【文章內(nèi)容簡介】 電梯的技術(shù)要求與檢測檢驗(yàn)方法達(dá)數(shù)百條，但沒有一條是針對電梯能源效率或能耗指標(biāo)的。因此，如果現(xiàn)在實(shí)施電梯能效審查與監(jiān)管，首先要建立起電梯的能效評價(jià)指標(biāo)，并且規(guī)范相應(yīng)的檢測方法。本項(xiàng)目為電梯能源效率的評價(jià)指標(biāo)與檢測方法研究，主要特點(diǎn)如下：——提出了3種綜合評價(jià)電梯能源效率指標(biāo)的技術(shù)方案：a)運(yùn)送載荷所做的功（kg?m）與能耗（kW?h）的比值；b)單位能耗（kW?h）完成的輸送量（kg?m）；c)單位輸送量（噸千米，106kg?m）的用電量（度，kW?h）。經(jīng)分析比對，優(yōu)選c)方案為研究重點(diǎn)，提出以“典型工況實(shí)測指標(biāo)乘以加權(quán)系數(shù)求和”的檢測方法與計(jì)算公式?！獙τ绊戨娞菽茉葱实?0種因素（機(jī)械傳動(dòng)形式、電力拖動(dòng)類型、平衡系數(shù)、工作載荷、運(yùn)行速度、升降高度、制動(dòng)電能回饋裝置、供電電壓、功率因數(shù)、待機(jī)功耗）進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提出提高能源效率指標(biāo)的4項(xiàng)措施（曳引機(jī)選用高效減速機(jī)構(gòu)或采用無齒輪傳動(dòng)、選用VVVF電力拖動(dòng)技術(shù)，應(yīng)用制動(dòng)電能回饋技術(shù)、減低電梯待機(jī)功耗）?！獙υ谟秒娞輰?shí)際工況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立起電梯能源效率檢測作業(yè)圖譜?！ㄟ^對在用電梯抽樣檢測與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到了交流雙速、調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速、永磁同步等各類型電梯實(shí)際的能源效率指標(biāo)?！岢鲭娞葜苿?dòng)回饋裝置的諧波控制指標(biāo)與回饋電能測量、計(jì)算方案?！峤弧峨娞菽茉葱蕶z驗(yàn)規(guī)則》、《電梯再生電能回饋裝置技術(shù)要求與檢驗(yàn)規(guī)則》、《電梯能源效率審查與監(jiān)管規(guī)則》建議稿。綜上所述，國內(nèi)外雖已見有關(guān)電梯能源效率的評價(jià)與檢測方法的文獻(xiàn)報(bào)道，但與本項(xiàng)目主要特點(diǎn)不同。3 電梯工作特性與能耗形式分析(sunlixin) 電梯是一種間歇工作的垂直運(yùn)輸工具，實(shí)質(zhì)上可歸于起重運(yùn)輸機(jī)械范疇，都屬于位能負(fù)載。通常將一定量的載荷運(yùn)送到上方，則也需將這些載荷運(yùn)回到下方，上下運(yùn)送量基本相等。但通常起重機(jī)械僅用于運(yùn)送貨物，對電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程要求不是很高，而電梯大量運(yùn)用于輸送人員，因此其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)控制要求很高。目前大量使用的曳引驅(qū)動(dòng)電梯的基本工作原理是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪旋轉(zhuǎn)，通過曳引輪繩槽與曳引鋼絲繩的磨擦傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩兩端的電梯轎廂和對重上升或下降運(yùn)行，如圖3－1所示。曳引驅(qū)動(dòng)電梯的特點(diǎn)是轎廂與對重作相反運(yùn)動(dòng)，一升一降，鋼絲繩不需要纏繞，長度不受限制，根數(shù)也不受限制，這樣使電梯的提升高度和載重量得到了提高。由于靠摩擦傳動(dòng)，當(dāng)電梯失控沖頂時(shí)，只要對重被底坑中的緩沖器阻擋，鋼絲繩與曳引輪槽間就會打滑，從而避免發(fā)生撞擊樓板的事故。