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      解決方案

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      IPC電梯節能回饋裝置在奧的斯品牌電梯上的應用

      IPC電梯節能回饋裝置在奧的斯品牌電梯上的應用

      深圳市合興加能科技有限公司 李曉明

      【摘 要】 本文主要介紹了IPC- PFE電梯節能回饋裝置在奧的斯品牌電梯上的應用?,F場運行情況表明,將電機再生發電狀態下產生的再生能量回饋到電網的改造是成功的,從電能回饋技術方面說明電梯的節能是可行的。

      【關鍵詞】 PFE系列電梯節能回饋裝置 奧的斯品牌電梯 電能回饋技術 
       

      一、 引言

      隨著現代化生產規模不斷擴大和人們生活水平不斷提高,能源價格也一路飄升,國內電價也漲了不少,電能供需矛盾日益突出,節電呼聲日益高漲。有關統計數據表明,電梯的能源消耗基本上占整個大樓整體電能消耗的5~8%%,如果在全國電梯全部開展電節能降耗工作,那將是節省了大量的電力資源,具有特別重要的社會意義和經濟效益。

      二、 項目介紹

      廣東深圳某棟大廈占地面積8549㎡,總建筑面積84026㎡,其中辦公面積42499㎡,共30層,364個單位,有400個停車位,采用純板式結構的規劃布局,采用奧的斯電梯。  

      奧的斯電梯的英文名稱為:OTIS,是一個起源于美國的電梯品牌,是進駐中國市場最早的電梯品牌,奧的斯在中國的發展已經有了100多年的歷史,目前在中國市場已經形成了以天津奧的斯為首,西子奧的斯,快速電梯,星瑪電梯等多個合資電梯品牌。在中國的電梯界處于業界領袖的地位。




       

      奧的斯(300VFE)電梯現場參數

      電梯參數

      電梯/速度2.5m/S

      電梯層站30層

      電梯載重1000KG

      電機參數

      電梯電機額定功率27KW

      電梯電機額定電流49A

      電梯電機額定電壓380V

      運行參數

      電梯變頻系統輸入電流56A

      電梯變頻系統輸入電流387V

      制動電阻持續輸出電流10A

      制動電阻持續輸出電壓50V

      制動電阻剎車電流35A

      制動電阻剎車電壓150V

      變頻系統PN端的直流電壓(V)

      電梯停止

      電梯上行

      電梯下行

      540V

      612V

      532V

      三、系統工藝流程及現狀能耗簡介

      1、工藝簡介

      通過按動不同功能按鈕,可使轎箱到達相應的樓層。按鈕按下后,指示燈亮,相應的動作程序開始運行。當電梯響應呼叫運行至該層時,相應的指示燈熄滅,電梯門打開,過一段時間后,電梯門關閉。 在電梯運行過程中,若電梯上行時,上行請求優先,上行請求執行完畢后,執行下行請求。同樣在電梯下行過程中,下行請求優先,下行請求執行完畢后,再執行上行請求。無請求時,電梯停在最后執行動作的層次上。此時先按動上行,上行請求優先;相反,先按動下行,下行請求優先。

      2、升降電梯現狀工藝存在能耗問題

      采用變頻調速的電梯啟動運行達到最高運行速度后,由慣性具有最大的機械動能,電梯到達目標層前,要逐步減速直到電梯停止運動為止,這一過程是電梯曳引機釋放機械功能量的過程。

      此外,升降電梯還是一個位能性負載,為了均勻拖動負荷,電梯電機拖動的負載由載客轎廂和對重平衡塊組成,只有當轎廂載重量約為50%(1噸載客電梯乘客為7人左右)時,轎廂和對重平衡塊才相互平衡,否則,轎廂和對重平衡塊就會有重量差,使電梯運行時產生機械位能。當電梯轎廂重量小于對重塊重量時,電梯上行時電梯電機發電,下行耗電;反之,則上行耗電下行發電。 當電梯重載下行和輕載上行時,多余的機械能(含位能和動能)通過電動機和變頻器轉換成直流電能儲存在變頻器直流回路中的電容中,此時電容就好比是一個小水庫,回送到電容中的電能越多,電容電壓就越高,(好比水庫水位超高),如不及時釋放電容器儲存的電能,就會產生過壓故障,使變頻器停止工作,電梯無法正常運行。

