【正文】 電梯能效測(cè)量?jī)x工作原理流程圖 Elevator Energy Efficiency Working Flow meter 利用該電梯能效測(cè)量?jī)x現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，包括下列測(cè)量步驟： （ 1）根據(jù)電梯在建筑物中運(yùn)行的樓層數(shù)確定被測(cè)電梯的測(cè)試運(yùn)行工作圖譜。將功率信號(hào)對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分就可以得到能量。的處理。 DSP 能夠方便實(shí)現(xiàn)四象限無(wú)功電能測(cè)量。因此無(wú)功計(jì)量的帶寬限制在 1500Hz以?xún)?nèi)。設(shè)所希望得到的濾波器理想響應(yīng)為： ( ) ( )j jnddnh e h n e??? ????? ? (320) FIR 濾波器的設(shè)計(jì)就在于尋找一個(gè)傳遞函數(shù) 10( ) ( )Nj jnnH e h n e??? ??? ?去逼近 ()jdHe? ，第三章 電梯循環(huán)周期內(nèi)電能測(cè)量 21 設(shè)： 1( ) ( )2 j jnddh n H e e? ???? ?? ? (321) 由于 ()jdHe? 的矩形頻率特性，故 ()dhn一定是無(wú)限長(zhǎng)的序列，而且是非因果的。 設(shè) ( )( 0 ,1, 2 , , 1)h n n N??為濾波器的沖擊響應(yīng)，輸入信號(hào)為 ()xn ，則 FIR 濾波器就是要實(shí)現(xiàn)下列差分方程： 10( ) ( ) ( )Nky n h k x n k????? (319) 式（ 319）就是 FIR 濾波器的差分方程。 底 層 中 間 層 中 間 層 頂 層中 間 層 中 間 層 圖 31 電梯循環(huán)周期工作圖譜 Fig. 31 Elevator work cycle map 第三章 電梯循環(huán)周期內(nèi)電能測(cè)量 17 循環(huán)周期內(nèi)的電能 測(cè) 量 正弦系統(tǒng)的電能 測(cè)量 對(duì)于正弦，線性負(fù)載的電能測(cè)量，可以按照以下 電路 基本計(jì)算 公式 計(jì)算 ： 電壓有效值： 201 ()TrmsU u t dtT? ? (31) 電流有效值： 201 ()TrmsI i t dtT? ? (32) 功率因數(shù)： ()() ()abs PPF si gn Q abs S?? (33) 三相三線合相功率： 3 ACAB CBP U I U I? ? ? ??? (34) 3 9 0 9 0ACA B CBQ U I U I? ? ? ?? ? ? ? ? ? (35) 223 3 3S P Q?? (36) 三相四線合相功率： 4 A B CA B CP U I U I U I? ? ? ? ? ?? ? ? (37) 4 9 0 9 0 9 0A B CA B CQ U I U I U I? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? (38) 224 4 4S P Q?? (39) 有功能量： ()pE p t dt?? (310) 華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 非正弦系統(tǒng)的電能測(cè)量 電梯系統(tǒng)本身包括能夠產(chǎn)生諧波電流的非線性元件，如變壓器的空載電路，交、直流換流站的晶閘管控制元件，晶閘管控制的電容器、電抗器等。華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 第三章 電梯循環(huán)周期內(nèi)的電能 測(cè) 量 電梯循環(huán)運(yùn)行模式定義 全程空載標(biāo)準(zhǔn)工作圖譜循環(huán)運(yùn)行模式 電梯的載荷工況為空載，同時(shí)根據(jù)電梯運(yùn)行樓層數(shù)確定電梯工作圖譜，電梯 按設(shè)定的工作圖譜循環(huán)運(yùn)行。在額定載荷相同的情況下，電梯平衡系數(shù)僅與轎廂質(zhì)量和對(duì)重質(zhì)量有關(guān)，因本能效測(cè)量方法與轎廂及對(duì)重質(zhì)量無(wú)關(guān)，從而測(cè)量結(jié)果與電梯平衡系數(shù)無(wú)關(guān)，使不同平衡系數(shù)的電梯能效具有可對(duì)比性。 ?一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的實(shí)際工作量 一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的耗電量 噸千米 計(jì)算當(dāng)量電量 (28) 把 “計(jì)算當(dāng)量電量 ”作為能效指標(biāo)比把 “噸千米的用電量 ”作為能效指標(biāo)可以大大縮短測(cè)試時(shí)間，如果每 次測(cè)量是精準(zhǔn)的，則并未降低測(cè)量精度。 為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，有效載荷 M? 優(yōu)選為額定載荷的 20%。電梯按圖 7 所示運(yùn)行，始于底層且終于底層。不能籠統(tǒng)地以電梯運(yùn)送載荷所作的功和消耗的電能比值來(lái)衡量電梯能效，而要明確是以一個(gè)循環(huán)周期為比較前提。電梯能效系數(shù)和每噸千米的耗電指標(biāo)，能較好的體現(xiàn)電梯能效水平，易于各電梯的比較，但其定義的仿真工況測(cè)量方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)復(fù)雜，耗時(shí)費(fèi)力，測(cè)試成本較高，不利于推廣使用。