【正文】 間 停 靠 層電 梯 空 載 運(yùn) 行 一 遍計(jì) 算 空 載 測 試 模 式 下 的 運(yùn) 送 工 作 量 計(jì) 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(fù) 載計(jì) 算 加 載 工 作 模 式 下 的 運(yùn) 送 工 作 量計(jì) 量 加 載 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 電 梯 輸 入 電 能計(jì) 算 電 梯 一 個(gè) 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 的 實(shí) 際 工 作 量計(jì) 算 電 梯 一 個(gè) 循 環(huán) 周 期 內(nèi) 的 Δ M 相 應(yīng) 耗 電 量計(jì) 算 電 梯 噸 千 米 耗 電 量10||TW M V dt? ? （ 噸 千 米 ）1E（ 千 瓦 時(shí) ）20%0( ) | | ( )TW M M V dt? ? ?? 噸 千 米20% ()E 千 瓦 時(shí)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(yùn)行工作圖譜運(yùn)行一次，按以下公式 24 計(jì)算電梯空載運(yùn)行過程電梯總共產(chǎn)生的有效機(jī)械能 1W ： 1 0 ||TW M V dt?? (24) 其中， M 為假定的一個(gè)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(jià)方法 13 載下轎廂的直線行駛動(dòng)態(tài)速度， 1t 由采樣頻率決定， T 為空載電梯按測試運(yùn)行工作圖譜運(yùn)行一次所需要的時(shí)間。從工程上定義電梯能效為：電梯重復(fù)按循環(huán)周期運(yùn)行，完成工作量達(dá)到 一噸千米時(shí)所消耗的電量作為電梯能效指標(biāo)，該指標(biāo)越小，能源利用效率越高。 第二章 電梯能效評價(jià)方法 11 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效評價(jià)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(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度和工程學(xué)角度兩個(gè)方面來定義，因此，對電梯能效指標(biāo)的定義也可以從這兩個(gè)方面來考慮。規(guī)定的工作周期內(nèi)的運(yùn)行工況為將各種載荷、運(yùn)行方向、運(yùn)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(yùn)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(shí)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(dòng)的能耗作為電梯能效的評價(jià)參數(shù)對不同的電梯進(jìn)行評價(jià)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(xué)碩士學(xué)位論文 8 均每次啟動(dòng)能耗的差別較小。被測電梯的運(yùn)行工況是空載轎廂向上運(yùn)行三層，然后返回。對于通常情況下，沒有這個(gè)配置的交流雙速傳動(dòng)系統(tǒng)、無齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，它們的能耗值也被推算到這個(gè)工況下。 電梯是特種設(shè)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(jī)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(jìn)行研究時(shí)，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(jìn)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(jià)指標(biāo)、測試方法等一套完整的體系，再以此為基礎(chǔ)，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(dāng)?shù)捻来a，在電梯現(xiàn)場實(shí)施起來費(fèi)時(shí)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(biāo)，有利于電梯節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)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(shù)的推廣應(yīng)用進(jìn)展緩慢。電梯是能耗較高 的特種設(shè)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(shè)備實(shí)行能效測試，加強(qiáng)特種設(shè)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(rèn)為是大型建筑的兩個(gè)耗電大戶。 “電荒 ”近年來已經(jīng)重新成為人們熟悉的一個(gè)字眼 [2]。 致 謝 59 本章小結(jié) 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(zhuǎn)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(jié)構(gòu) 16 循環(huán)周期內(nèi)的電能測量 16 標(biāo)準(zhǔn)增量載荷標(biāo)準(zhǔn)工作圖譜循環(huán)運(yùn)行模式 6 電梯能效評價(jià)特點(diǎn) 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(yīng)了運(yùn)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(jì)算基礎(chǔ)，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(jī)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(jià)方法概述 32 本章小結(jié) 35 TMS320F2808 特性 38 Q 格式定點(diǎn)運(yùn)算 49 A/D 轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)程序流程圖 人 均能源資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平 [1]?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20xx2020 年）》中明確指出 “能源在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位 ”，同時(shí)確定能源重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展思路之一為 “堅(jiān)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(shè)市場的發(fā)展，我國電梯行業(yè)市場容量將不斷擴(kuò)大。如果應(yīng)用現(xiàn)在的變頻變壓、永磁同步、能量反饋等節(jié)能技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，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(quán)威的節(jié)能指標(biāo)。目前主要存在的評價(jià)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(yùn)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(xué) [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(shí)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(fù)載的 電力 質(zhì)量故障，而且， FLUKE 電能質(zhì)量分析儀價(jià)格較為昂貴， 因此，不適 合于推廣 使用 。在電梯行業(yè)要實(shí)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(rèn)可的電梯能源利用效率評價(jià)方法及儀器，能夠客觀、公正、真實(shí)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(biāo)。通過對在特定條件下（指負(fù)載、速度等）下，由特定系統(tǒng)完成任一個(gè) 確定的單程運(yùn)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(rèn)為電梯能效的評價(jià)參數(shù)是 J/kg/m）作為電梯能效的評價(jià)參數(shù) [13]。測量結(jié)果如表 21 所示。 表 22 各種電梯的典型運(yùn)行時(shí)間 Table 22 The various typical running time of elevators 驅(qū)動(dòng) 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(jī)驅(qū)動(dòng) 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(jì)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(yàn)基礎(chǔ)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(zhǔn)確性和科學(xué)性不夠高 。所以考慮電梯所完成的有用輸送量應(yīng)該是電梯一個(gè)工作循環(huán)周期即由上往下再返回。 華南理工大學(xué)碩士學(xué)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(gè)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(jié)果。由于前面步驟測量得到的是一 個(gè)循環(huán)周期內(nèi)電梯針對 “差額質(zhì)量 ”所產(chǎn)生的機(jī)械能，所以要折算得到電梯產(chǎn)生機(jī)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(fù)按循環(huán)運(yùn)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(jìn)一步簡化。而以 差額質(zhì)量速度積分法計(jì)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(fù)載，各循環(huán)運(yùn)行一次的數(shù)據(jù)，無需對各種不同負(fù)載率下的電梯進(jìn)行能效測量，大大減少了電梯運(yùn)行次數(shù)和測試時(shí)間、降低了測試成本。 電梯循環(huán)周期工作圖譜 中間層的設(shè)定： 8 層站以下不設(shè)中間層站； 915 層站設(shè)一個(gè)中間層站； 1622 層設(shè)二個(gè)中間層站； 2329 層設(shè)三個(gè)中間層站； 30 層以上設(shè)四個(gè)中間層站；中間層站的具體設(shè)置應(yīng)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(yùn)行時(shí)能達(dá)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(gè)模塊如下說明： (1)數(shù)字高通濾波器 華南理工大學(xué)碩士學(xué)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(jì)算的話會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)，所以必須對輸入信號先進(jìn)行預(yù)處理即濾除直流分量，然后再進(jìn)行計(jì)算。窗函數(shù)設(shè)計(jì)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(yīng)截?cái)嘁缘玫揭粋€(gè)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(biāo)識為 +，表示用戶消耗的電能，而輸出有功標(biāo)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(jìn)行平方、開方以及數(shù)字濾波等一系列運(yùn)算得到。采用 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(jié)構(gòu) 27 浮動(dòng)中性點(diǎn)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(diǎn)電壓不定所造成的影響，把相電壓信號 VPH 和中性點(diǎn)信號 UF 的差值輸入到運(yùn)算放大器 4中，同時(shí)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(xué)碩士學(xué)位論文 26 圖 42