      目前最普通的方法是通過外接發熱電阻使電能轉化成熱能散發出來。目前現有的電梯,都會在電梯控制柜的頂部,裝配一個能耗制動電阻箱,用來將電梯在運行過程中所產生的電能消耗掉。正因為這樣,大量的由電梯發出的電能白白消耗在了發熱的電阻箱上,不僅造成了能量的浪費,由于電梯運行過程中,通過電阻產生的熱量非常之高,電阻局部溫度通常都是在100℃以上,控制系統元器件長時間處于高溫狀態,而且會導致電梯機房內的溫度上升,這就造成了電梯因高溫而產生故障,及使用壽命的降低。為防止設備過熱,機房必須配備空調進行降溫。

      如果能將電梯在運行時所產生并浪費在電阻箱上的這部份電能回饋到電網,供其它設備利用,則不僅這部分電能可以節省下來,由于電梯機房內溫度的下降,相對也減少了機房降溫設備(空調、風機)的耗電量。電梯在采用能量回饋節能后,由于沒有了電阻發熱源,電梯機房溫度明顯下降,不僅減少電梯故障率,相對就延長了電梯的使用壽命,實現雙重節能的效果。

      四、項目改造方案

      用戶經過多方調研、比較,最后決定采用了深圳市合興加能科技有限公司生產的IPC電梯節能回饋裝置。通過雙方技術人員的合作,共同制定了電梯回饋節能改造方案,改造方案如下:

      1、配置選型

      項目 

      參數

      項目 

      參數

      變頻器型號

      IPC-PF-HLF-37C

      額定功率

      37KW

      額定電壓

      380V

      額定電流

      28A

      峰值電流(A)

      55A

      數量

      1臺

       

      2、與電梯控制柜的接線方式

      電梯節能回饋裝置的主回路接線非常簡潔,當該系列產品與變頻器配合使用時,只需將電梯節能回饋裝置的直流輸入端子“DC(+)”、“DC(-)正確連接到變頻器的直流母線的正負端子,將電梯節能回饋裝置的交流回饋輸出端子“A”、“B”、“C”連接到變頻器的交流電源上即可。

      注意

      (1)、接線時,應注意電梯節能回饋裝置直流輸入端子 “DC(-)的極性,如果極性接反,可能會導致設備損壞甚至有引起火災的危險。

      (2)、為了防止漏電對人體的傷害,應該將電梯節能回饋裝置的接地端子“PE”可靠接地。

      (3)、電梯節能回饋裝置會自動檢測電網的相位并自動與電網同步工作,因此電梯節能回饋裝置的交流回饋輸出端子“A”、“B”、“C”與相應電網的A、B、C或變頻器的輸入R、S、T不用一一對應。嚴禁與電機側及其他交流電路連接。

      3、電梯節能回饋裝置安裝使用操作流程

      n 送電

      (1)電梯節能回饋裝置輸出端加裝了空氣開關(QF)的情況下先合上電梯節能回饋裝置輸出端的空氣開關(QF)。

      (2) 電梯總電源送電,5~10秒電梯節能柜面板顯示。

      n 斷電

      (1) 電梯總電源斷電。

      (2) 電梯節能回饋裝置輸出端空氣開關(QF)斷開。

      n 注意事項

      (1) 在不斷開電梯節能回饋裝置的情況下嚴禁電梯總電源開關連續送電,送電時需電梯控制柜內部電壓完全放掉才給電梯再次送電,這樣可以避免電梯節能回饋裝置內部的保險絲損壞。

      (2) 在通電狀態下嚴禁直接斷開電梯節能回饋裝置輸出端的空氣開關(QF)。

      4、奧的斯品牌電梯在節能改造中存在問題

      (1)、進口奧的斯(OTIS)電梯,其控制柜有升壓變壓器將電壓由380V變為490V供給變頻器驅動系統,造成變頻器的直流母線端電壓為690V,與目前標準的380V回饋設備的使用電壓不符合。

      因此,需要將主控電路板的動作電壓值參數修改成690V、700V、710V、720V四個檔位,同時LCL濾波電路中的電容也要放大耐壓容量。

       


       

      (2)、使用意大利西威AVO無齒輪電梯專用變頻器AVO3130-EBL BR4-0的奧的斯電梯(OH5100系列),在電梯上行時,變頻器的直流電壓從560V升至610V時,時間只有兩三秒鐘,該變頻器內置制動單元就開始工作,給耗能電阻放電(245V/6A),使變頻器的直流電壓下降為420V,在剎車后期,直流電壓瞬間升至670V再下降567V(停車狀態) 。在電梯下行至剎車的直流電壓也在552V至565V變化。