該課題組通過(guò)測(cè)量電梯在規(guī)定的工作周期內(nèi)的能 耗 情 況，計(jì)算上述兩個(gè)參數(shù)的值，然后進(jìn)行評(píng)價(jià)。 3600R ST TPE ??? (21) 第二章 電梯能效評(píng)價(jià)方法 9 ( / ) .8E k W he ??? ?天 天 數(shù) / 年 05人 數(shù) 面 積 / 人 (22) 其中： E：電梯每天消耗的能耗 (kWh/day)； R：電機(jī)的額定功率 (kWh)； ST：電梯每天的啟動(dòng)次數(shù)； e：建筑中電梯每年每平方米的能耗； 該方法通過(guò)建筑的面積、建筑使用者的數(shù)量和啟動(dòng)次數(shù)，把電梯的能耗情況與建筑的交通情況結(jié)合到一起。由于使用者對(duì)電梯的使用偏好不同和工作場(chǎng)所不是完全相同，電梯的啟動(dòng)次數(shù)不能全面反映電梯的客流情況。這些電梯的速度從 。電梯的額定載荷被設(shè)置 800kg。電梯能效的定義和測(cè)量目的是建立一個(gè)公認(rèn)尺度來(lái)衡量標(biāo)識(shí)不同電梯的電能利用效率，所以測(cè)量電梯能效的關(guān)鍵是定義一個(gè)合理的測(cè)量方法，排除各種影響電梯能效的因素對(duì)測(cè)量結(jié)果所造成的干擾，使測(cè)量結(jié)果具有可比性 。 通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有的計(jì)量工具， 現(xiàn)有的電能計(jì)量工具無(wú)法滿(mǎn)足我們的項(xiàng)目需求，因此我們需要開(kāi)發(fā)一套具備電梯能效計(jì)量功能的 軟件和 電梯能效測(cè)量?jī)x。 20xxQK350 課題組提出的電梯能效測(cè)量的模擬工況法 [19]，以每噸千米的耗電量（ kWh/tKm）作為電梯能源利用效率指標(biāo)，該指標(biāo)可以很好的反映出電梯能源利用效率。因國(guó)家沒(méi)有對(duì)電梯能耗出臺(tái)相關(guān)規(guī)定，民眾在采購(gòu)電梯時(shí)，主要考慮產(chǎn)品的安全和價(jià)格因素，不愿意選擇節(jié)能產(chǎn)品；因此，節(jié)能電梯的市場(chǎng)接受度不高，導(dǎo)致電梯節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用受阻。 因此，電梯節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用是開(kāi)展電梯節(jié)能降耗工作的前提。為此我國(guó) 20xx 年 10 月 28 日頒布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》中也明確提出了 “對(duì)高耗能的特種設(shè)備，按照國(guó)務(wù)院的規(guī)定實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管 ”的要求。 隨著 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，國(guó)內(nèi)建筑能耗的總量逐年上升，在所有能源消耗中所占的比例已從上世紀(jì) 70 年代末的 10%，上升到近年的 %，同時(shí)，通過(guò)在北京、上海和廣州的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，面積僅為 5%的大型公共建筑的用電量已經(jīng)解決全部住宅的用電量 [5]。 社會(huì)對(duì)電能的需求，隨著國(guó)民生產(chǎn)總值（ GDP）的增長(zhǎng)而快速地增加。 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 61 V 附 錄 60 參考文獻(xiàn) 51 第六章 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和分析 48 主程序流程圖 41 DSP 硬件外設(shè)驅(qū)動(dòng)層 40 電梯能效檢測(cè)儀 DSP 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 16 電梯循環(huán)周期工作圖譜 15 第三章 電梯循環(huán)周期內(nèi)的電能測(cè)量 11 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效測(cè)量方法 II 第一章 緒論 提出以 Mvdt?? 即差額質(zhì)量速度積分計(jì)算電梯輸送有效載荷所作的機(jī)械能。 定義一種能克 服各種影響電梯電能指標(biāo)干擾因素的電梯能效測(cè)量方法，并且能安全、便捷測(cè)量得到電梯能效指標(biāo)。 III 目 錄 摘 要 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 25 系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架 54 電梯能效數(shù)據(jù)分析 與此同時(shí)，我國(guó)已經(jīng)成為世界上第二大能源消費(fèi)國(guó)，對(duì)國(guó)外能源的依賴(lài)程度不斷上升。攻克主要能耗領(lǐng)域的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，積極發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)，大力提高一次能源利用效率和終端用能效率 ”[4]。 電梯作為建筑耗能的一部分，其耗能問(wèn)題已被廣泛關(guān)注，電梯已成為重要的節(jié)能減排對(duì)象。