印刷品-电梯、自动扶梯节能改造推介书090318.doc

电梯节能改造方案

建筑业作为我国资源能耗的重点行业之一，已经达到我国能源总消耗的1/3左右，而在现代建筑中，空调和电梯是两只最大的“电老虎”。空调节能问题已引起了公众普遍的关注，但是对建筑能耗中的另一耗电“老虎”——电梯来说，节能降耗的问题似乎还在社会公众的视野之外。在关于建筑节能和其他相关能源再生法规中，电梯的节能问题也仍处于缺位的状态。在建设资源节约型社会、着力抓好节能降耗的大背景下，如何有效的降低电梯运行耗电量，已经成为社会关注的重点。2008年10月1日《公共机构节能条例》开始实施，近期国家和各地政府也出台了相应的鼓励、支持政策，全面支持、推动建筑节能及其相关产品的研究、开发和市场化进程。

一、电梯节能的可能性
目前，国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压。由于电梯运行过程中，通过电阻产生的热量非常之高，电阻局部温度通常都是在 100℃以上，为了使机房温度降低到常温状态，让电梯免于因高温而产生故障，用户还需要安装大制冷量和排风量的空调或风机；在电梯功率较大的机房，往往需要空调、风机同时使用，或是多台空调、多台风机同时启动，在有些地方降温设备的耗电量往往比电梯的用电量还要高。
在电气传动系统中，电机不可避免地存在发电过程，即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下，使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速，电机所发出的电能将会储存在变频器直流母线滤波电容中，如果不把这部分电能消耗掉，那么直流母线电压就会迅速升高，影响变频器的正常工作。通常各电梯制造厂家处理这部分能量的方法是增加制动单元或制动电阻，将这部分能量消耗在电阻上变成热能浪费掉，而电梯电能回馈装置则完全可以替代制动单元和制动电阻，并且可以将这部分能量回馈给电网，达到绿色、环保、节能的目的。装置通过自动检测变频器的直流母线电压，将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频、同相的交流电压，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，从而达到能量回馈电网的目的，回馈到电网的电能达到电能回馈的97%以上，有效节省电能。
根据对现场在运行电梯的实际调研情况，采用PROSPECT电梯电能回馈装置替换电梯制动电阻进行节能改造，改造后体现出良好节能效果。
实施改造后，电梯机房的制动电阻即刻停止工作，同时本装置把用于制动电阻散热的电能进行回收、利用并回馈到局域电网供其他设备使用，节能率最高可达到45%，平均节能率30%。
对进行了节能改造的电梯，通过加装电度表的方法来监视电梯的节电效果，发现在电梯处于空载上行、满载下行并电梯进行制动时，电度表倒转明显；小于半载上行和大于半载下行时，电度表也倒转，但不如空载上行、满载下行明显。进行无节能装置和有节能装置情况下的现场对比、重复测试、试验后，测试结果表明，本装置节能作用确切，节能效果明显。

二、电梯电能回馈装置的主要技术优势
（一）关键技术
电梯电能回馈装置主要采用了DSP中央处理器技术、PWM脉宽调制技术，以及双向电压跟踪技术等行业领先技术。该技术应用于电梯电能回馈装置属于国际首创。
（二）技术创新点
1、电梯电能回馈装置采用了先进DSP内核的微控制芯片，该芯片具有快速、实时、可靠性高等特点，速率高、精度高、稳定性能好、谐波少、抗干扰能力强；
2、电梯电能回馈装置采用了双向电压跟踪的PWM脉宽调制控制输出正弦波，减少了高次谐波电流的损耗；
3、电梯电能回馈装置加入了抑制"孤岛"效应的技术，保证了整个电路系统以及调试维修人员的安全；
4、动作电压可调；
5、输出接线无相序要求；
6、能够实时显示发电数量；
7、适合于55KW以下所有品牌变频调速电梯；
8、内、外部故障自诊断功能，过流、过压、过热保护；
9、最高节电率45%，平均节电率30%。

三、权威认证和获得荣誉
1、通过“国家电梯质量监督检验中心”的检验；
2、通过“天津市特种设备监督检验技术研究院”的检验；
3、通过“中国特种设备检验协会（国家质检总局科技计划项目2007QK350）”的检验，检验及检测的内容和方式将成为以后国家检测类似产品的范本。
4、通过河北省科学技术信息研究所科技成果创新鉴定。
5、2008年7月成为我国唯一进入国家节能检测中心数据库录入的产品
四市场和产品影响
1、国家级专家参加的科技成果鉴定
2008年1月19日产品鉴定专家
中国建筑科学院机械化分院院长、国家电梯质量监督检验中心主任李守林；
中国电梯标准化委员会秘书长 陈凤旺；
中国电梯技术委员会主任、天津大学博士生导师万健如。
2、新华社、光明日报、经济日报、中央电台等近百家媒体的高度关注和跟踪报道。
3、2008年10月1日中央电视台新闻频道、10月19日中央电视台新闻30分进行了产品报道，中央电视台法制频道等其他频道进行后续的跟踪报道。
4、国务院机关事物管理局将电梯电能回馈装置作为今、明两年节能改造的重点，并已经率先在国家科学技术部进行了安装，国家科学技术部已出具电梯节能改造运行监测报告。

