電梯電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量的應(yīng)用

吳全俁

摘? 要：電梯早在2007年便被國(guó)家列為了高耗能設(shè)備，在國(guó)家大力發(fā)展能源改革、節(jié)能減排、碳中和、碳達(dá)峰政策背景下，電梯能耗的檢測(cè)工作就變得十分重要。電梯電能質(zhì)量分析儀是檢測(cè)電梯能耗的重要設(shè)備。為此，文章在簡(jiǎn)單介紹電梯電能質(zhì)量分析儀的基礎(chǔ)上，結(jié)合電梯運(yùn)行的能源消耗，就如何更好的發(fā)揮出電梯電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量中的應(yīng)用作用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：電梯電能質(zhì)量分析儀;電梯能耗;測(cè)量;應(yīng)用

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城鎮(zhèn)高層建筑的建設(shè)，電梯的使用日益普及，據(jù)相關(guān)資料介紹，全國(guó)每天約有15.84億人次乘坐電梯。電梯已經(jīng)是人們社會(huì)活動(dòng)中不可缺少的垂直運(yùn)輸工具，電梯節(jié)能降耗已經(jīng)被政府和社會(huì)所關(guān)注。做好電梯運(yùn)行能耗的測(cè)量就是這一工作的首要要?jiǎng)?wù)。電梯電能質(zhì)量分析儀是能耗測(cè)量的重要測(cè)量?jī)x器設(shè)備，將其引入到電梯能耗測(cè)量中能夠?yàn)殡娞莸姆€(wěn)定運(yùn)行提供重要支持。

一、電梯能耗

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，全國(guó)在用電梯達(dá)到627萬臺(tái)，我國(guó)電梯市場(chǎng)上，整機(jī)產(chǎn)品、配件產(chǎn)品的產(chǎn)量和銷量均位于全球第一，產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的一半以上，我國(guó)已成為全世界最大市場(chǎng)。

國(guó)家對(duì)于電梯節(jié)能方面的重視在逐年提升，全國(guó)人大常委于2007年10月28日通過的《中華人民共和國(guó)能源法》便有提到要對(duì)高能耗特種設(shè)備實(shí)施監(jiān)管，國(guó)家質(zhì)檢總局質(zhì)檢特函【2007】29號(hào)文中提出：要對(duì)鍋爐、換熱壓力容器、電梯等高能耗設(shè)備實(shí)行能效測(cè)試，加強(qiáng)特種設(shè)備使用環(huán)節(jié)的節(jié)能監(jiān)管。《特種設(shè)備安全法》規(guī)定：不得生產(chǎn)不符合安全性能要求和能效指標(biāo)以及國(guó)家明令淘汰的特種設(shè)備。

根據(jù)中國(guó)特檢協(xié)會(huì)《電梯能效評(píng)價(jià)指標(biāo)與檢測(cè)方法研究》課題組、上海特檢院、深圳特檢院、廣州特檢院的監(jiān)測(cè)與分析研究，我國(guó)在用電梯的平均能耗水平約為每臺(tái)每天40度。照此推算，全年電梯用電量約為全國(guó)全社會(huì)用電量的0.6%。課題組還對(duì)全國(guó)10個(gè)城市不同型號(hào)電梯的檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表：

測(cè)試數(shù)據(jù)表明，完成相等的運(yùn)送量，不同的電梯耗電水平相差可達(dá)8倍。由電梯能耗測(cè)量開展電梯節(jié)能降耗工作，前景廣闊，大有作為。

二、電能質(zhì)量問題

電能質(zhì)量一般是指高質(zhì)量的電力提供，高質(zhì)量的電力信息涉及到電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量、用電質(zhì)量。但是從整個(gè)電力系統(tǒng)的消耗情況來看：第一，不穩(wěn)定的電壓、電流以及頻率偏差會(huì)使得用電設(shè)備出現(xiàn)障礙，最終干擾用電設(shè)備的運(yùn)行;第二，能夠顯示被檢測(cè)電壓和電流的矢量圖，借助矢量圖，N能分析得出計(jì)量設(shè)備接線是否出現(xiàn)故障;第三，內(nèi)部安裝高容量存儲(chǔ)器，在這個(gè)存儲(chǔ)器的作用下能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效管理。

三、電能質(zhì)量分析儀

電能質(zhì)量分析儀是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量檢測(cè)及分析的產(chǎn)品，能夠?qū)﹄娏\(yùn)行中的諧波分析及功率品質(zhì)分析，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)。

電能質(zhì)量分析儀主要由五部分組成，分別為測(cè)量變換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊以及外圍模塊。其中測(cè)量變換模塊由電壓互感器、以電流互感器及組成;數(shù)據(jù)處理模塊包含DSP以及外部存儲(chǔ)器SDRAM與FLASH;外圍模塊由顯示、存儲(chǔ)以及通信子模塊組成。

