本文從電梯的拖動(dòng)、控制及運(yùn)行管理等多方面談?wù)勲娞莞脑旆桨?。?duì)于在用電梯，電梯的節(jié)能主要包括兩個(gè)方面：一方面是電梯設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能改造，另一方面是電梯管理使用方式的節(jié)能。目前，電梯的節(jié)能已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛重視，積極推動(dòng)相關(guān)的節(jié)能技術(shù)的實(shí)施，努力宣傳和倡導(dǎo)規(guī)范的電梯的使用行為，將極大地改變我國(guó)電梯的耗能狀況，為節(jié)能減排做出較大的貢獻(xiàn)。
1、加裝電能回饋裝置
升降電梯是一個(gè)位能性負(fù)載，一般情況下，只有轎廂的載重量達(dá)到50%的額定載重量時(shí)，對(duì)重一側(cè)和轎廂一側(cè)才處于平衡狀態(tài)，當(dāng)對(duì)重側(cè)重量大于轎廂側(cè)，或轎廂側(cè)重量大于對(duì)重側(cè)時(shí)，兩者之間平衡被打破，設(shè)備所處的狀態(tài)發(fā)生變化，當(dāng)電梯在某些運(yùn)行狀態(tài)下勢(shì)能增加時(shí)，電梯的牽引機(jī)構(gòu)做功消耗電能，此時(shí)處在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)曳引系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能;當(dāng)電梯在某些運(yùn)行狀態(tài)下勢(shì)能減少時(shí)，電梯的轎廂與配重則會(huì)通過(guò)牽引鋼繩拖動(dòng)曳引系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)發(fā)電，將勢(shì)能化為電能，此時(shí)，處在發(fā)電狀態(tài)， 電梯運(yùn)行中多余的機(jī)械能(含位能、動(dòng)能)通過(guò)電動(dòng)機(jī)和變頻器轉(zhuǎn)換成直流電能儲(chǔ)存在變頻器直流回路中的電容中，電容吸收的電能越多，電容電壓就越高，此時(shí)如不及時(shí)釋放電容器儲(chǔ)存的電能，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓故障，使變頻器停止工作，電梯無(wú)法正常運(yùn)行。因此必須將電機(jī)所發(fā)出來(lái)的電能泄放掉，目前現(xiàn)有的電梯，都會(huì)在電梯控制柜的頂部，裝配一個(gè)能耗制動(dòng)電阻箱，用來(lái)消耗電梯在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的電能，同時(shí)為電梯在運(yùn)行過(guò)程中提供足夠的制動(dòng)力矩。正因?yàn)檫@樣，大量的由電梯所發(fā)出的電能白白的通過(guò)發(fā)熱消耗在了這個(gè)能耗電阻箱上，不僅造成了能量的浪費(fèi)，而且電阻的發(fā)熱也會(huì)導(dǎo)致電梯機(jī)房?jī)?nèi)的溫度上升，通常為保證機(jī)房?jī)?nèi)的散熱效果，不得不加裝空調(diào)等散熱設(shè)備，增加了設(shè)備成本及電費(fèi)支出。上述將電能耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中，稱之為動(dòng)力制動(dòng)狀態(tài)，若將電能回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動(dòng)狀態(tài)(又稱再生制動(dòng)狀態(tài))，目前許多國(guó)外、國(guó)內(nèi)的品牌的電梯的變頻器均有此類制動(dòng)功能，我國(guó)也有多個(gè)廠家已經(jīng)生產(chǎn)出附加于變頻器的電能回饋裝置，其工作原理為：當(dāng)電梯處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，向變頻器送電。變頻器的直流電壓上升，并觸發(fā)了電梯電能回饋裝置的工作門(mén)限。電梯電能回饋裝置如實(shí)地將電能送到電網(wǎng)。在整個(gè)過(guò)程中，制動(dòng)電阻不再參與工作，根本不會(huì)發(fā)熱了。因此，大量的電能又得到了重新回收利用。