五、国内重点项目工程（节选）
北 京：中华人民共和国科学技术部
北京林业大学
北京市城乡贸易中心
北京国际大厦
北京中国银行
北京人民解放军总医院
北京市王府井工美大厦
河北省：河北省科学技术厅
秦皇岛国贸饭店
保定市第一中心医院
保定国家高新技术产业开发区管委会
辽宁省：辽宁省技术监督局
江苏省：南通市市政府办公大楼
陕西省：西安高新技术产业开发区管委会
六、电能回馈装置技术参数

制动方式
双向自动电压跟踪方式
制动响应时间
<2ms
允许电网电压
300V～460VAC，45～56HZ
适用电机功率
0～40kW
输入动作电压
DC580～800V （可调），误差2V
输出方式
正弦波电流方式
电压畸变
<5％
制动转矩
150%
设计工作制
长期
保护
过热，过电流
环境温度
－10℃～60℃
大气压力
86kPa～106kPa
相对湿度
不大于90％RH
振动
1g(10～20Hz时),0.2g(20～50Hz时)
防护等级
IP00
七、电梯电能回馈装置工作原理简介
1、电梯电能回馈装置节能效果分析
（1）、电梯在运行和制动过程中，既消耗电能，也产生电能，有时处于耗电状态，有时处于发电状态。但在目前，绝大多数变频调速的电梯都是采用电阻散热的方式将电梯发电后储存在变频器电容中的多余电能转化为热量消耗掉了，这是一个巨大的浪费。
（2）、在电梯运行过程中，由于电梯发电通过电阻产生的热量非常高，电阻局部温度通常都在100℃以上。为了使机房的温度保持在常温状态，避免电梯因高温产生故障和延长电梯的使用寿命，用户还需要采用空调或安装大排风量的风机来降低室温。在电梯数量较多或功率较大的机房，往往需要同时使用空调和风机，在某些场合，降温设备的用电量往往比电梯本身的用电量还要高，这又是一个巨大的浪费。