由于曳引驅(qū)動(dòng)電梯具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此得到發(fā)展，并一直沿用至今。圖3－1 曳引驅(qū)動(dòng)電梯工作原理示意圖由上述可見，對重裝置的作用是平衡轎廂及載荷，并為鋼絲繩在曳引輪上產(chǎn)生摩擦曳引驅(qū)動(dòng)力而提供正壓力。由于對重裝置的作用，轎廂空載下行與滿載上行時(shí)電機(jī)負(fù)荷最大，而當(dāng)轎廂半載（或接近半載），曳引輪兩側(cè)的重量相等時(shí)，電機(jī)負(fù)載最輕。（圖，公式）電機(jī)的工作狀態(tài)有電動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)兩種，其與曳引輪兩側(cè)的載荷及運(yùn)行方向的關(guān)系見表3－1。表3－1 曳引驅(qū)動(dòng)電梯的電機(jī)工作狀態(tài)曳引輪兩側(cè)載荷狀態(tài)運(yùn)行方向電機(jī)狀態(tài)轎廂側(cè)＜對重側(cè)上行發(fā)電下行電動(dòng)轎廂側(cè)＞對重側(cè)上行電動(dòng)下行發(fā)電電機(jī)通常是工作在拖動(dòng)耗電或制動(dòng)發(fā)電的交替狀態(tài)下，當(dāng)電梯空載或輕載上行及重載或滿載下行以及電梯平層前逐步減速時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下，此時(shí)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而電梯空載或輕載下行及重載或滿載上行時(shí)，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)下，此時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，……圖、公式 當(dāng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，……圖、公式④電動(dòng)狀態(tài)能耗測量，計(jì)算、分析圖示記錄了===工況電梯時(shí)間—功率曲線，按曲線積分即實(shí)電梯實(shí)際消耗電能，可多附幾種更詳細(xì)的圖數(shù)學(xué)計(jì)算公式 向上位能（kgm）除以總傳動(dòng)效率，⑤發(fā)電狀態(tài)，以交流雙速、變頻、有回饋三種梯型分別敘述，建議先出實(shí)測時(shí)間—功率曲線圖，以圖為依據(jù)分析。4 電梯能源效率評價(jià)指標(biāo)研究如前所述，在電梯行業(yè)“實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管”，建立起行業(yè)統(tǒng)一的能源利用效率的評價(jià)指標(biāo)是前提，也是開展各項(xiàng)電梯節(jié)能降耗的基礎(chǔ)工作。建立統(tǒng)一的電梯能源利用效率的評價(jià)指標(biāo)，也就是建立一個(gè)評價(jià)電梯使用過程中總體耗電水平的統(tǒng)一尺度，這樣才能夠客觀、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水平。為了綜合體現(xiàn)電梯的能源利用效率，在參考借鑒了國內(nèi)外電梯行業(yè)和其他行業(yè)的相關(guān)做法后，我們提出了以下三種電梯能源效率的評價(jià)指標(biāo)方案：（1）電梯能效系數(shù)：指運(yùn)送載荷所做的功（kg?m）與能耗（kW?h）的比值；即在規(guī)定的電梯工作周期內(nèi)，轎廂運(yùn)送有效載荷完成的工作量（所運(yùn)送的荷重與被移動(dòng)的垂直距離之乘積）與在此運(yùn)行周期內(nèi)該電梯所耗費(fèi)電能的比值。由能效系數(shù)的定義可知，能效系數(shù)越大表明電梯能耗越低。其計(jì)算公式如下：…………………………………………………（4－1）（4－1）式中:η——電梯的能效系數(shù)；Wz——電梯在測試周期內(nèi)，轎廂運(yùn)送有效載荷完成的工作量，即每次運(yùn)送的有效載荷重量與被移動(dòng)的垂直距離之乘積的總和，kgm；Ec——電梯在測試周期內(nèi)，從電網(wǎng)輸入的電能(考核值)，kWh；105——功、能換算系數(shù)， = 105 kgm 。