能量回饋器的作用就是能有效的將電容中儲(chǔ)存的電能回送給交流電網(wǎng)供周邊其它用電設(shè)備使用，節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達(dá)百分之二十以上。因而，對(duì)現(xiàn)有的電梯進(jìn)行節(jié)能改造加裝能量回饋器是一個(gè)很好的選擇。
一般能量回饋器都是根據(jù)變頻器直流回路電壓的大小來(lái)決定是否回饋電能，回饋電壓采用固定值。由于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，固定值取值偏小時(shí)，在電網(wǎng)電壓偏高時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤回饋;固定值取值偏大時(shí)，則回饋效果明顯下降。
目前國(guó)內(nèi)外新型能量回饋器均采用電壓自適應(yīng)控制，即無(wú)論電網(wǎng)電壓如何波動(dòng)，只有當(dāng)電梯機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能送入直流回路電容中時(shí)，新型能量回饋器才及時(shí)將電容中的儲(chǔ)能回送電網(wǎng)，有效解決了原有能量回饋的缺陷。此外，新型能量回饋器具有十分完善的保護(hù)功能和擴(kuò)展功能，既可以用于現(xiàn)有電梯的改造，也適用于新電梯控制柜的配套。新電梯控制柜采用新型能量回饋器供電，不僅可以大大節(jié)約電能，還可以有效改善輸入電流的質(zhì)量，達(dá)到更高的電位兼容標(biāo)準(zhǔn)。
2、加強(qiáng)運(yùn)行管理減少待機(jī)時(shí)間
當(dāng)電梯停梯不用的待機(jī)狀態(tài)時(shí)，它的許多部件仍在工作狀態(tài)，如轎廂照明、控制裝置、轎廂通風(fēng)設(shè)備、電梯驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)等，待機(jī)時(shí)的能量消耗很大，因而加強(qiáng)電梯日常管理，減少電梯待機(jī)時(shí)間，減小能量消耗十分重要。
根據(jù)電梯使用環(huán)境的實(shí)際情況，制訂合理的運(yùn)行方案，利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)各電梯進(jìn)行集中管理控制，在下班或者節(jié)假日，將多余的電梯處于停機(jī)狀態(tài)，使盡可能少的電梯處在待機(jī)狀態(tài)，避免電能浪費(fèi)。當(dāng)然，采取手動(dòng)方式進(jìn)行管理，根據(jù)電梯的使用狀況，人流高峰時(shí)增加電梯運(yùn)行數(shù)量，低谷時(shí)鎖上部分電梯也能達(dá)到較好的效果。此外，井道燈的管理不能忽視，檢修人員從井道出來(lái)后，應(yīng)養(yǎng)成立即關(guān)閉井道燈的好習(xí)慣;多向使用人宣傳不要隨意操作電梯按鈕。部分單位電梯采取單雙層運(yùn)行，根據(jù)層號(hào)選擇電梯運(yùn)行方式，也是一種較好的管理辦法。
3、自動(dòng)扶梯的節(jié)能改造
自動(dòng)扶梯作為連續(xù)單向運(yùn)行大量運(yùn)載乘客的設(shè)備，設(shè)備設(shè)計(jì)的余量和安全系數(shù)很高，使得設(shè)備絕大部分時(shí)間工作在50%額定負(fù)載以下，而且?guī)ж?fù)荷下行的自動(dòng)扶梯大部分時(shí)間工作在發(fā)電狀態(tài)，因此在自動(dòng)扶梯節(jié)能方面潛力是比較大的。采用高效節(jié)能性能的配件，例如采用高效齒輪箱來(lái)代替目前主流的渦輪蝸桿傳動(dòng)，如斜齒輪、行星傳動(dòng)等可以提升傳動(dòng)的效率20%以上，用永磁同步電機(jī)取代異步電動(dòng)機(jī)，還可進(jìn)一步節(jié)能5%。采用變頻器智能驅(qū)動(dòng)，節(jié)能效果根據(jù)運(yùn)行工況可達(dá)40%，降低扶梯啟動(dòng)電流70%，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。對(duì)于人流量不大的環(huán)境，自動(dòng)扶梯長(zhǎng)期處于空載狀態(tài)，可以對(duì)其進(jìn)行人體感應(yīng)控制改造，裝設(shè)人體感應(yīng)傳感裝置，當(dāng)無(wú)乘客到達(dá)時(shí)，停止運(yùn)行;當(dāng)有乘客到達(dá)入口感應(yīng)區(qū)域時(shí)，電梯自動(dòng)運(yùn)行。在一個(gè)運(yùn)輸周期后如沒(méi)有新的乘客到達(dá)，電梯自動(dòng)停止運(yùn)行。運(yùn)客周期從最后一位乘客到達(dá)時(shí)開(kāi)始計(jì)算。
