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电梯典型节能技术及监测方法电梯典型节能技术及监测方法 广州特种机电设备检测研究院广州特种机电设备检测研究院 刘英杰刘英杰 武星军武星军 王新华王新华浙江大学浙江大学 徐兵徐兵2015.062015.061.主要内容电梯的节能技术电梯状态节能监测仪的课题进展电梯能效测试与评价规则的项目进展小结2.曳引电梯与液压电梯结构 轿厢轿厢 配 重 轿厢轿厢曳引电梯原理图液压电梯原理图3.两极电机两极电机AC电机电机有齿轮有齿轮VF电机电机无齿轮无齿轮VF无能无能量回收电机量回收电机无齿轮无齿轮VF无能无能量回收电机量回收电机不同电梯的能耗对比4.电梯系统节能的途径电梯系统节能的途径 提高零部件的效率提高零部件的效率 变频异步电机，变频异步电机，永磁同步电机永磁同步电机，新型传动元件，新型传动元件 提高系统的效率提高系统的效率 变频调速技术变频调速技术 液压变压器液压变压器 机械配重机械配重 新型系统控制模式新型系统控制模式能量回收能量回收 回馈变频器回馈变频器、蓄能器、蓄电池、蓄能器、蓄电池5.零部件的效率_变频异步电动机6.零部件的效率_永磁同步电动机7.零部件的效率_新型的传动元件普通的涡轮蜗杆普通的涡轮蜗杆螺旋齿轮传动螺旋齿轮传动 提高效率提高效率50%轻质聚合滑轮轻质聚合滑轮新型轻质高强度钢丝绳新型轻质高强度钢丝绳8.变转速与变排量液压系统的效率对比变转速与变排量液压系统的效率对比l/min变转速液压技术的应用领域逐渐扩大：变转速液压技术的应用领域逐渐扩大：升降机械、塑料机械、石油机械、车辆等升降机械、塑料机械、石油机械、车辆等 电机的效率电机的效率随工况变化大；随工况变化大；待机工况，待机工况，变量泵维持功变量泵维持功率较大；率较大；机械损失大机械损失大 噪音小噪音小9.MM变频器变频器计算机检测控制单元计算机检测控制单元 snpucp2p1U1UA123456789101112131.1.主电机主电机 2.2.主泵主泵3.3.梭阀梭阀 4.4.溢流阀溢流阀5.5.梭阀梭阀6.6.双出杆对双出杆对 称液压缸称液压缸7.7.压力继电器压力继电器8.8.蓄能器蓄能器 9.9.溢流阀溢流阀10.10.单向阀单向阀 11.11.补油电补油电 机机 12.12.补油泵补油泵 13.13.过滤过滤器器MM变频器变频器计算机检测控制单元计算机检测控制单元 nmnpucp2p1U1UA12345678910111213 MM 变频器变频器计算机检测控制单元计算机检测控制单元 snpucp2p1U1UA12345678910111213 方方案案一一 控控制制双双出出杆杆对对称称缸缸 方案二方案二 控制单出杆对称缸控制单出杆对称缸方案三方案三 控制双向液压马达控制双向液压马达10.阀控节流调速回路阀控节流调速回路变压器调速回路变压器调速回路液压变压器基本介绍液压变压器基本介绍11.坦佩雷坦佩雷IHAIHA孙威博士生课题孙威博士生课题-2004-2004传统型液压变压器的应用基础研究传统型液压变压器的应用基础研究12.浙江大学在浙江大学在20002000年研究完成了变频年研究完成了变频+“+“能量转换器能量转换器”的系统的系统浙江大学在浙江大学在20032003年预研了下图所示的新方案年预研了下图所示的新方案 欧阳小平、刘贺欧阳小平、刘贺847液压变压器1013-313-1计算机控制系统118313-2M9141212561516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474848 蓄能器作为动力源；蓄能器作为动力源；仅需要补油装置；仅需要补油装置；装机功率小，系统效装机功率小，系统效 率高；率高；蓄能器体积大；蓄能器体积大；传统型液压变压器的应用基础研究传统型液压变压器的应用基础研究13.