廣東省在用電梯擁有量占據(jù)全國(guó)首位，如按 20xx 年底廣東電梯統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)臺(tái)計(jì)算， 20xx 年耗電量約為 60億千瓦時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)在的電梯節(jié)能技術(shù)就將節(jié)電約 20 億千瓦時(shí)，而且廣東每年新增電梯一般超過(guò) 2 萬(wàn)臺(tái)，在我省實(shí)行電梯能耗測(cè)試與監(jiān)管，大有可為。 另外，由于節(jié)能型電梯成本較普通電梯高，其售價(jià)較普通電梯貴，用戶(hù)增加投資回收期較長(zhǎng)，民眾對(duì)執(zhí)行電梯節(jié)能積極性不高。但是，這些評(píng)價(jià)參數(shù)不能很好的反映出電梯能源效率。 另外，這些電能計(jì)量工具不具備測(cè)量機(jī)械能的功能，而我們項(xiàng)目中需要測(cè)量機(jī)械能這一重要指標(biāo)。 影響電梯能效的因素是多方面的，電梯運(yùn)行速度、運(yùn)行載荷不同，其能效也不同，即電梯能效本質(zhì)是隨電梯運(yùn)行條件而變化的。選擇 10m作為正常繁忙交通情況下的一個(gè)合理的行程典型統(tǒng)計(jì)平均值。他對(duì)四種驅(qū)動(dòng)類(lèi)型（液壓、交流雙速、 DC 渦流制動(dòng)和 VVVF）的 29 臺(tái)電梯進(jìn)行能耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。該方法認(rèn)為電梯的啟動(dòng)次數(shù)和額定載荷是影響電梯能效評(píng)價(jià)的主要因數(shù)。建筑中電梯每年每平方米的能 ( 2//kWh m year)根據(jù)公式 22 計(jì)算。 (6) 電梯能效系數(shù)和每噸千米的耗電量 國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目 20xxQK350《電梯能源效率的評(píng)價(jià)與檢測(cè)技術(shù)研究》課題組 [19]分別以電梯能效系數(shù) (η)和每噸千米的耗電量 ()作為電梯能效的評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)電梯能耗情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。固定時(shí)間內(nèi)的電梯能耗可作為政府部門(mén)或者用戶(hù)估算電梯能耗用，而對(duì)于電梯能效測(cè)量，該指標(biāo)中參數(shù)是基于統(tǒng)計(jì)和估計(jì)的，缺乏可操作性和準(zhǔn)確性。在循環(huán)周期內(nèi)的輸入電能和循環(huán)周期內(nèi)完成的輸送量才有可比性。所謂的電梯測(cè)試運(yùn)行工作圖譜，如圖 23 所示，也即循環(huán)工作圖譜，是指根據(jù)電梯運(yùn)行樓層數(shù)，設(shè)定中間層，具體可為 8 層以下不設(shè)中間站， 9~15 層站設(shè)一個(gè)中間層站； 16~22 層設(shè) 2 個(gè)中間層站，以此類(lèi)推。根據(jù)“11 C W ???噸 千 米 耗 電 量 噸 千 米 E”算式，求得電梯噸千米耗電量，并以此作為電梯能源利用效率的度量指標(biāo)。簡(jiǎn)化的電梯能效指標(biāo)：一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，根據(jù)電梯實(shí)際完成的工作量與實(shí)際消耗的電量，比例放大到噸千米工作量后的計(jì)算當(dāng)量電量，作為電梯能效指標(biāo)，如公式 28 所示。 (3)測(cè)量方法屏蔽了電梯平衡系數(shù)對(duì)電梯能效測(cè)量的影響，使不同平衡系數(shù)的電梯能效具有可對(duì)比性。 本章小結(jié) 本章主要介紹了現(xiàn)有電梯能效評(píng)價(jià)方法和特點(diǎn)，以及重點(diǎn)介紹了采用的基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效測(cè)量方法 和特點(diǎn) 。根據(jù)樓 層設(shè)定好中間層后，測(cè)試時(shí)電梯按工作圖譜全程運(yùn)行，電梯循環(huán)周期工作圖譜如圖 31 所示。高通濾波器的作用就是濾除電壓、電流采樣數(shù)據(jù)中的直流成分，保留頻率為 50HZ 的電網(wǎng)信號(hào) ，采用高 通 FIR 濾波器 。因 此，這種方法的重點(diǎn)在于選擇某種恰當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)和一種合適的理想濾波器。在保證信號(hào)幅頻響應(yīng)不衰減的前提下，能夠?qū)?301500Hz的采樣信號(hào)進(jìn)行移相 90度的處理。無(wú)功功率有正向和反向無(wú)功，正向無(wú)功標(biāo)識(shí)為 +，為 2 象限無(wú)功，反向無(wú)功標(biāo)識(shí)為 ，為 4 象限無(wú)功，如圖 36 所示。在保證信號(hào)幅頻響應(yīng)不衰減的前提下，能夠?qū)?301500Hz 的采樣信號(hào)進(jìn)行移相 90176。誤差小于 1%。 電梯 能效檢測(cè)儀工作原理流程圖如圖 42 所示。為便于現(xiàn)場(chǎng)接線，直接取 U、 V、 W 三相電壓，三相電壓中性點(diǎn)為圖 43 中 UF 點(diǎn)， UF 點(diǎn)的電壓相對(duì)儀器的地是浮動(dòng)變化的，如果把 UF 與儀器地直接相連，可能產(chǎn)生地線環(huán)流，干擾儀器的運(yùn)