【正文】 間 停 靠 層電 梯 空 載 運 行 一 遍計 算 空 載 測 試 模 式 下 的 運 送 工 作 量 計 量 空 載 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 電 梯 輸 入 電 能 1r122()60rnv??? 米 / 秒電 梯 轎 廂 加 2 0 % 額 定 負 載計 算 加 載 工 作 模 式 下 的 運 送 工 作 量計 量 加 載 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 電 梯 輸 入 電 能計 算 電 梯 一 個 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 的 實 際 工 作 量計 算 電 梯 一 個 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 的 Δ M 相 應 耗 電 量計 算 電 梯 噸 千 米 耗 電 量10||TW M V dt? ? （ 噸 千 米 ）1E（ 千 瓦 時 ）20%0( ) | | ( )TW M M V dt? ? ?? 噸 千 米20% ()E 千 瓦 時T1 20 %0M | |W W W V dt?? ? ? ??20%CE E E?? 11 11 21 31 41 51 6 圖 22 電梯能效測量方法的檢測流程圖 The detection flow chart of elevator energy efficiency measures 電梯空載狀態(tài)下，按測試運行工作圖譜運行一次，按以下公式 24 計算電梯空載運行過程電梯總共產(chǎn)生的有效機械能 1W ： 1 0 ||TW M V dt?? (24) 其中， M 為假定的一個轎廂的凈重，凈重 M 等于 電梯配重減去轎廂自身重量， V 空第二章 電梯能效評價方法 13 載下轎廂的直線行駛動態(tài)速度， 1t 由采樣頻率決定， T 為空載電梯按測試運行工作圖譜運行一次所需要的時間。從工程上定義電梯能效為：電梯重復按循環(huán)周期運行，完成工作量達到 一噸千米時所消耗的電量作為電梯能效指標，該指標越小，能源利用效率越高。 第二章 電梯能效評價方法 11 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效評價方法 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效測量方法 能效可以從社會經(jīng)濟學角度和工程學角度兩個方面來定義，因此，對電梯能效指標的定義也可以從這兩個方面來考慮。規(guī)定的工作周期內(nèi)的運行工況為將各種載荷、運行方向、運行距離等予以組合的工況，載荷情況包括空載、 25%、 50%、 75%和 100%額定載荷；行程情況包括上行和下行的單層、多層、全程運行等。但是電梯的 倍樓層間距的平均行程只能代表建筑高峰時刻的行程情況，不能代表每天客流的平均情況。以電梯平均每次啟動的能耗作為電梯能效的評價參數(shù)對不同的電梯進行評價具有不妥之處，但是特定電梯在不同日期的平華南理工大學碩士學位論文 8 均每次啟動能耗的差別較小。被測電梯的運行工況是空載轎廂向上運行三層，然后返回。對于通常情況下，沒有這個配置的交流雙速傳動系統(tǒng)、無齒輪傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，它們的能耗值也被推算到這個工況下。 電梯是特種設備，對電梯能效的測量必須不損害電梯的安全性，所以測量方法最好是非接觸式的，不要涉及電梯控制柜內(nèi)部的信號及更改機械裝置，這樣才能保證測量方法的本質(zhì)安全性。 課題主要研究和開發(fā)內(nèi)容 曳引式電梯 是 目前我國主要的電梯，也是電梯能耗的主要部分，因此，在對電梯能效測試進行研究時，作為研究的第一步，我們選擇最常用的曳 引式電梯作為研究對象，進行深入研究，先爭取在該范圍內(nèi)取得一些成果，建立起評價指標、測試方法等一套完整的體系，再以此為基礎，在以后下一步中再推廣到其他電梯上。