Поставщики энергосберегающего оборудования для лифтов напоминают, что достижение хорошего энергосберегающего эффекта лифта — это долгая и трудная задача. Помимо ежедневных усилий по управлению (таких как установка автоматических датчиков на лифтах в часы пониженной нагрузки), самым важным является технологическое исследование и производственный процесс на производственном предприятии. Согласно статистическим данным, энергопотребление приводного узла лифта, перемещающего груз, составляет более 70% от общего энергопотребления лифта. Поэтому практическое применение энергосберегающих лифтов направлено на обновление и совершенствование систем привода и тяги, методов регулирования скорости лифта и методов управления. Благодаря глубоким исследованиям и разработкам энергосберегающих технологий в лифтовой промышленности наблюдается диверсифицированное развитие в области энергосбережения лифтов.
1. Технология энергетической обратной связи
Технология обратной связи по энергии – это процесс использования инвертора для преобразования постоянного тока преобразователя частоты в переменный и подачи его обратно в электросеть, когда двигатель находится в режиме генерации. Рабочие характеристики лифтов показывают, что половина их рабочего состояния приходится на режим генерации электроэнергии. Теоретически, энергосберегающий эффект технологии обратной связи по энергии должен быть очень высоким. Согласно неполным статистическим данным, в настоящее время более 90% лифтов тратят эту энергию только в виде рекуперативного нагрева. Технология обратной связи по энергии рассматривает входное электропитание лифтов как управляемый объект, что имеет множество преимуществ. В настоящее время эта технология широко применяется несколькими производителями лифтов, и была разработана система обратной связи по мощности, которая позволяет возвращать электроэнергию, обработанную с помощью передовой технологии многократного выпрямления, в электросеть здания для использования другим электрооборудованием. Она накапливает электроэнергию обратной связи в аккумуляторе и напрямую подает ее другим электроприборам в электросети. По сравнению с предыдущими продуктами, эта гибридная система электрических лифтов обладает комплексной энергоэффективностью на 20–50%. Превращение лифтов в экологичные «электростанции» для питания другого оборудования позволяет экономить электроэнергию. Кроме того, замена резисторов, ответственных за потребление энергии, снижает температуру окружающей среды в машинном помещении и улучшает рабочую температуру системы управления лифтом, продлевая срок его службы. Машинное помещение не требует использования охлаждающего оборудования, например, кондиционера, что косвенно экономит электроэнергию.
2. Технология VVVF (регулирование скорости с помощью переменного напряжения и частоты)
Технология VVVF широко используется в современных системах управления приводами лифтов с регулированием скорости переменного тока. Использование зрелой технологии VVVF в системах приводов лифтов стало основным способом улучшения характеристик управления приводами лифтов и повышения качества работы лифтов на сегодняшний день. Технология VVVF устранила различные типы двухскоростных приводов управления скоростью двигателей переменного тока и заменила безредукторные приводы постоянного тока, что не только улучшает эксплуатационные характеристики лифтов, но и эффективно экономит энергию и снижает потери. Ниже анализируются энергосберегающие характеристики лифтов VVVF в соответствии с различными этапами работы лифта. Работу лифта можно упростить до трех этапов: запуск, работа на установившейся скорости и торможение. (1) Этап запуска: VVVF запускается в условиях низкой частоты, что приводит к низкому реактивному току и значительному снижению общего пускового тока и потребления энергии. (2) Участок установившейся скорости: энергия, потребляемая лифтами ACVV (регулирование напряжения и скорости) во время работы с установившейся скоростью, аналогична энергии, потребляемой лифтами с VVVF-управлением при полной нагрузке и половинной нагрузке при подъеме. При подъеме небольшой нагрузки (или опускании большой нагрузки) из-за эффекта обратного тяги лифты ACVV должны получать энергию из электросети для создания тормозного момента, в то время как лифты VVVF работают в состоянии рекуперативного торможения и не нуждаются в получении энергии из электросети. (3) Тормозная секция: лифты ACVV обычно используют метод торможения потреблением энергии в секции торможения, которая получает ток торможения потреблением энергии из электросети, а ток преобразуется в тепловую энергию и потребляется в роторе двигателя. Для двигателей с большими инерционными колесами ток торможения потреблением энергии может достигать 60-80 А, и нагрев двигателя также относительно сильный. Лифты VVVF не требуют энергии из электросети во время фазы торможения, а электродвигатель работает в состоянии рекуперативного торможения. Кинетическая энергия лифтовой системы преобразуется в электрическую энергию и потребляется внешним сопротивлением двигателя, что не только экономит энергию, но и позволяет избежать явления нагрева двигателя, вызванного током торможения.
Согласно расчётам, основанным на реальных эксплуатационных данных, лифты с частотно-регулируемым приводом (VVVF) позволяют экономить более 30% энергии по сравнению с лифтами с регулированием скорости ACVV. Система VVVF также позволяет повысить коэффициент мощности электросистемы, снизить мощность оборудования лифтовой линии и электродвигателей более чем на 30%. Исходя из вышеизложенного, лифты с частотно-регулируемым приводом (VVVF) обладают очевидными энергосберегающими характеристиками, что является новым направлением развития технологий регулирования скорости лифтов, а также обеспечивает значительные экономические и социальные преимущества.