完成工作量Wz的計(jì)算公式如下：…………………………………………………（4－2）（4－2）式中：n ——電梯在測試周期內(nèi)，轎廂運(yùn)行的次數(shù)；Qn——第n次運(yùn)行轎廂加入的有效載荷，kg；Sn——第n次運(yùn)行轎廂運(yùn)送有效載荷的垂直距離，m。注意，測試周期內(nèi)轎廂的運(yùn)行工況將不僅僅是某一典型的工況，而是在分析了電梯的工作特點(diǎn)后，將各種載荷、運(yùn)行方向、運(yùn)行距離等予以組合后的工況，在本報(bào)告中稱之為測試工作圖譜。（2）單位能耗（kW?h）完成的輸送量（kg?m）。這是方案（1）的另一種表現(xiàn)形式，即公式4－1的倒數(shù)形式。（3）單位輸送量（噸千米，106kg?m）的用電量（度，kW?h）。是指電梯在規(guī)定的工作周期內(nèi)，完成工作量達(dá)到10000tm時(shí)的耗電量(kWh)?？梢?，該指標(biāo)越大則電梯能耗越大。 比較而言，方案（1）采用無量綱系數(shù)的形式表征能效水平，雖然可以表征出不同電梯的能源利用效率的相對高低，但使用起來不夠直觀，無法一目了然地獲悉電梯的能耗水平；方案（2）則以每度電所能完成的輸送量來表征電梯的能耗，是方案（1）的另一種表現(xiàn)形式，同樣存在不夠直觀的缺點(diǎn)；而方案（3）則與目前常用的“噸公里油耗”或“單位GDP能耗”等有類似之處，能夠比較直觀地反應(yīng)電梯的能耗指標(biāo)，因而本項(xiàng)目最終選擇方案（3）作為電梯能源利用效率評價(jià)指標(biāo)。5 電梯能源效率指標(biāo)檢測方法研究與試驗(yàn)（1）概述在確定了電梯能源效率評價(jià)指標(biāo)后，需要解決的主要問題就是采用何種方法來檢測、確定一臺電梯的能源效率指標(biāo)。一種較為簡單的能源效率評價(jià)方法是：電梯以某種典型工況（例如，轎廂裝載額定載荷，以額定速度向上運(yùn)行一定的距離；或者轎廂空載，以額定速度在兩端站間往返運(yùn)行一次）運(yùn)行，測量該工況下所消耗的用電量，計(jì)算出電梯典型工況下運(yùn)送載荷所做的功（kg?m）與能耗（kW?h）的比值，以此來衡量電梯的能源利用效率。但電梯實(shí)際運(yùn)行工況較為復(fù)雜，采用某一典型工況的“輸出與輸入之比”并不能代表電梯產(chǎn)品實(shí)際的能源利用效率指標(biāo)，這是因?yàn)橛兄T多因素會對其能源利用效率產(chǎn)生影響。例如：——電梯是斷續(xù)工作制，待機(jī)工況的耗電不可忽略。下圖5－1是瑞士J252。rg Nipkow等提供的關(guān)于電梯運(yùn)行能耗（紅色）與待機(jī)能耗（藍(lán)色）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于中國與歐洲的國情不同，電梯使用率差別較大，運(yùn)行能耗與待機(jī)能耗的比值可能與圖示不一致，但是電梯待機(jī)狀態(tài)耗電功率大致相同，待機(jī)時(shí)間通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于轎廂上下運(yùn)行的時(shí)間，會有相當(dāng)大的能耗。圖5－1 ——電梯經(jīng)常處于非額定負(fù)載工況，曳引式電梯由于對重裝置的作用，轎廂半載運(yùn)行時(shí)（轎廂側(cè)總重量與對重側(cè)總重量相平衡）耗電最小，轎廂空載下行或滿載上行時(shí)耗電最大，空載、輕載、半載、重載、滿載等工況能源效率指標(biāo)相差懸殊。只考慮某一工況來進(jìn)行能源效率的評價(jià)，有以偏概全之嫌。 ——由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)規(guī)格與電力拖動(dòng)類型的差別，產(chǎn)品的用電功率因數(shù)不盡相同，功率因數(shù)低會加大供電設(shè)備容量，增加供電系統(tǒng)的線損耗。因此，功率因數(shù)也是一項(xiàng)對能源利用效率產(chǎn)生重要影響的因素?！仞侂娋W(wǎng)能源的質(zhì)量不同。電梯使用的電能回饋裝置注入電網(wǎng)的電流往往有諧波，會增加用電氣設(shè)備的熱損耗；回饋電能的功率因數(shù)也會影響到電網(wǎng)功率損耗。因此，電能回饋裝置的性能對能源效率利用的影響也不可忽視。 ——此外，電梯運(yùn)行的摩擦損耗、電梯的交通運(yùn)行模式，電梯照明、通風(fēng)等輔助裝置的能耗，以及電梯的能源管理策略等等都會對其能源利用效率產(chǎn)生不同程度的影響。根據(jù)電梯的工作特點(diǎn)和能耗形式，顯然可以得出這樣的結(jié)論，即僅用一種典型工況來評價(jià)電梯的能源利用效率是不夠全面、科學(xué)的，應(yīng)當(dāng)尋找能夠較為全面、綜合地反應(yīng)電梯實(shí)際能耗水平的評價(jià)方法。（2）影響電梯能源效率的因素分析通過上述分析，我們認(rèn)為在進(jìn)行電梯能源效率檢測方法的策劃時(shí)，需要考慮諸多影響能源效率的因素，并就這些因素對能源效率的影響程度進(jìn)行分析，從而分清主次，從中選擇可能影響較大的因素進(jìn)行重點(diǎn)分析研究，制定檢測方案，開展試驗(yàn)工作；進(jìn)而通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納、匯總、分析，來驗(yàn)證檢測方案并進(jìn)行相關(guān)修正，并歸納出影響能源效率的重要因素，為提出提高能源效率的措施打下基礎(chǔ)。 現(xiàn)有的理論和工程實(shí)踐表明，影響電梯能源效率的因素很多，如：①與設(shè)備本身有關(guān)的因素： 機(jī)械傳動(dòng)型式； 電氣拖動(dòng)方式；控制方式；系統(tǒng)中的摩擦損耗；運(yùn)動(dòng)部件的摩擦型式（例如滑動(dòng)和滾輪導(dǎo)靴）； 滑輪系統(tǒng)； 轎廂的裝潢； 門系統(tǒng)； 平衡系數(shù)；額定載重量；額定速度；制動(dòng)電能回饋裝置；功率因數(shù)；待機(jī)功耗；加減速度特性；轎廂行程；等等。②與建筑物有關(guān)的因素：建筑物的類型；建筑物的規(guī)模；建筑物中人員的分布；建筑物的垂直運(yùn)輸交通流量模式；建筑物的垂直運(yùn)輸服務(wù)等級；建筑物的內(nèi)部環(huán)境（如溫度、濕度等）；層站高度；等等。③電梯的配置方面：電梯的垂直運(yùn)送策略；電梯在建筑物中的分布；電梯與自動(dòng)扶梯的組合方式；等等。④其他方面： 電梯的安裝、改造、大修質(zhì)量； 電梯的日常維修保養(yǎng)質(zhì)量； 電梯使用者的能源管理策略和水平；等等。上述因素中，②、③、④與電梯本體的能耗關(guān)系不大，可以通過提高建筑物設(shè)計(jì)水平、優(yōu)化交通流量控制模式和管理水平來減少相應(yīng)能耗，故本項(xiàng)目不予考慮；①中，系統(tǒng)的摩擦損耗、運(yùn)動(dòng)部件的摩擦型式（例如滑動(dòng)和滾輪導(dǎo)靴）、滑輪系統(tǒng)、轎廂的裝潢等因素雖然對能耗有影響，但這些因素或者與系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求有關(guān)，或者可以通過一定措施予以控制（例如提高安裝和維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量、限制轎廂裝潢等），因而在本項(xiàng)目中也不予考慮。因此，我們在進(jìn)行電梯能源效率指標(biāo)檢測方法的策劃時(shí)，將研究重點(diǎn)放在電梯的機(jī)械傳動(dòng)形式、電力拖動(dòng)類型、平衡系數(shù)、工作載荷、運(yùn)行速度、轎廂行程、制動(dòng)電能回饋裝置、供電電壓、功率因數(shù)、待機(jī)功耗等因素對能源效率的影響上，據(jù)此來設(shè)定檢測方案。（3）電梯能源效率指標(biāo)檢測工況研究顯然，采用不同的檢測工況，會得出不同的檢測結(jié)果。而檢測時(shí)采用的工況越接近電梯的實(shí)際運(yùn)行工況，則檢測結(jié)果的可信度越高。由前述分析可知，電梯的實(shí)際運(yùn)行工況十分復(fù)雜，無法確定一種能包含各種實(shí)際運(yùn)行情況的測試工況，只能通過對電梯實(shí)際運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析，來確定一種能較好地體現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行情況的檢測工況。由于電梯的使用場合、使用要求等的不同，電梯的實(shí)際運(yùn)行工況千差萬別。主要