但是，該測量方法需要分別往電梯轎廂搬入與 25%、 50%、 75%、 100%額定載荷相當?shù)捻来a，在電梯現(xiàn)場實施起來費時耗力。 綜上所述，建立起統(tǒng)一的電梯能耗測量方法和能效等級指標，有利于電梯節(jié)能技術的推廣應用，降低電梯能耗；建立起統(tǒng)一的電梯能耗測量方法，是政府推行電梯能耗測試與監(jiān)管的必要條件。但是，據(jù)截至 20xx年 年底，我國節(jié)能型電梯還占不到總量的 5%，我國節(jié)能電梯的市場接受度仍然不高，電梯節(jié)能技術的推廣應用進展緩慢。電梯是能耗較高 的特種設備，國家質(zhì)檢總局質(zhì)檢特函〔 20xx〕 29 號文件提出：要對鍋爐、換熱壓力容器、電梯等高耗能特種設備實行能效測試，加強特種設備使用環(huán)節(jié)的節(jié)能監(jiān)管。而建筑中的電梯和空調(diào)一直被認為是大型建筑的兩個耗電大戶。 “電荒 ”近年來已經(jīng)重新成為人們熟悉的一個字眼 [2]。 致 謝 59 本章小結 54 電能測量數(shù)據(jù)分析 31 系統(tǒng)對外通信 31 系統(tǒng)內(nèi)通信 28 轉速測量 27 IV 三相電流信號處理 24 第四章 電梯能效測量儀系統(tǒng)結構 16 循環(huán)周期內(nèi)的電能測量 16 標準增量載荷標準工作圖譜循環(huán)運行模式 6 電梯能效評價特點 M? 是電梯空載與 20%額定載荷的質(zhì)量差，空載電能與 20%載荷電能的差對應了運送 M? 載荷所消耗的電能，即以前后兩次輸送載荷的質(zhì)量差作為計算基礎，有別于以電梯額定載荷的不同百分比質(zhì)量絕對值作為衡量電梯所作機械能的方法 。 本文所述的由我們自主研發(fā)的基于差額質(zhì)量速度積分法的電梯能效測量儀，是一種檢測電梯能源利用效率的測量方法以及基于該方法的測量電梯能源利用效率的專用儀器。 DSP。 6 電梯能效評價方法概述 32 本章小結 35 TMS320F2808 特性 38 Q 格式定點運算 49 A/D 轉換中斷服務程序流程圖 人 均能源資源遠遠低于世界平均水平 [1]。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20xx2020 年）》中明確指出 “能源在國民經(jīng)濟中具有特別重要的戰(zhàn)略地位 ”，同時確定能源重點領域的發(fā)展思路之一為 “堅持節(jié)能優(yōu)先，降低能耗。而隨著房地產(chǎn)和城市公共建設市場的發(fā)展，我國電梯行業(yè)市場容量將不斷擴大。如果應用現(xiàn)在的變頻變壓、永磁同步、能量反饋等節(jié)能技術，可節(jié)電 30%，每年可為全國節(jié)約 39 億度電量，按照 1 度電消耗 370 克標準煤計算，每年可節(jié)省標準煤約 145 萬噸。由于缺乏統(tǒng)一的電梯能耗測量方法和能效等級評定指標，一些電梯企業(yè)提供的產(chǎn)品效率和節(jié)能數(shù)據(jù)沒有可比性，國家也無法出臺權威的節(jié)能指標。目前主要存在的評價參數(shù)有：固定行程和速度下的 電梯能耗（ Schroeder[10]，1980）、電梯平均每次運行的能耗（ Donald Cooper[11]， 1987； Ashok [12]， 20xx）、電梯能耗與質(zhì)量和行程之積的比值（ Doolaard[13]， 1992；香港城市大學 [14]， 20xx）、建筑內(nèi)每年平均每平方米的電梯能耗（ Schroeder[15]， 1986）、固定時間內(nèi)的電梯能耗（ [16]， 1984； AlSharif[17]， 20xx； Max Schalcher[18]， 20xx）。 (2) FLUKE 電能分析儀 由于 FLUKE 電能分 析儀主要是用于分析電能諧波頻譜，適用于檢修可變負載的 電力 質(zhì)量故障，而且， FLUKE 電能質(zhì)量分析儀價格較為昂貴， 因此，不適 合于推廣 使用 。在電梯行業(yè)要實行節(jié)能審查和監(jiān)管的背景下，急需建立客觀公正，為大多數(shù)人認可的電梯能源利用效率評價方法及儀器，能夠客觀、公正、真實地衡量各種規(guī)格、型號的電梯在能源利用效率方面的性能指標。