      五、IPC電梯節能回饋裝置工作原理及特點

      1、IPC電梯節能回饋裝置工作原理 PFE系列電梯能量回饋裝置是加拿大技術制造的電梯專用高性能回饋制動單元。其工作原理:通過DSP數字中央處理器進行控制邏輯運算,采用雙向自動電壓跟蹤技術自動實時檢測變頻器的直流母線電壓及低壓電網電壓,再通過柔性雙PWM脈寬調制技術將電梯變頻器電容儲存的再生電能轉換成,與供電給該電梯變頻控制系統的內部局域電網相同相位、相同頻率、相同電壓和相同相序的交流電源,讓電梯變成綠色“發電廠”為內部局域電網的其他耗電設備供電,使內部局域電網的其他耗電設備不用向來自供電電網吸取電量。如在內部局域電網沒有其他設備耗電,則提高內部局域電網的電壓值,當電壓值提高到變壓器的空載電壓值后,則向來自供電電網回饋電量。詳情見下圖:

       



       

      2、IPC電梯節能回饋裝置特點

      (1)、采用柔性雙PWM技術大幅降低機器運行噪聲和溫升,輸出波形更完美;

      (2)、LCL濾波技術有效抑制了諧波和電磁干擾,使回饋的電能完全符合國家電網并網的要求,不會對電網造成污染。

      (3)、電梯節能回饋裝置特有的“零點電流”處理技術,提高回饋電流過零時電流質量,提高輕載回饋穩定性和功率因數。

      (4)、電梯節能回饋裝置內置熔斷器,即使在輸出短路的情況下也不會對原電梯系統造成損壞。

      (5)、電梯是涉及到人身安全的特種設備,在設計電梯節能回饋裝置時已經充分考慮了安全問題。采用電梯節能回饋裝置對電梯進行改造時,我們保留了電梯原來的控制方式,并且與原來的控制方式“互為冗余”。當電梯節能回饋裝置出現了故障以后,立即切換到電梯原來的控制方式,并且維持原來的控制方式運行,因此,不會影響電梯系統的安全。

      六、變頻器改造后的經濟效益

      1、數據測量

      為了對電梯系統變頻改造后的效果進行評價,在現場其中一臺電梯上安裝兩臺電度表,其中總耗電表采用是機械式的,節電表采用的是威勝DSS-333電能表測試,在系統投入正常運行一個月后對設備實際使用和節電情況進行了測定和數據分析。具體數據如下表:

      記錄日期

      記錄時間

      總耗電表讀數

      節電表讀數

      節電率

      電表讀數(度)

      用電量(度)

      電表讀數(度)

      用電量(度)

      2012.03.19

      10:00

      0.5

       

      0

         

      2012.03.20

      10:00

      49.2

      48.7

      17.2

      17.2

      26.10%

      2012.03.21

      10:00

      95.3

      46.1

      34.0

      16.8

      26.70%

      2012.03.22

      10:00

      142.8

      47.5

      51.8

      17.8

      27.25%

      2012.03.23

      10:00

      188.0

      45.2

      68.1

      16.3

      26.37%

      2012.03.24

      10:00

      230.8

      42.8

      83.9

      15.8

      26.96%

      2012.03.25

      10:00

      266.5

      35.7

      98.0

      14.1

      28.31%

      2012.03.26

      10:00

      295.9

      29.4

      108.2

      10.2

      25.75%

      合計

      295.4

       

      108.2

      26.87%

      備注:由于機械式電度表在回饋時會倒轉,因此,需要加上節電表的讀數值。

       

      2、節能收益

      通過對以上測試結果表明

      平均每周耗電量

      295.4度

      平均每周節能量

      108.2度

      平均節電率

      26.87%

      每年可節電量

      108.2度×52.14=5641.54度

      每年可節電費

      5641.54度×1元/度=5641.54元

      說明:1、電價按1元/度, 每年運行52.14周。

       

      按以上數字來分析,客戶購買電梯能量回饋裝置后,每部電梯周均節電108.2度,一年節省電費5641.54元。加上電梯房所節省的空調費用及其他不可計算的費用:減少購置空調費用;因為環境溫度降低產品壽命延長,以及空調維護費用減少。

      七、結束語

      電梯電能回饋技術是一項完全成熟而且很值得推廣的節能技術,已經得到國家電梯質量管理部門的認可。寫字樓、商廈、酒店、高層住宅樓等等建筑物完全可以考慮安裝電能回饋裝置。它既可以節約用電同時又可以改善電梯工作環境增長電梯壽命。

      參考文獻:

      [1] 《交流電動機變頻調速節能技術指南》 國家經濟貿易委員會節能信息傳播中心編

      [2] 《PFE系列電梯節能裝置用戶手冊》 深圳市合興加能科技有限公司

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