1)电梯能源利用效率评价指标
电梯行业目前有3种评价方案。
①电梯能效系数,指运送载荷所做的功(kg·m)与能耗(kW·h)的比值;即电梯按规定的负载率,轿厢运送有效载荷完成的工作量(所运送的荷重与被移动的垂直距离之乘积)与在此运行周期内该电梯所耗费电能的比值。
此方案与空调器、电冰箱的“能效标识”相似。
②单位客货输送量的耗电量(吨千米的耗电量),即电梯按规定的负载率,轿厢运送有效载荷完成的工作量(所运送的荷重与被移动的垂直距离之乘积)为1吨千米(t·km)时的耗电量(kW·h)。
此方案与汽车的“百公里耗油量”“吨公里油耗”近似。由中国特检协会《电梯能效评价指标与检测方法研究》课题组提出。
③RTC模式运行的能耗值与待机能耗,RTC是指轿厢空载,由最低层站运行至最高层站,再返回至最低层站,含端站停层时正常开关门。
此方案依据ISO的TC 178/WG 10工作组起草的CD 25745—1标准。
上述3种方案,都可以表征出电梯能源利用效率的相对高低,都能够实施。比较上述3种方案,方案1采用无量纲系数的形式表征能效水平,可以表征能源利用效率的相对高低,无法直观表征能效水平。方案2能够一目了然地反映出电梯的能耗数值,与国家统计局、国家发改委、国家能源办新颁布的《单位GDP能耗监测体系实施方案》中对第三产业能源消费统计调查项目“单位客货周转量耗油量”基本一致。方案3是介绍ISO的TC 178/WG 10工作组起草CD 25745—1标准的一种意见。这种检测简捷实用,但检测结果与中国电梯的实际耗电水平有差异。
2)三种检测方案及分析
(1)方案1:仿真工况法
仿真工况框图如图7.22所示。
图7.22 仿真工况框图
仿真工况法,就是测试中电梯的运行模式和载荷状态尽可能接近电梯的真实运行情况。测试周期内轿厢的运行工况将不仅仅是某一典型的工况,而是在分析了电梯的工作特点后,将各种载荷、运行方向、运行距离等予以组合后的工况。在测试周期中,电梯载荷状况有空载(0%)、轻载(25%)、半载(50%)、重载(75%)、满载(100%),行程有上行和下行的单层、多层、全程运行等。在测试中,依照仿真工况运行电梯,分别测试电梯在各种载荷状态和行程下的能耗,并对所测得的数据根据所占的比例进行累加,得到所测电梯的能效水平。
显然,仿真工况法的最大优点是最接近电梯的实际运行工况,能够真实地反映电梯的实际功耗。其最大缺点是测试工作复杂,测试时间较长,数据计算繁杂。同时,用仿真工况法测试电梯能耗是其他测试方法的基础,适合作为电梯能耗科学研究的方法。
仿真工况法计算公式如下:
式中 δ——每吨千米的耗电量,kW·h/(t·km);
Ec——电梯在规定的工作周期内,从电网输入的电能(考核值),kW·h;
Wz——电梯在规定的工作周期内,轿厢运送有效载荷完成的工作量,即每次运送的有效载荷重量与被移动的垂直距离之乘积的总和,kg·m。
(2)方案2:空载法
空载法即只测试空载直驶工况下电梯的能耗来衡量电梯的能耗水平。
运行测试过程:轿厢空载,由最低层站直驶运行至最高层站,再直驶返回至最低层站。在端站停层时,正常开关门。检测3个循环的电梯能耗,取平均值作为空载模式法的能耗。
由于曳引电梯的特性,使得电梯在空载状态和额载状态下的运行功耗基本一致。具体如图7.23、图7.24所示。
空载模式法的最大优点是简便易行,一目了然。用一个简便的空载直驶循环,同时包含了电梯空载下行时电动状态和电梯空载上行时发电制动状态的能耗水平。缺点是受平衡系数影响较大,同时吨千米耗电量是以满载的吨千米计算(只有对重与轿箱重量相等即平衡系数为50%时,理论上才一致),因此存在一定误差,需加上两个修正系数予以修正。
空载模式法计算公式如下:
图7.23 实测电梯空载运行的时间功率曲线
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图7.24 实测电梯额载运行的时间功率曲线
式中 δ空1——修正后空载法每吨千米的耗电量,kW·h/(t·km);
δ空——空载法所测每吨千米的耗电量,kW·h/(t·km);
μ空——换算系数;
μ平——平衡系数修正系数。
(3)方案3:典型工况法
以电梯分别在25%和75%的载荷工况下上行、下行驶,计算行驶额定速度值的5倍行程的吨千米耗电量为基数,分别乘以加权系数来确定电梯的能耗水平。典型工况法计算公式如下:
式中 δ1——典型工况法确定的单位输送量的耗电量,kW·h/(t·km);
μ1——电梯25%载荷上下直驶运行下的加权系数;
μ2——电梯75%载荷上下直驶运行下的加权系数;
δ0.25——电梯25%载荷上行、下行额定速度值的5倍行程所计算的单位输送量的耗电量,kW·h/(t·km);
δ0.75——电梯75%载荷上行、下行额定速度值的5倍行程所计算的单位输送量的耗电量,kW·h/(t·km)。
(4)三种方案比较分析
仿真法、空载法、25%载荷直驶、75%载荷直驶吨千米耗电量对比如图7.25所示。
不同电梯用仿真法、空载法、25%载荷直驶、75%载荷直驶试验测量出来的吨千米耗电量对比图,从图中可以看出各种方法测量出的数据相差较大,但趋势是基本一致的,这就是说有一定的规律性。
仿真法与修正空载法吨千米耗电量对比如图7.26所示。
用空载模式法测试电梯能效,与仿真法最大偏差为+5.17%~-5.14%。
仿真法与典型工况法吨千米耗电量对比如图7.27所示。
典型工况法检测数据与仿真法接近,误差在-5.28%~4.61%。
图7.25 仿真法、空载法、25%载荷直驶、75%载荷直驶吨千米耗电量对比图
图7.26 仿真法与修正空载法吨千米耗电量对比图
图7.27 仿真法与典型工矿法吨千米耗电量对比图
(5)三种方案应用
仿真工况检测法:以与电梯实际工作状况最接近的状况下检测模式,用于基础研究。
空载模式检测法:以电梯空载的工况下运行的检测模式,用于安装后的电梯检验。
典型工况检测法:以电梯载荷75%和25%工况下的检测模式,用于电梯型式试验。
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