（3）、这种不科学的耗能形式造成了更不必要的耗能现象，形成了电梯不必要的双重消耗电能的巨大浪费。
（4）、电梯电能回馈装置能够从根本上解决上述问题。电梯电能回馈装置能有效地将电容中储存的电能回送给交流电网，供周边其他用电设施使用，一般平均节电率可达30%。电梯电能回馈装置替代电阻工作后，电梯机房无需再使用空调、风机降温，使综合节电效果加倍增长。
将电梯处于发电状态时产生的电能回馈利用，无疑是电梯节能的一条捷径，这种节能情况可重复检验、可重复测量、摸得着、看得见，当时投入，立刻见效，是一个低投入、高效能的节能范例，在节能、节约资金上能立竿见影。正所谓一次投入、终身受益，在电价逐年上涨的今天这种投资实为决策者的明智之举。
2、电梯为什么会发电
变频调速电梯从零速启动，运行到额定速度后具有最大的机械动能。在电梯停靠目标楼层前，需要逐步制动减速直到电梯零速停止，这一过程是电梯曳引系统释放机械动能的过程。
垂直运行的电梯还是一个势能性负载。电梯曳引机拖动的负载由轿厢和对重组成，为了均匀拖动负载，只有当轿厢载重量达到额定载重量的50%（半载）时，轿厢侧和对重侧才相互平衡，否则，轿厢和对重就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能（典型的例子是重载下行和轻载上行）。
电梯运行中多余的机械能（含上述势能和动能），通过曳引机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。此时电容好比是一个水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高（好比水库水位超高），如果不能及时释放电容中储存的电能，就会产生过压故障，造成变频器停止工作，电梯无法正常运行，就应该释放电能。遗憾的是，目前绝大多数变频调速电梯都是采用电阻散热的方式消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压，也就是将电梯运行中发出的电能消耗在电阻上，就相当于这部分电能消耗在一个巨大的灯泡上一样，这岂能不是浪费？。电阻耗能造成了巨大资金、能量浪费，同时还产生大量的热量，恶化了电梯机房的环境，结果是不得不借助于空调来解决温度问题，反过来又进一步造成更不必要的资金和电能损失。
3、电梯节能改造能节多少电能
以写字楼电梯为例：一部变频调速电梯，每天约用电量为50～150度。如果处于发电状态运行，在空载运行的时候，每次发出来的电能约为0.2度左右，送回电网中的电能可以用在大楼的照明、空调等地方。据统计，每部电梯每年平均运行次数约为20～30万次，其中约有10万次运行处于发电状态。一般来说，按每次发电0.1度来计算，每年每台电梯能节电约10000度左右。
4、电梯电能回馈装置的特点
采用PWM脉宽调制技术，输出相位准确、有效抑制高次谐波
采用DSP中央处理器，速率高、精度高、稳定性能好、抗干扰能力强
采用自诊断技术确保输出电压精确，防止电流回送，使变频器不受任何影响
电压畸变：＜5%，符合IEC61000-3-2标准及GB／T　14549标准对电网谐波要求
功率等级从0～40kW均可使用
应用电抗器和噪声滤波器，可直接与300～460VAC或150～230VAC电网驳接使用
能量转换率97%以上
空载上行节电35%，满载下行节电45%
实时显示节电数量
真正实现了变频调速系统的四象限运行
制动产生的能量得到回收利用，系统的效率大大提高
系统发热量降低，安全性提高，维护工作量减小
完善制动效果，适应快速制动和频繁制动的工程需求
5、电梯电能回馈装置技术指标
环境要求：环境温度-10～+60℃；相对湿度不大于90%RH（不结露）；无金属粉尘和腐蚀性气体；振动1G/10～20HZ，0.2G/20～50HZ
额定电压:380VAC或192VAC
功率范围:0～40kW
制动方式：双向自动电压跟踪方式
反应时间：2ms以下，有多重噪声过滤算法
允许电网电压：300VAC～460VAC，45～66Hz或150VAC～230VAC，45～66Hz
动作电压：670VDC或335VDC（可调），误差2V
制动力矩：150%
回馈方式：正弦波电流方式
电压畸变：＜5%
回馈算法：最小谐波PWM算法
设计工作制：长期
保护功能：过热，过电流，故障自诊断及保护输出功能
6、国家有关权威机构认证
国家电梯质量监督检验中心鉴定结论：该装置的绝缘电阻、耐压强度、显示功能、电能反馈功能、制动功能均工作正常。安装此装置的电梯工作未见异常。
中国特种设备检验协会鉴定结论：工况为100%载荷往返10次的耗电量，应用电能回馈技术前，耗电0.852kwh，应用电能回馈技术后，耗电0.472kwh；工况为0%载荷往返10次的耗电量，应用电能回馈技术前，耗电0.748kwh，应用电能回馈技术后，耗电0.486kwh。（国家质量监督检验检疫总局科技计划项目2007QK350）
天津特种设备监督检验技术研究院鉴定结论：该装置的绝缘电阻、耐压强度、允许噪音实测数据与震动、碰撞、冲击、温度试验，其测试与试验结果符合GB7588-2003《电梯制造与按照安全规范》。该装置电压、电流波形与谐波畸变棕榈THD等符合GB/T14549-1993《电梯质量公用电网谐波》的相关规定。在额定载荷、额定速度工况，相对于不安装此装置时耗电节约45%。
河北省科学技术厅鉴定结论：经项目组自测和秦皇岛电梯检测部门测试，并经国家电梯质量监督检验中心检测，在对原交一直一交异步变频调速电梯加装该装置后，节能效果较好。项目的研究开发是成功的。若该装置用于交直－交永磁同步变频调速电梯节能效果会更明显。市场前景好，技术上达到国内同类产品的领先水平。
通过对改造前、后电梯耗电量的有效监测和对比，证明节电效果非常明显。
2007年9月，国家发改委、国务院国资委等十七个部门在全国范围内组织开展了“节能减排全民行动”系列活动，节能减排已经上升为国家战略目标，政府把突出抓好重点行业和企业的节能减排工作放在了重要的位置。
应用电梯电能回馈装置，在直接向电网回馈电能节电的同时，把降温设备的投资也节约了，又消除了降温设备本身的电能消耗，保证了电梯在常温环境下正常工作，达到节能减排的双重目标，实现一次投资，长期受益。在目前电价可能持续上涨的形势下，对本单位的电梯进行节能改造，既节约了单位资金、响应了政府的节能号召、实现了决策者的节能政绩，又对环保社会做出了贡献，何乐而不为。
为了体现电梯电能回馈节能技术的实际效果，我们可以携带节能设备到贵方电梯机房进行实地节能演示，由贵我双方共同主持，分别做不投入节能设备和投入节能设备（与控制系统临时接线）两种方式的耗电测试，测试可以无限次重复，实际节能效果一目了然，相信测试结果一定会令您满意并作出正确抉择。欢迎致电我公司垂询详细方案及报价，也欢迎到我公司节能改造现场考察节能效果并指导工作。