電網(wǎng)信號(hào)經(jīng)過電壓/電流互感器、信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)變?yōu)榉螦DC輸入要求的小幅值電壓信號(hào);模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將小幅值電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并將其傳送至數(shù)據(jù)處理模塊;數(shù)據(jù)處理模塊以DSP作為運(yùn)算核心，對(duì)ADC的采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而計(jì)算得到電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡度、電壓閃變等電能質(zhì)量參數(shù);數(shù)據(jù)管理模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算得到的各項(xiàng)電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，完成顯示、存儲(chǔ)以及通信等人機(jī)交互功能。

四、電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量中的應(yīng)用

電梯是一種間歇性工作的設(shè)備，它的能耗包括工作能耗和待機(jī)能耗，同一臺(tái)電梯，裝在不同場(chǎng)所，每天的工作時(shí)間和待機(jī)時(shí)間會(huì)有差別，工作能耗和待機(jī)能耗也就不同，因此很難通過單一指標(biāo)考核電梯能耗，所以根據(jù)工作特性，需要將其能耗考核指標(biāo)分為工作能耗和待機(jī)能耗兩項(xiàng)指標(biāo)，分別進(jìn)行考核。

電能質(zhì)量分析儀在測(cè)量時(shí)的測(cè)試接線點(diǎn)如下圖：

對(duì)于工作能耗，由于負(fù)載、運(yùn)行方向經(jīng)常發(fā)生改變，以及重力的作用，電梯的能耗，需要拋開純粹物理量的有用功概念，將電梯載著負(fù)荷下行也作為有用功，以運(yùn)行距離代替提升高度，測(cè)量能耗時(shí)，在電梯控制柜前端測(cè)量，取電梯上下行的能耗和。

對(duì)于待機(jī)能耗，應(yīng)在電梯應(yīng)答完所有指令?？吭诨疚恢?，并自動(dòng)關(guān)上門后，即進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)再在主開關(guān)前端開始測(cè)量，應(yīng)包括控制柜、變頻器、回饋裝置（若有）、轎廂照明、通風(fēng)、報(bào)警裝置等裝置能耗，但不包括機(jī)房、滑輪間、井道燈照明電路的能耗。

通過電能質(zhì)量分析儀的工作特性來測(cè)量電梯的能耗，從得到的電梯多個(gè)部位多種狀態(tài)下能耗水平數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納等，可得出影響電梯能源消耗的重要因素，積累電梯節(jié)能減耗技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為未來進(jìn)一步開展電梯節(jié)能工作提供支持。

五、電梯運(yùn)行過程中的常見節(jié)能措施

影響電梯能耗的因素非常多，從電梯本身參數(shù)（機(jī)械傳動(dòng)形式、電力拖動(dòng)類型、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）、安裝質(zhì)量（平衡系數(shù)、導(dǎo)軌間距、鋼絲繩受力情況、運(yùn)行平穩(wěn)度）、所在建筑物（建筑物的類型、高度、大小、建筑物內(nèi)人員分布）、使用保養(yǎng)是否得當(dāng)?shù)榷紝?duì)能耗影響較大。

根據(jù)影響能耗因素，在用電梯運(yùn)行領(lǐng)域常用的節(jié)能措施通常有安裝能源回饋裝置、提高安裝質(zhì)量、優(yōu)化群控算法等。通過回饋裝置，當(dāng)電梯因重量不平衡導(dǎo)致某一方向僅靠重力便可完成運(yùn)行時(shí)，原本需要靠制動(dòng)電阻消耗的動(dòng)能通過能源回饋裝置回流到電網(wǎng)中，節(jié)約能耗;通過提高安裝質(zhì)量，根據(jù)人流量設(shè)置最佳平衡系數(shù)等安裝參數(shù)，減少電梯運(yùn)行時(shí)不必要的能量損耗;通過優(yōu)化群控算法，對(duì)于多臺(tái)電梯協(xié)同運(yùn)行時(shí)，可大幅減少電梯因重復(fù)運(yùn)行而行駛太多無效行程并提高運(yùn)輸效率來減少實(shí)際能耗。

結(jié)束語

綜上所述，和一般性的電器設(shè)備相比，電梯是一項(xiàng)能源消耗比較的電器設(shè)備，電梯的使用不符合國(guó)家低碳環(huán)保的發(fā)展要求。如何在保障電梯穩(wěn)定運(yùn)行的過程中減少電梯的損耗是相關(guān)人員需要思考和解決的問題。文章結(jié)合電梯能耗情況提出電梯質(zhì)量分析儀這一能耗測(cè)量裝置，在闡述該裝置基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上就如何發(fā)揮出電能質(zhì)量分析儀在電梯能耗測(cè)量中的應(yīng)用作用進(jìn)行分析，旨在能夠更好的降低電梯運(yùn)行能耗，促進(jìn)我國(guó)電梯事業(yè)的發(fā)展。