欧阳小平博士课题欧阳小平博士课题新型液压变压器的应用基础研究新型液压变压器的应用基础研究恒压网络中关键元件元件之一恒压网络中关键元件元件之一 -“液压变压器液压变压器”与变量马达地位相当；与变量马达地位相当；控制直线负载，也可以控制定控制直线负载，也可以控制定量马达与变量马达竞争；量马达与变量马达竞争；14.液压变压器恒压网络实验台液压变压器恒压网络实验台液压变压器恒压网络实验台液压变压器恒压网络实验台电气控制柜电气控制柜风冷却器风冷却器信号调理板信号调理板油箱油箱速度传感器速度传感器液压变压器液压变压器角度传感器角度传感器欧阳小平、张斌博士设计欧阳小平、张斌博士设计15.初步研究的一些结果初步研究的一些结果16.轿厢变频器M微机控制器MATPATPpupu11234571161210113141516171819202122232426252729311323334353736383940414243893044ABABXX28SP451样机规格参数样机规格参数及节能对比及节能对比工程化需考虑工程化需考虑的一些细节的一些细节蓄能器的应用蓄能器的应用17.机械配重的应用机械配重的应用-升降机械领域（升降机、抽油机等）升降机械领域（升降机、抽油机等）柱塞缸机械配重柱塞缸机械配重 拉缸机械配重拉缸机械配重机械配重与蓄能器的对比机械配重与蓄能器的对比 能量恒定、性能稳定；能量恒定、性能稳定；维修方便；维修方便；功率重量比小；功率重量比小；布置不灵活；布置不灵活；18.日立电梯首先把柱塞缸带机械配重块概念商品化；日立电梯首先把柱塞缸带机械配重块概念商品化；随后随后AlgiAlgi公司也给出了样机形式；公司也给出了样机形式；浙江大学在浙江大学在20012001年也给广州电梯集团作过方案；目前合作年也给广州电梯集团作过方案；目前合作 单位上海三菱采用了该方案的另一种形式；单位上海三菱采用了该方案的另一种形式；柱塞缸机械配重柱塞缸机械配重的应用的应用19.活塞缸机械配重的应用活塞缸机械配重的应用拉缸带机械配重块的方拉缸带机械配重块的方案案-德国德国LeistritzLeistritz公司公司20.回馈电网与飞轮蓄能技术回馈电网与飞轮蓄能技术电机电机-飞轮能量回飞轮能量回收（与工作循环密收（与工作循环密切相关）切相关）液压马达拖动电液压马达拖动电机发电，回馈电机发电，回馈电网网液压电梯回馈电网的研究。液压电梯回馈电网的研究。成本高，市场无法接受！成本高，市场无法接受！21.曳引电梯回馈曳引电梯回馈电网，技术较电网，技术较成熟，有相应成熟，有相应的产品出现。的产品出现。回馈电网技术回馈电网技术22.三菱、奥迪斯开发了自带能量回馈的电梯三菱、奥迪斯开发了自带能量回馈的电梯三菱同时开发了混合动力电梯：蓄电池和三相电同时供电，三菱同时开发了混合动力电梯：蓄电池和三相电同时供电，停电时蓄电池维持供电十分钟停电时蓄电池维持供电十分钟回馈电网技术回馈电网技术23.电梯远程在线节能检测关键技术研究及系统开发广东省质监局项目：广东省质监局项目：电梯状态监测仪的依托项目：电梯状态监测仪的依托项目：基于射频识别技术和虚拟仪器技术的电梯运行状态监测技术和装置研究 国家质监局项目：国家质监局项目：解决的主要问题：解决的主要问题：在线节能监测 在线故障报警 信号的远程无线传输项目背景：项目背景：研发第二代电梯在线状态监控装置间接式测量最大程度减少监间接式测量最大程度减少监测仪对电梯正常运行的影响测仪对电梯正常运行的影响设备测试原理和结构优化设设备测试原理和结构优化设计，减少开发和销售成本计，减少开发和销售成本第一代第一代第二代第二代电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展特种设备安全技术规范起草任务书（特种设备安全技术规范起草任务书（TSG5-2011）：）：电梯能效测电梯能效测试与评级规则试与评级规则起草组长：武星军起草组长：武星军 24.硬件开发硬件开发故障辨识程序核心元件选型调试在线能耗测试程序数据采集传输程序系统软硬件布局内核软件设计内核软件设计人机接口平台人机接口平台数据显示模块数据统计模块数据分析模块硬件电路设计电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_ _技术路线技术路线25.