自动扶梯节能改造方案
一、控制系统框图

二、结构说明
本工程是在原设备的设计基础上，在保证安全检测装置、速度检测装置、供油装置、电源控制装置和自动扶梯的钥匙控制装置不变的情况下，在自动扶梯控制柜与电机之间加装一个变频器及变频器所需的辅助设备，根据乘客流量自动调节自动扶梯的速度，达到节省能源的目的。
三、变频器控制单元安装流程图

四、施工工艺流程
（一）签收、开箱清点及码放
1、由施工负责人负责对货物清单件数进行核对，确认无误后签收；
2、开箱清点后材料、设备摆放到固定指定地点并安排专人看管；
（二）变频器、PLC机控制箱安装
1、变频器、PLC机控制箱安装：
（1）整理变频器、PLC机控制箱安装位置障碍设施（原有布线移位等）；
（2）变频器、PLC机控制箱位置固定后调整柜体垂直度，锁紧固定螺栓；
（3）更换原上、下行及运行接触器，拆除接触器接线并整理排列编号；拆下的接触器做好回收保管。将接触器牢固地紧固在控制柜上；
（４）接线：
○主电源经控制开关接入变频器输入端，变频器输出端接到运行接触器输入端（按设计图纸施工）；
○上、下行及运行接触器主回路电线需变动，其余控制线按原接法接好（按设计图纸施工）。
2、光电开关布线
拆裙板及内盖板：
（1）将扶梯右侧内盖板逐一拆卸并用油性笔编好号，摆放指定位置；
（2）将扶梯上下两侧第一块裙板拆下并用油性笔编好线号（钥匙开关、停止开关从裙板上拆下）；
（3）将电缆线铺设于裙板紧固件上并用塑料绑扎带绑扎牢固，布线到光电开关安装位置（按设计图纸施工）。
3、光电开关安装：
（1）将拟安装光电开关的裙板拆下，测量好打孔尺寸；
（2）在打孔机上做好模具，将被打孔板固定在模具上进行打孔；
（3）将光电开关安装固定在打好孔的裙板上；
（4）光电开关接线（按设计图纸施工）；
（5）安装裙板及内盖板：将钥匙开关、停止开关安装、固定在裙板上，裙板按编号安装牢固；
（6）内盖板按编号安装牢固；
（7）对施工现场进行清理。
4、自检
（1）施工人员对所有接线按随机电器设计接线图仔细、认真检查是否正确；
（2）对裙板、内侧板安装稳固和间隙情况进行检查。
5、调试
（1）由公司技术人员和施工负责人对整梯进行质量、安全全面检查；
（2）由公司技术调试人员对自动扶梯进行调试。
6、运行及验收
（1）对改造峻工后的自动扶梯进行试运行；
（2）确认自动扶梯整机运转正常，符合国家标准；
（3）由工程部报甲方验收。
五、施工工艺要求
（一）签收、开箱盘点及码放要求：
零部件、材料、设备盘点记录清楚，如有缺件及时上报，零部件摆放整齐，易丢失件应有专用箱盒装好。
（二）变频器控制单元安装
1、变频器单元柜安装要求：固定牢固，外观无损伤。
2、更换上、下行及运行接触器，要求接触器安装牢固。
3、拆裙板及内盖板要求：
每个盖板做标记，摆放位置正确，拆卸的螺丝应有专用盒存放，防止丢失。钥匙开关、停止开关拆卸后应注意接线，防止电线断裂。
4、光电开关安装及布线要求：
两侧裙板开关孔应对齐，不得对裙板有损伤刮蹭，布线要求绑扎牢固与自动扶梯运转部件无刮蹭。
5、接线要求：接线紧固无错接。
6、安装裙板及内盖板要求：
安装牢固不能短缺螺丝，裙板、盖板接头安装平整。
7、自检、调试验收要求：
自检人员仔细认真地检查稳固件的稳固情况、各接线对照随机电器设计接线图仔细认真地检查接线是否正确；调试要求自动扶梯运行时平稳舒适；整机检查要求各安全部件动作灵敏可靠，各元器件动作正常、功能灵敏可靠，扶梯运行时平稳舒适。做好自检、调试验收记录。
六、自动扶梯节能改造原理和节能效果说明
在自动扶梯上、下端站入口的适当位置分别安装一组红外线传感器，采集2米距离范围内是否有人乘梯的信号,此信号为自动扶梯判断是否有乘客即将乘梯和结束乘梯的依据。自动扶梯向某一个确定方向运行时，两组红外线传感器的作用分别为入口和出口监控。