由于自動(dòng)扶梯采用直接起動(dòng)的方式,一般每天運(yùn)轉(zhuǎn)十多小時(shí),不管有無(wú)乘客在搭乘自動(dòng)扶梯,自動(dòng)扶梯始終保持高速運(yùn)轉(zhuǎn),其機(jī)械磨損比較大,一般的自動(dòng)扶梯壽命在10年左右,超過(guò)此年限后主要部件磨損相當(dāng)嚴(yán)重,需要更換新的自動(dòng)扶梯或者更換其大量的部件才能使用。自動(dòng)扶梯始終保持高速運(yùn)轉(zhuǎn),其扶手帶、梳齒板、梯級(jí)等部件磨損大,除了更換部件需要大量的費(fèi)用外,由于磨損間隙加大,也經(jīng)常導(dǎo)致自動(dòng)扶梯出現(xiàn)故障而停止運(yùn)行,對(duì)于用戶及自動(dòng)扶梯保養(yǎng)單位都是一件十分煩惱的事，這是普通自動(dòng)扶梯在智能化改造之前完全無(wú)法解決的缺陷。自動(dòng)扶梯進(jìn)行節(jié)能化改造不僅可以可使其節(jié)約20%----60%的電費(fèi);而且可使其使用壽命延長(zhǎng)45%-60%;可使自動(dòng)扶梯部件損耗減少45%;可使自動(dòng)扶梯維修次數(shù)減少45%。
4、采用永磁無(wú)齒型曳引機(jī)
電機(jī)是電梯的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，因而，采用節(jié)能電機(jī)可以有效減少電能消耗。目前已廣泛采用的永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)在節(jié)能、效率、噪聲較傳統(tǒng)的有齒輪傳動(dòng)曳引機(jī)有明顯的優(yōu)勢(shì)，由于永磁無(wú)齒輪同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子上無(wú)電路損耗，致使電機(jī)的損耗減少了35%以上，效率可提高3%以上，同時(shí)因?yàn)橥诫姍C(jī)的電感極大地降低，致功率因數(shù)可高達(dá)0.97，減少了無(wú)功損耗;而異步電機(jī)的功率因數(shù)僅為0.88左右，此外由于永磁同步電機(jī)用調(diào)制的低頻率供電，使電機(jī)可直接拖動(dòng)電梯運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了無(wú)傳動(dòng)損耗，機(jī)械傳動(dòng)效率達(dá)到100%，而傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)效率不足80%，綜合估算，永磁無(wú)齒型電梯的總效率可高達(dá)75%以上;而傳統(tǒng)的電梯總效率不足55%;從而使永磁無(wú)齒型電梯比傳統(tǒng)型電梯具有十分顯著的節(jié)能效果。除此，同步電機(jī)較異步電機(jī)還有啟動(dòng)能耗低，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)無(wú)電刷與無(wú)潤(rùn)滑油運(yùn)行，電氣故障少、消除了機(jī)械漏油損失和環(huán)境污染，曳引機(jī)組的體積小，減少了占地空間費(fèi)用。目前，永磁同步曳引拖動(dòng)電梯在我國(guó)占有比例不到2%，具有廣泛的發(fā)展前景。對(duì)于已經(jīng)安裝的異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的電梯從成本上的考慮將其改造為永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)較困難，但是對(duì)于新電梯的選型應(yīng)考慮采用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)。