宁　东

摘要:由目前的主要电力能源大多数都是不可再生能源,深入开展节能工作,不仅是缓解能源约束矛盾、保障国家经济安全的重要措施,而且也是提高经济增长质量和效益的重要途径。

关键词:节能 能量回馈 变频调速

中图分类号:TEO文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0115-01

城市里的电梯现在越来越多,在对酒店,写字楼等的用电情况调查中,电梯的用电量仅次于空调用电量,远高于照明,供水等的用电量。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。

1电梯的节能效果

电梯现在越来越多,在对宾馆、写字楼等的用电情况调查统计中,电梯用电量占总用电量的17%-25%以上,仅次于空调用电量,高于照明、供水等的用电量。电梯的节能效果与电梯功率、电梯整个系统、电梯的平衡系统等方面有关,以下几类情况节能效果更好:

①楼层越高的电梯,制动频繁,节能越多;

②越新安装使用的电梯,机械惯性大,节能越多;

③使用时间越久的电梯,摩擦力大,节能越多;

④速度越快的电梯,制动频繁,节能越多;

⑤使用越频繁的电梯,制动频繁,节能越多。

2电机拖动系统节约电能的途径主要有两大类

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。

二类是将运动中负载上的机械能通过能量回馈器变换成电能并回送给交流电网,供附近其它用电设备使用,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。有源能量回馈器即属于第二类节约电能的典型装置。

3“回馈型”节能电梯的节能原理

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,电梯达到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,为了均匀拖动负载,电梯由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成,只有当轿厢载重量约为50%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,,如不及时释放电容器储存的电能,就会产生过压故障,使变频器停止工作,电梯无法正常运行。目前变频器泄放大电容中电量的方法是,采用制动单元和外加大功率电阻,将大电容中电量消耗到外加大功率电阻上白白浪费掉。有源能量回馈器则可以将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。从而既达到节电目的,又无耗电发热大功率电阻。大大改善了系统的运行环境。

电梯的梯速越快,楼层越高,机械传动消耗越小,则可以回馈的能量越多,最多回馈电量可达电梯总消耗量的46%,即节电率达46%之高。

4节能电梯的关键装置——有源能量回馈器

目前,中国使用的电梯中只有3%左右的超高速电梯由于要达到快速制动的要求,自身已采用能量回馈控制系统,并且只有从国外纯进口的电梯才有能量回馈功能。只要在国内生产的电梯,则100%都没有采用能量回馈技术。电梯要节电,核心是如何将处于发电制动状态电动机输出的电能利用起来。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它用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达21%-46%。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。

有源能量回馈器的主电路由IGBT、智能模块IPM、隔离二极管D1、D2、滤波电感、电容等元件组成。IPM模块是主电路中的核心元件,它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。其完善的保护功能,保证了有源能量回馈器的安全可*运行。二极管D1、D2可防止有源能量回馈器反送电能给变频器,确保系统安全运行。电感L1---L3、电容C1---C3构成高次谐波滤波器,阻止IPM模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网,提高有源能量回馈器的电磁兼容(EMC)性能。

5电梯节能所产生的经济效应和社会作用

经测算,根据电梯曳引机功率从11kw-30kw不等,每天运行10个小时,其中有一半时间电动机处于拖动用电状态,另一半属于发电状态{电梯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};则每台电梯用电量也不同,每台电梯每天用电量从50度-150度;按照每台电梯平均每天用电量约为80度/天计算,全国58万台电梯每天用电约为14亿度,每年消耗电量电约为168亿度。在加上为了解决机房高温的降温设备(如空调、风机等)的消耗电量,全年电梯耗电将达到300亿度。如果采用电梯节能技术,在全国的宾馆、酒店、商用写字楼、金融大厦、政府机关大楼、工厂企业办公楼、居民住宅楼等等建筑中的电梯中推广应用,将电梯处于发电状态的电能回馈再生利用,全年电梯消耗电量300亿度,按照平均回馈节电率30%计算,每年可为全国节约90亿度电量。

通过电梯节能技术的采用,不仅缓解国内日益增长的电力紧张局势,随着每年的电梯数量、用电价格逐年增长,那么综合全国电梯节能的巨大潜力对社会将是巨大贡献!

参考文献:

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