无信号时（无人乘梯），自动扶梯处于节电慢速运行等待乘客状态（变频器以15Hz-20Hz输出）；有信号时（有人乘梯），自动扶梯将加速运行（变频器以50Hz输出）并将乘客运送至目的地。
当自动扶梯变换运行方向时，入口、出口处红外线传感器采集信号作用自动互换（入口监控变换为出口监控，出口监控变换为入口监控），入口处和出口处检测信号始终有效。
监控系统变频器、工业计算机、接触器、继电器等主控部分全部采用高质量元器件，系统稳定，安全可靠。
（1）、当乘客走近入口传感器的检测范围时（设定乘客走到扶梯前并踏入梯级踏板约需1～2秒钟），传感器感应到有乘客需要乘梯，在这段时间内(0-10秒任意可调)变频器从15Hz-20Hz节电慢行状态加速到50Hz正常运行速度。为保证安全，在乘客踏上梯级踏板前启动和完成加速（根据需要，也可调整为乘客踏入梯级踏板后启动加速）。
（2）、乘客在自动扶梯上的乘用时间大约为20～30秒钟（由扶梯提
升高度决定）。
（3）、当乘客离开出口，系统自动延时2～3秒钟，此时入口传感器
检测到无人再乘用时，变频器减速到15Hz-20Hz继续节电慢速运行。
（4）、在自动扶梯载人运行过程中，如果不间断的连续有人乘用（入口传感器检测到有乘客陆续进入自动扶梯）自动扶梯，则变频器会自动刷新计时20～30秒钟并维持正常运行速度，直至最后的乘客离开自动扶梯并经系统确认后续无人再乘用时，才延时降速节电运行。
（5）、自动扶梯检修运行时，运行频率可设定在25Hz以较低的检修速度运行，以便于检修和观察扶梯机构的运动情况，避免了原控制系统额定速度过快和停止不及时的不足。
（6）、本改造方案完全保留自动扶梯未改造前的原有运行模式，系统设计有切换开关。当变频器检修或故障时，变频控制系统可以完全撤出原自动扶梯控制系统，原控制系统可正常运行，不影响客户正常使用。本设计方案保证在任何运行模式下都符合国家GB-16899关于自动扶梯安全标准的要求。
七、自动扶梯智能化节能改造经济效益分析
对自动扶梯进行智能化节能技术改造后，一般1～2年可完全收回改造成本。节能效果主要取决于用户现有普通自动扶梯的使用频繁程度，现举例说明：
（1）当自动扶梯使用率较低（乘客较少或客流量较低），则进行改造后节电效果非常明显，经具有统计学意义的调查表明，最多可减少电能消耗高达70%以上。
（2）当自动扶梯使用率较高（乘客较多或客流量较高）则进行改造后节电效果就要差一些，但减少电能消耗也不会低于20%。
（3）普查和统计表明，对于商场、购物中心等场所，在每天约10小时的运行中，约有2小时无人乘坐，以一部7.5kW的自动扶梯为例，每年节约的电能为：7.5度／小时×2小时／天×365天＝5475度，以每度电1.00元的价格计算，每年节约的费用约为5,475.00元人民币，节电率约为20%。
（4）、普查和统计表明，对于宾馆、建材家具市场等场所，在每天约10小时的运行中，约有5小时无人乘坐，以一部7.5kW的自动扶梯为例，每年节约的电能为：7.5度／小时×5小时／天×365天＝13687.5度，以每度电1.00元的价格计算，每年节约的费用约为13,687.50元人民币，节电率约为50%。
（5）、对自动扶梯进行智能化节能改造后，在没有乘客乘坐时自动扶梯的运行速度仅为正常运行速度的30%，从机械原理和理论上讲，机械磨损可减少80%，取平均值大约为50%，也就是说，自动扶梯的寿命可以延长一倍。如果自动扶梯原来机械寿命为10年，经过改造后机械寿命可达20年左右，机械磨损大幅度减少，自动扶梯部件更换周期和大修年限大为延长，维修费用明显下降，同时故障率大幅下降。

●单位名称：莱茵贝格电梯（北京）有限公司第六分公司
●地 址：北京市通州区北苑南路9号楼101室
●邮 编：101101
●电 话：13718108070