專利名稱：一種節能電梯及其運行的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種電梯及其控制方法，進一步地說，是一種利用電液儲能結構，再生利用電梯負重下行的勢能和減速制動過程所消耗的動能控制電梯節能運行的方法。
背景技術：
隨著我國城市化進程的加速、高層建筑的飛速發展，電梯的使用量和年產量也在飛速增長，長此下去，電梯在我國的保有量將十分巨大，由于電梯在使用過程中常常要負重下行、不斷地加速和減速，因此，有許多的勢能和動能可以進一步的節約利用，所以在國家大力提倡節能減排的大背景下，發展電梯節能的新技術，再生利用這部分能量，將具有重要的經濟和社會價 值。減少電梯運行過程中的能耗，目前可采用的方法有多種，其中一種低成本的方法是將電梯下行和制動產生的能量轉換為電能存儲在蓄電池中，雖然蓄電池儲能具有價格低的優點，但蓄電池充放電不能承受大電流，無法做到電梯再生能量的完全吸收；充放電次數也和電梯運行頻率不匹配，壽命較短，為了保護電池，還需要采用電阻輔助制動。采用具有能量回饋的變頻器控制電梯的運行速度，即使電機具有四象限工作特性，也能利用電梯負重下行和減速制動中的勢能和動能，但由于電網中沒有蓄能元件，大量電梯運行中隨機的向電網饋電，會對電網造成大的電流沖擊和諧波干擾，影響電網質量，因此，推廣應用受到一定的限制。美國專利局2010年授權的一項專利，專利號:US 7,681,694 B2，公開了一項采用飛輪電池用作儲能單元的電梯節能運行方案，即在控制電梯速度的變頻器直流母線上，并接了專用于控制飛輪轉速的單元，但是飛輪儲能，目前技術尚不成熟，特別是需要在真空環境中運行，現有技術水平很難滿足。美國專利局2004年授權的一項專利，專利號:US 6，742，630 B2,公開了一項采用超級電容作為儲能單元的電梯節能運行方案，通過直流——直流變換器，將電梯運行中產生的能量存儲在超級電容中，相對傳統的蓄電池或普通電容，超級電容雖然具有充放點速度快、壽命長的優勢，但目前這一技術仍處于發展階段，單個儲能單元耐壓很低，需要多個超級電容串并聯組合才能使用，許多技術還有待突破，目前還不能夠實用化。上述兩種節電方式都是通過直流母線進行儲能與釋能的轉換，不能直接對電機施加扭矩，所以不能減小電機的裝機功率，對電機的安全運行也沒有幫助。
發明內容
本發明的目的是解決現有電梯系統采用能耗制動，能量效率低，向電網饋電，對電網沖擊大、飛輪和超級電容儲能技術尚不成熟、用戶難以直接受益等技術難點，并提供一種能夠減小裝機功率，回收再利用電梯下放和減速制動過程勢能和動能的節能電梯及其運行的控制方法。為解決上述技術難點，本發明所采取的技術方案是一種節能電梯及其運行的控制方法，其中，所提供的一種節能電梯，包括電動機；其特征是在電動機上同軸設置有離合器和液壓泵/馬達，所述液壓泵/馬達的兩個油口分別與液壓控制閥的第I出油口 A和第II出油口 B連通，液壓控制閥在中位時，第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T連通，液壓控制閥的進油口 P、液壓蓄能器的油口和安全閥的進油口相連通；并設置有壓力傳感器檢測蓄能器的內部油壓，設置有計算機連接有壓力傳感器、液壓控制閥和離合器，實現對整體電梯的節能控制。在上述節能電梯的技術方案中，進一步的技術方案如下:
所采用的液壓泵/馬達是定量液壓泵/馬達、或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達。 所采用的液壓控制閥是電磁換向閥、或是電磁比例閥。所采用的液壓蓄能器是一個蓄能器，或是兩個以上蓄能器構成的蓄能器組。所采用的液壓油箱是一低壓液壓蓄能器。所提供的一種用于上述節能電梯運行的控制方法，其所述節能控制方法是當電梯在大于平衡重量的載荷下下行，或小于平衡重量的載荷下上行，電動機處于發電狀態，變頻器中的電壓升高并由控制計算機控制輸入到直流電壓傳感器直流電壓傳感器的輸出信號也相應增大，控制計算機給出控制信號到液壓控制閥，使液壓控制閥換向到工作位置；電梯上行時，液壓控制閥P 口和B 口連通，電梯下行時，P 口和A 口連通，液壓泵/馬達處于液壓泵工況，將油液從液壓油箱泵入到液壓蓄能器；當電梯在小于平衡重量的載荷下下行，或大于平衡重量的載荷下上行，電動機處于電動狀態，變頻器中的電壓不會升高，控制計算機依據壓力傳感器給出的信號，控制液壓控制閥處于中位或是換向到工作位置，液壓泵/馬達處于液壓馬達工況，輔助驅動電動機運行，液壓蓄能器中的油液排入到液壓油箱中。