Energy Saving Measures in Elevators and Escalators

　　伴随中国房地产业的高速发展，人们对赖以生存的环境的重视已经被提高到一个相当的高度，而作为高楼大厦必要配套设施的电梯的节能减排措施也引起了相关部门的高度重视，现就本人认知程度作如下分析。

　　1电梯

　　1.1节能方面

 　　⑴  推广使用再生变频器，实现电能反馈。根据曳引电梯在电力拖动方面运行的四象限运行特点，在电梯轻载上行的第2象限电动机处于上行再生状态，在重载下行的第4象限电动机处于下行再生状态，通过一个特制的装置，将再生的电能反馈回用户电网中去，从而实现电能反馈，达到节能的目的，如OTIS推出的超过1 000kg的Gen2电梯中使用的再生变频器就可以实现这一功能。

 　　⑵  广泛使用永磁同步无齿主机，达到节能目的。因传统主机的机械减速器机械传动效率不高，特别是普遍使用的蜗轮蜗杆减速器的传动效率很低，有约一半的能量损耗变成了热能；同时因传统异步电动机存在相位差，有功功率一般也只有85%左右。若使用永磁同步无齿主机，就克服了上述缺点，不过我们在永磁的稀土合成技术上还有待进一步提高，应着力避免因非正常停车、过热、振动造成永磁特性的减退而带来的主机故障。

 　　⑶  将原交流调速的老旧电梯改造为变频调压调速（VVVF）电梯，达到节能和电梯升级的双重效果。有条件的情况下，对原交流调速的老旧电梯改造为VVVF电梯，减少能量损耗，根据实践可知，其节能达到30%～40%，同时提高电梯的舒适感和减少电梯的故障率。

 　　⑷  合理设置电梯基站，优化派梯功能，达到节能目的。将梯群程序控制系统的原理置于单梯和并联梯的程序控制系统中，根据大厦客流情况，有电脑和控制系统软件中专家系统自动选择适合该大厦的最佳运行方式、待梯停靠楼层，自动分配电梯运行时间，达到节能目的。

 　　⑸  在电梯的配置上，尽快出台相应的指导性文件，指导业主合理配置电梯。这样可以避免因业主的不专业、电梯配置上的盲目性造成电梯额定载荷的选择或配置数量上的不合理，“小马拉大车”造成大楼功能上的缺损，“大马拉小车”造成社会资源和能源的浪费。

　　1.2减排方面

　　⑴  使用再生变频器，实现电能反馈，减少了耗能电阻产生的热能排放，达到了减排的目的。

　　⑵  使用永磁同步无齿主机因提高了有功功率，同样也减少了对环境热量的排放，同时因无机械减速器，避免了润滑油的污染，达到了减排的目的。

　　⑶  将原交流调速的老旧电梯改造为VVVF电梯，减少能量损耗，在提高舒适感、减少热能的排放的同时，还减少了因交流调速电梯众多的接触器、继电器频繁的吸合而造成的噪声污染。

　　⑷  研制电梯新技术，达到节能减排的目的。如磁悬浮电梯、取代钢丝绳的钢带等，均可达到节能减排的目的。

　　2自动扶梯、自动人行道

　　使用自动扶梯、自动人行道的商场一般营业时间为10：00～22：00，而公共交通型的自动扶梯、自动人行道运行时间更长，在运行时间内均处于工频运行状态，每天运行时间长达12h或更多。每台自动扶梯、自动人行道的额定功率一般为7.5kW左右，按照相关规定梯级宽度1m的输送能力为9 000人/h，梯级宽度0.8m的输送能力为7 500人/h，但其运行于额定负载和持续载客的时间却很少，大多数时间都处于轻载或空载运行。有效地节约自动扶梯、自动人行道的用电量，在节能、延长设备的使用寿命及经营成本的控制方面，有很大的经济效益和社会效益。

　　我认为，达到节能减排的方案有2种，一种是在原控制系统的基础上进行适当改造，增加部分接触器和时间继电器、信号检测用的光电开关或磁开关，使自动扶梯、自动人行道在GB 16899—1997规定的时间后无人使用自动停机，有人使用时自动启动方案。这种方案的优点是节能效果明显，改造费用小；缺点是安全系数较低。具体有以下几个方面的问题：自动扶梯突然启动时可能因为乘梯者思想准备不足，易造成意外事故；经常频繁地启动、停止，将造成机械部分的过早损坏；不断地出现较大的启动电流，将冲击电网，可能对其他电气设备的正常运行造成损害。

　　另一种是变频调速节能方案，即在原控制系统的基础上增加变频调压调速装置、微机控制系统及相应的信号检测开关。该变频调速节能方案工作原理如下：判定有无乘客是自动扶梯以什么速度运行的依据，在自动扶梯或自动人行道的上下两个出入口处分别安置红外线探测装置，在无乘客时以较慢的速度运行或处于停止状态，处于节能速度模式。如果使用者从与预订运行方向相反的方向进入时，自动扶梯或自动人行道仍应按预先确定的方向运行。如果使用者从与预定运行方向进入，并出现在红外线探测装置探测范围内时，专用红外线探测装置到后给微机控制系统发出有人使用的信号。微机控制系统向变频器发出指令，处于节能模式的自动扶梯或自动人行道便在预先设定的时间内平稳地加速，加速到额定速度后便以额定速度运行，并保持到最后一名乘客走出后不少于国际规定的10s时间，自动扶梯或自动人行道又通过微机控制系统向变频器发出指令，处于额定速度运行的自动扶梯便在预先设定的时间内平稳地减速，自动扶梯减速至预先设定的节能速度后，便转换为节能模式。从而达到节能目的。

　　该节能方案有以下优点。

　　⑴ 加减速度曲线连续、平滑，加减速度平稳，乘客无任何不适的感觉。

　　⑵ 因使用变频调压调速装置及微机控制，可以实现自动扶梯或自动人行道由正常运行状态和节能状态间平稳过渡的加减速及需要的特定运行速度的设定，降低了由于频繁启动对机械设备造成的损害，节能低速运行大大降低了机械部件的磨损，相对延长了设备的使用寿命，同时自动扶梯的电动机的升温和运行噪声将有显著降低，达到节能减排的目的。

　　⑶ 变频技术的采用大大降低了自动扶梯频繁启动时对电网的冲击，改善电网的功率因数，降低无功损耗，起到了节能作用。

　　⑷ 该节能方案借用了原系统的安全条件，加上变频调压调速装置本身所具有的安全保护功能，使其安全性更加可靠。

　　⑸ 变频调速节能方案的节能效果明显，自动扶梯或自动人行道空载时以节能模式运行，电流仅为空载时额定速度运行电流的3/1。处于每日上行方向运行的自动扶梯，日节电10%；下行方向运行的自动扶梯，日节电可达45%，一般来说上下行综合节能约为30%左右，若节能模式设为停止状态，节能效果更好，当然节电效果因使用场地客流量的不同而异。

　　该节能方案的缺点是造价相对较高，但从节能减排和设备损耗方面计算是值得的。