动能)通过能量回馈器变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供附近其他用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。 下面以升降电梯为例介绍第二类节能原理。采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能,电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止,这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外,升降电梯还是一个位能性负载,为了均匀拖动负荷,电梯由曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成,只有当轿厢载重量约为50%(1吨载客电梯乘客为7人左右)时,轿厢和对重平衡块才相互平衡,否则,轿厢和对重平衡块就会有质量差,使电梯运行时产生机械位能。 电梯运行中多余的机械能(含位能和动能)通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中,此时电容就好比是一个小水库,回送到电容中的电能越多,电容电压就越高,(好比水库水位超高),如不及时释放电容器储存的电能,就会产生过压故障,通信变频器停止工作,电梯无法正常运行。目前国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过电压,但电阻耗能不仅降低了系统的效率,电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。 有源能量回馈器的作用就是能有效的将电容中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达15%-50%。此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。 电梯节电,核心是如何利用储存的势能与功能。将处于发电制动状态电机输出的电能利用起来。也有人认为电机回馈电能时,电度表不会反转,因而没有实际意义。这个顾虑是多余的,因为你的楼房或小区并不只有这一台电梯,还有处于其它工作状态的电梯,还有大量其它用电设备:空调、供水、照明……,这台电梯反馈的电能可送到其它用电设备,总电表走慢,减少计量,少交电费也就是实在的了。 三、国内外能量回馈技术研究现状 为了解决电动机处于再生发电状态产生的再生能量,德国西门子公司已经推出了电机四象限运行的电压型交-直-交变频器,日本富士公司也成功研制了电源再生装置,如RHR系列、FRENIC系列电源再生单元,它把有源逆变单元从变频器中分离出来,直接作为变频器的一个外围装置,可并联到变频器的直流侧,将再生能量回馈到电网中。同时,已见到国外有四象限电压型交-直-交变频器及电网侧脉冲整流器等的研制报道。普遍存在的问题是这些装置价格昂贵,再加上一些产品对电网的要求很高,不适合我国的国情。国内在中小容量系统中大都采用能耗制动方式,即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器中,实现电机的四象限运行,该方法虽然简单,但有如下严重缺点: (1)浪费能量,降低了系统的效率。(2) 电阻发热严重,影响系统的其他部分正常工作。(3) 简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压,限制了制动性能的提高(制动力矩大,调速范围宽,动态性能好)。 上述缺点决定了能耗制动方式只能用于几十kW以下的中小容量系统。 四、内关于能量回馈控制技术现在已经有了成熟的技术及应用 OTT武汉欧德工业科技有限公司,推出的OTT-LHZ新型能量回馈器,最主要的特点是具有电压自适应控制回馈功能。一般能量回馈器都是根据变频器直流回路电压UPN的大小来决定是否回馈电能,回馈电压采用固定值UHK。由于电网电压的波动,UHK取值偏小,在电网电压偏高时会产生误回馈UHK取值偏大,则回馈效果明显下降,(电容中储能被电阻提前消耗了)。新型能量回馈器采用电压自适应控制,即无论电网电压如何波动,只有当电梯机械能转换成电能送入直流回路电容中时,新型能量回馈器才及时将电容中的储能回送电网,有效解决了原有能量回馈的缺陷。可有效抑制驱动电梯的变频器对电网的谐波干扰,净化电网环境。 此外,OTT-LHZ新型能量回馈器具有十分完善的保护功能和扩展功能,既可以用于现有电梯的改造,也适用于新电梯控制柜的配套,新电梯控制柜采用新型能量回馈器供电,不仅可以大大节约电能,还可有效改善输入电流质量,达到更高的电位兼容标准。能即时消除泵升电压,从而有效改善电梯制动性能,提高电梯舒适性能。 OTT-LHZ新型能量回馈器取代原有的能耗电阻式制动单元,消除了发热源,改善机房环境,减少了高温对控制系统等部件的不良影响,延长了电梯设备的使用寿命。 是环保节能产品,一般节省电能15%-50%,电梯运行楼层越高、功率越大、速度越快、节能效果愈明显。 OTT-LHZ新型能量回馈器系统采用全电脑智能化设计,适用于所有(进口国产)交直交拖动模式的变频电梯;适应电机功率7.5KW-40KW;适用电压等级220VAC、380VAC、480VAC、均可。
信息来源于:中国变频器网

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