电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_ _仪器单元组成仪器单元组成测量电路测量电路测量芯片测量芯片CPU人机通信接口人机通信接口远程通信远程通信状态显示灯状态显示灯电源电源备用备用计量计量芯片芯片CPUADE787826.电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_ _芯片评价芯片评价ADE7878评估板实验室测试评估板实验室测试ADE7878评估板现场测试评估板现场测试ADE7878评估板现场测试评估板现场测试ADE7878评估板检测信号评估板检测信号27.正常下、上运行电梯等效电流测量的电流数据捕捉了电梯的能量消耗测量的电流数据捕捉了电梯的能量消耗电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_ _测试数据测试数据检修下、上运行电梯等效电流采样率8kHZ3169测试数据数据更多数据更多算法更灵活算法更灵活采样率100HZ28.CPUCPU信号采集和传输单元信号采集和传输单元电源单元和串口数据传递单元电源单元和串口数据传递单元ADE7878 ADE7878 信号采集和隔离单元信号采集和隔离单元电梯节能监测仪的组成单元原理图电梯节能监测仪的组成单元原理图29.电流电压采集电流电压采集ADE7878隔离模块隔离模块CPU串口信号转换串口信号转换DTU接口接口调试口调试口信号显示信号显示电压转换电压转换供电供电电路板电路板30.电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_故障辨识故障辨识下行，急停，不复位下行，正常运行下行，检修运行上行，检修上行，正常上行，急停31.电梯状态节能监测仪的课题进展电梯状态节能监测仪的课题进展_后续工作后续工作硬件电路的调试状态监控和节能控制方法的实际应用32.电梯能效测试与评价规则的项目进展电梯能效测试与评价规则的项目进展项目来源：项目来源：参考准则：参考准则：ISO/DIS 25745-1项目主要内容：项目主要内容：1.电梯能效测试的测试方法、测试项目2.电梯的能效指标3.电梯的能效评价标准4.电梯改造后能效测试应进行的项目和必须达到的要求5.测试报告书的格式国家质量监督检验检疫总局，根据国家质量监督检验检疫总局，根据特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例和和高效能特种设备节能监督管理办法高效能特种设备节能监督管理办法的要求，制定电梯能的要求，制定电梯能效测试方法和评价规则。效测试方法和评价规则。33.辅助电路包括照明、风扇、加热设备、电源插座、报警装置、应急电池电源等辅助能耗：辅助能耗：主要能耗：主要能耗：主电路包括曳引电机、门机、变频器等运行运行：空轿厢从底层端站运行到顶层端站，再回到底层端站的运行循环周期，包括开关门操作休眠休眠：电梯系统处于通电但不运行，并且井道照明和谐波输入处于关闭的状态能耗测试项目34.主能耗主能耗-运行运行主能耗主能耗-待机和休眠待机和休眠辅助能耗辅助能耗-运行运行辅助能耗辅助能耗-待机和休眠待机和休眠能量测试能量验证主能耗-运行主能耗-待机和休眠辅助能耗-待机和休眠辅助能耗-运行35.可行性测试项的确定：运行状态下规定行程内能耗，待机状态下功率，电梯运行的电流。测试指标的确定:根据确定后的项目，测试现有电梯的能耗数值，确定能耗指标。电梯能效测试与评价规则的项目进展电梯能效测试与评价规则的项目进展_后续工作后续工作36.小结小结电梯节能形式多种多样，节能技术也各有所长，如何合理评价，在线节能监测是一种很有前景的技术电梯状态节能监测仪硬件设计已经完成，测试方法也已初步形成，后期工作主要集中在节能及状态监测算法的实现，现场测试评价上。电梯能效测试与评价规则还需细化并进行实验测试，实现最终定稿。37.谢谢各位专家谢谢各位专家谢谢各位专家谢谢各位专家38.