通過對在特定條件下（指負載、速度等）下，由特定系統(tǒng)完成任一個 確定的單程運行的能量流通和能耗的分析得出：電梯的一次滿載上行和一次滿載下行的能耗 (kWs)的平均值可以代表該電梯能耗的平均性能。 (2) 電梯能耗與質(zhì)量和行程之積的比值 Doolaard 以電梯能耗和轎廂質(zhì)量的比值 (J/kg)（由于被測電梯的行程是固定的，所以也可以認為電梯能效的評價參數(shù)是 J/kg/m）作為電梯能效的評價參數(shù) [13]。測量結果如表 21 所示。 表 22 各種電梯的典型運行時間 Table 22 The various typical running time of elevators 驅動 樓 層 TP(秒 ) 范圍 平均 液壓 不帶對重 小于 6 5~7 6 有齒 AC 雙速 6 9~12 ACVV(高慣性 ) 12 7~10 ACVV(低慣性 ) 12 5~8 無齒 直流發(fā)電機驅動 18 4~6 5 晶體管 18 3~5 4 電梯每天的能耗根據(jù)公式 21 計算。該方法只能說明具體電梯的能耗情況或者比較不同電梯能耗差異，卻無法反映具體電梯的能效情況。建筑內(nèi)每年每平方米的電梯能耗是建在在估算和經(jīng)驗基礎上的，對于具體某種型號的電梯的能耗具有估算作用，但其準確性和科學性不夠高 。所以考慮電梯所完成的有用輸送量應該是電梯一個工作循環(huán)周期即由上往下再返回。 華南理工大學碩士學位論文 12 如圖 22 中方框 12 所示，根據(jù)電梯的額定載荷，假定一個轎廂的凈重 M，即電梯配重減去轎廂自身重量， M 值沒必要很精確，它并不影響測量結果。由于前面步驟測量得到的是一 個循環(huán)周期內(nèi)電梯針對 “差額質(zhì)量 ”所產(chǎn)生的機械能，所以要折算得到電梯產(chǎn)生機械能為 1 噸千米的耗電量。由于工程上定義的電梯能效是電梯重復按循環(huán)運行，根據(jù)電梯的特性，每次循環(huán)的耗電量是基本一樣的，所以可以進一步簡化。而以 差額質(zhì)量速度積分法計算可以屏蔽轎廂和對重質(zhì)量。本測量方法僅需測量空載和 20%負載，各循環(huán)運行一次的數(shù)據(jù)，無需對各種不同負載率下的電梯進行能效測量，大大減少了電梯運行次數(shù)和測試時間、降低了測試成本。 電梯循環(huán)周期工作圖譜 中間層的設定： 8 層站以下不設中間層站； 915 層站設一個中間層站； 1622 層設二個中間層站； 2329 層設三個中間層站； 30 層以上設四個中間層站；中間層站的具體設置應保證電梯從次底層至中間層、中間層至次頂層及中間層之間運行時能達到電梯額定速度值并盡量平均分配各中間層站。 圖 33 電能 測 量原理圖 Energy measurement schematic 如圖 33 所示電能測量原理圖，各個模塊如下說明： (1)數(shù)字高通濾波器 華南理工大學碩士學位論文 20 由于電網(wǎng)中的電壓和電流往往含有直流分量，若直接相乘計算的話會導致測量結果不準，所以必須對輸入信號先進行預處理即濾除直流分量，然后再進行計算。窗函數(shù)設計法的基本思想是要選取某一 適合的理想頻率特性作為 濾波器，然后將它的脈沖響應截斷以得到一個線性相位 的 FIR 濾器。 (2)數(shù)字移相濾波器 主要完成對電壓信號移相 90 度的信號處理。 輸入有功標識為 +，表示用戶消耗的電能，而輸出有功標識為 ，表示用戶發(fā)出的電能。的信號處理。 通過對電流、電壓采樣值進行平方、開方以及數(shù)字濾波等一系列運算得到。采用 DSP 芯片實現(xiàn)實時數(shù)字信號處理，保證測 量的精度與速度。 第 四 章 電梯能效測量儀系統(tǒng)結構 27 浮動中性點法三相電 壓信號處理 為測量電梯耗用的電能需要測量三相電壓。
。為克服中性點電壓不定所造成的影響，把相電壓信號 VPH 和中性點信號 UF 的差值輸入到運算放大器 4中，同時用大功率電阻 R601， R602 把高電壓衰變?yōu)榉递^小的信號。 華南理工大學碩士學位論文 26 圖 42