3. Принцип и применение системы управления лифтом с шиной постоянного тока
В местах с высокой частотой использования лифтов одного лифта недостаточно, поэтому часто используются два или более лифтов одновременно. Таким образом, можно рассмотреть возможность возврата избыточной энергии, вырабатываемой одним или двумя лифтами во время выработки электроэнергии, на общую шину этих лифтов для достижения целей энергосбережения. Система управления лифтами с общей шиной постоянного тока обычно состоит из автоматических выключателей, контакторов, инверторов, двигателей и предохранителей. Её особенностью является подключение всех лифтов на стороне постоянного тока системы к общей шине. Таким образом, каждый лифт может преобразовывать переменный ток в постоянный через собственный инвертор во время работы и подавать его обратно на шину. Другие лифты на этой шине могут полностью использовать эту энергию, снижая общее энергопотребление системы и достигая цели энергосбережения. При неисправности одного из лифтов достаточно просто отключить воздушный выключатель на этом лифте. Эта схема обладает преимуществами простоты конструкции, низкой стоимости, безопасности и надёжности.
4. Применение новых тяговых средств
Традиционным тяговым средством для лифтов является стальной трос, потребляющий много энергии из-за веса и трения стального троса. Применение полиуретановой композитной стальной ленты вместо традиционного стального троса в лифтовой промышленности полностью меняет концепцию проектирования традиционных лифтов, делая возможным энергосбережение и эффективность. Полиуретановые стальные ленты толщиной всего 3 миллиметра более гибкие и долговечные, чем традиционные стальные тросы, со сроком службы в три раза больше, чем у традиционных стальных тросов. Высокая прочность и большое сопротивление полиуретановой стальной ленты обуславливают тенденцию к миниатюризации конструкции главного двигателя. Диаметр тягового колеса главного двигателя может быть уменьшен до 100-150 миллиметров. В сочетании с технологией безредукторного привода на постоянных магнитах, объем тягового механизма может быть уменьшен на 70% по сравнению с традиционными главными двигателями, что позволяет легко реализовать конструкцию без машинного отделения, значительно экономя пространство в здании и снижая затраты на строительство. В настоящее время эта технология применяется в лифтах Otis GEN2 и Xunda 3300AP, что, как доказано, позволяет экономить до 50% энергии по сравнению с традиционными лифтами. Кроме того, высокопрочный тяговый канат из синтетического волокна без сердечника компании Xunda Elevator Company в настоящее время проходит этап эксплуатационных испытаний и, как ожидается, выйдет на китайский рынок в ближайшем будущем.
5. Технология переменной скорости
Технология лифтов с переменной скоростью – ещё одна новая энергосберегающая и экологически чистая технология, появившаяся в последние годы. Исследования и разработки в области лифтов с переменной скоростью основаны на энергосберегающем потенциале традиционных лифтов. В процессе работы традиционных лифтов номинальная скорость устанавливается только при максимальной нагрузке тягового механизма, то есть при максимальной выходной мощности тягового механизма, как при полной загрузке, так и при порожнем состоянии. Однако, когда в кабине находится лишь около половины пассажиров, из-за того, что кабина уравновешена противовесом, нагрузка на тяговый механизм фактически невелика, и всё ещё остаётся излишек выходной мощности. Другими словами, используется лишь часть мощности тягового механизма. Технология лифта с переменной скоростью заключается в использовании остаточной мощности при низкой нагрузке для увеличения скорости лифта при тех же условиях мощности. Применение этой новой технологии позволяет увеличить максимальную скорость лифтов до 1,6 раз от номинальной скорости. Демонстрация моделирования показывает, что время ожидания пассажиров сократилось примерно на 12%. Это не только сокращает время ожидания лифта и время в пути, которыми больше всего недовольны пассажиры, но и повышает эффективность мобильности и комфорт. Повышение эффективности мобильности увеличивает время ожидания лифтов, а освещение лифтов может быть отключено, что имеет значительный энергосберегающий эффект. В то же время технология лифта с переменной скоростью позволяет увеличить скорость лифта на один уровень без изменения модели тяговой машины, что может сыграть важную роль в экономии затрат и энергии.
6. Система выбора объективных слоев
Благодаря постоянному совершенствованию и научно-исследовательским инновациям эта концепция использования была принята китайцами и привела к постоянному появлению последователей в отрасли. Проще говоря, традиционные лифты выбирают этаж только после входа в лифт и сообщают лифту этаж, на который они хотят отправиться. В часы пик они часто останавливаются этаж за этажом, что неэффективно. Однако применение систем выбора этажа назначения позволяет людям, направляющимся на один и тот же этаж, быть организованными перед входом в лифт, что может повысить эффективность. Благодаря объединению соответствующих баз данных программного обеспечения, технологии Bluetooth и систем управления сообществом, вызов по смарт-карте и назначение лифта используются для настоящей интеграции лифтов в умные здания. Зоны активности для персонала, входящего в здание, предварительно заданы, что повышает эффективность управления и уровень безопасности здания и сообщества.
7. Обновить систему освещения кабины лифта и систему отображения информации на этаже.
Согласно актуальной информации, использование светодиодных ламп вместо ламп накаливания, люминесцентных ламп и других осветительных приборов в кабинах лифтов позволяет сэкономить около 90% электроэнергии, а срок службы светильников в 30–50 раз превышает срок службы обычных светильников. Светодиодные лампы, как правило, имеют мощность всего 1 Вт, не нагреваются и позволяют создавать различные внешние дизайны и оптические эффекты, делая их красивыми и элегантными. Лифт находится в режиме ожидания, а система индикации на этаже постоянно работает. Использование технологии сна для автоматического отключения или уменьшения яркости вдвое также позволяет добиться энергосбережения.