曳引式电梯节能检测方法及装置

早在2009 年，我国浙江省就发布了关于电梯能源效率的评价技术规范，在该标准中明确了电梯能源效率的检测方法和对能源效率的评价方法，即吨·千米法。此方法是在电梯一定的工作时间内，从电网输入的电能与电梯在规定的工作周期内，轿厢完成运送载荷的运输量的比值就能准确评价、确定测试电梯具有的能源效率，测试的过程中要将电梯在空载状态、百分之二十五载荷状态、百分之五十载荷状态、百分之七十五载荷状态以及百分百载荷状态下分别进行，电梯要分别启动和停止十次，测试的过程中工作人员还要注意平衡系数对测试结果造成的影响。这种测试方法的优势是能够对电梯的实际工作条件进行模拟，但是测试过程较为繁琐，并且电梯测试的过程中需要具有各种状态的载荷，整个测试过程耗时较长。
针对上文中提到测试方法具有的缺点，本文提出了测试过程简捷、测试结果准确的曳引式电梯节能检测评价方法，这种方法不用考虑电梯的拖动方式、安装方法以及平衡系数对检测结果造成的影响。测试过程中只需要目标电梯在当前的安装工艺和使用条件下，在正常的平衡系数下，使用相应的测试方法进行检测和评价。
检测完成后发现，即使是一个生产厂家产出的电梯，在技术性能相同，额定载重不同的情况下，其实际能效等级却存在较大的区别。这是为什么呢？没有安装使用过的同种电梯，使用一样的测试方法进行检测，其能源效率一样，但经过安装使用之后，尤其是使用年限较高的电梯，会受到安装方法、使用环境以及平衡系数等多因素的综合影响，再加上电梯的使用频率高，运行环境复杂，长此以往电梯的能源效率就会发生各种变化，因此，检测结果存在较大的区别。
一、曳引式电梯能源效率的检测和评价方法
（一）空载检测法的主要原理
根据力学原理和动能定理可以得知，曳引式电梯耗电最高的运行状态为空载下行和满载上行，耗电最低的运行状态为空载上行和满载下行，对曳引式电梯能源效率的检测要选择能耗最高的状态，因此，本文对空载下行电梯的能源效率进行检测。对于由于平衡系数的减小导致的空载下行能耗降低的情况，采用空载上行能耗来补偿。由于电梯满载上行的运行状态和空载下行的运行状态所耗电量较为接近，本次研究没有对满载上行的电梯能源效率进行检测，这也能忽略平衡系数对检测结果的影响，提升检测过程的可操作性。在选择好曳引式电梯节能检测方法之后，就需要对测试行程进行确定，我们都知道能耗同功率和时间有一定的关系，而功率同载重有关系，时间决定了电梯的运行行程。因此，电梯在相同的运行速度和载重状态下运行，通过检测电梯的实际行程就能对曳引式电梯进行有效的能源效率评价。对全国各地电梯的运行情况进行调查分析，最终发现建筑物电梯的额定速度同建筑物的高度有一定的联系，如果楼层的高度少于六层，那电梯的额定速度通常低于1 m/s，其中电梯的额定速度同建筑物楼层的高度具有如下关系。

表一建筑楼层与额定速度关系
当前建筑物一层的高度通常为三米左右，结合上表就能确定电梯在各额定速度下的具体行程，具体关系见下表二。

表2 运行行程与额定速度的关系
（二）空载检测法的测试方法
下面将对空载检测法的实际测试方法进行简要叙述：
第一，检测人员首先要将电源断开，再把功率计算装置（或者电能质量分析装置）同主电源的所有连接点的每一相相连接，见下图一。

图一 接线图
第二，连接完成后再对功率计算装置进行调试。
第三，闭合电梯电源开关，将电梯运行到最底层之后开始检测，曳引式电梯在空载的状态下运行到楼层顶部后，再返回到楼层最底层完成检测，工作人员要对电梯的实际能耗进行记录，这个检测过程中必须保证曳引式电梯的运行不能受到外界环境的影响。
第四，重复上述过程三次，再对最终测试结果取平均值就是电梯的最终能耗，记为W1，电梯的运行行程记为H1。
第五，为了保证整个测试过程的一致性，运行行程不满足上文表二的电梯，工作人员需要对电梯进行修正，其中要根据下列公式进行修正。
W=W1+(W1 － W2)×(H0 － H1)/(H1 － H2)
二、对电梯能源效率检测装置的简要分析
电梯的能源效率检测装置的工作机理和结构图见下图二、三。

图二 能源效率检测装置工作机理

图三 电梯能效检测装置结构
上图二为电梯能源效率检测装置的实际工作机理，该装置通过三个电流传感装置获取电流信号，电流传感装置对主电路中电流的变化进行检测，再将变化情况通过电信号的方式传递给主控制装置，电压信号通过三个电压钳同主开关位置获得，再经过调理电路后传递给主控制装置。电能计量模块对主控制装置接受的电流信号和电压信号以及相应的相位关系进行综合计算。测量模式模块对本次测量模式进行设定后启动检测，电梯按照设定模式运行相应周期后，启动智能计算模块进行能耗计算分析电梯的平均能耗值和单次能耗值。检测人员最后将电梯的实际运行行程输入之后，再结合能效等级计算模块进行对电梯的实际能源效率等级做出准确的评价，最终再通过人机交互模块将检测结果显示出来。
上图三为电梯能源效率检测装置的基本结构，其是由主控CPU、电流传感装置、电压传感装置、人机交互接口以及储存装置等构成。电能计量模块能够对电梯在一定行程内的实际电量消耗进行测量，模式设定模块能够对单次测量和多次测量进行转换。
三、总结语
电梯为人们的出行提供了巨大的方便，人们的日常生活离不开对电梯的使用。研究人员必须对电梯节能检测方法给予足够的重视，加大对相关方法和装置的研究力度，只有这样才能有效降低电梯运行能耗，为人们日常生活提供便利。