本發明上述所描述的一種節能電梯及其運行的控制方法，與現有節能電梯相比，其直接帶來的和必然產生的優點與積極效果在于:能夠將電梯節能的效果實實在在的體現在用戶的電費賬單上；不會對電網產生沖擊，并可在電網電源電壓異常波動下，輔助維護電梯運行的平穩性；在用電高峰期或者使用后備電源的情況下，彌補電梯加速時的峰值功率，減小對電網的壓力，特別是在斷電情況下，使用儲能裝置的系統還能維持電梯一段時間的運行，擴展了電梯緊急平層裝置的功能；可省掉制動電阻，直接回收利用電動機減速制動的動能、外負載提供的勢能，使異步電動機具有四象限工作的能力；減小了電動機的發熱，進一步提高了電動機的使用壽命；不需要經過復雜的逆變單元向電網饋電，即能存儲并利用電動機處于發電工況所產生的電能，同時提高電動機的制動減速性能、縮短電機制動時間；相對于采用超級電容和飛輪電池，采用液壓蓄能器儲能，技術成熟，運行可靠、壽命長。
圖1是本發明采用定量液壓泵/馬達的節能電梯及其運行控制方法的原理結構示意 圖中:1:轎廂；2:平衡重；3:電動機；4:變頻器；5 ;蓄電池；6:離合器；7:液壓泵/馬達；8:液壓蓄能器；9:液壓控制閥；10:安全閥；11:直流電壓傳感器；12:控制計算機；13:壓力傳感器；14:液壓油 箱。A:第I出油口；B:第II出油口；T:回油口，P:進油口。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做出進一步的詳細說明。
具體實施方式
I
如附圖1所示，實施本發明所提供的一種節能電梯，包括有轎廂1，平衡配重2，電動機3，變頻器4，蓄電池5，控制計算機12，特征是增設了離合器6，液壓泵/馬達7，液壓蓄能器8，液壓控制閥9，安全閥10，直流電壓傳感器11，壓力傳感器13和液壓油箱14。電動機3、離合器6和液壓泵/馬達7同軸連接，液壓泵/馬達7的2個油口分別與液壓控制閥9的第I出油口 A和第II出油口 B連通，液壓控制閥9在中位時其第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T連通，液壓控制閥9的進油口 P、液壓蓄能器8的油口和安全閥10的進油口通過管路連通，壓力傳感器13連接在與液壓蓄能器8連通的管路上，檢測蓄能器8內部的油壓，壓力傳感器13的輸出信號連接到控制計算機12上，直流電壓傳感器11連接在變頻器4的直流母線上，檢測直流母線的電壓，直流電壓傳感器11的輸出信號連接到控制計算機12，控制計算機12的輸出信號連接到液壓控制閥9的電磁鐵上，控制計算機12同時控制離合器6的離和合。其中，實施所述的液壓泵/馬達7，可以是定量液壓泵/馬達、也可以是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達。實施所述的液壓控制閥9，可以是電磁換向閥、或是電磁比例閥。實施所述的液壓蓄能器8，可以是一個蓄能器，也可以是兩個以上蓄能器構成的蓄能器組。實施所述的液壓油箱14是選用一低壓液壓蓄能器。
具體實施方式
2
如附圖1，實施本發明所提供的一種節能電梯的運行控制方法，該系統的工作過程是，當電梯在大于平衡重量的載荷下下行，或小于平衡重量的載荷下上行過程，電動機3處于發電狀態，使直流母線4中的電壓升高，升高的電壓值經直流電壓傳感器11檢測后輸入到控制計算機12中，依據檢測到的直流電壓值，控制計算`機12給出控制信號到液壓控制閥9，使液壓控制閥9換向到工作位置，電梯上行時，液壓控制閥9的P 口和B 口連通，電梯下行時，P 口和A 口連通，電動機3驅動液壓泵/馬達7處于液壓泵工況，將油液從液壓油箱14泵入到液壓蓄能器8，將電梯運行中的重力勢能存儲起來；當電梯在小于平衡重量的載荷下下行，或大于平衡重量的載荷下上行，電動機3處于電動狀態，直流母線中的電壓不會升高，當電梯處于加速過程時，控制計算機12依據壓力傳感器13給出的信號，控制液壓控制閥9處于中位或是換向到工作位置，如果液壓蓄能器8中的壓力達到設定的閾值，就使液壓控制閥換向到工作位置，蓄能器中的壓力油驅動液壓泵/馬達7處于液壓馬達工況，液壓蓄能器8中的油液排入到液壓油箱14中，輔助驅動電動機3運行，再生利用存儲的能量；當液壓蓄能器8中的壓力沒有達到設定的閾值，控制計算機12不提供使液壓控制閥9換向的信號，液壓控制閥9保持中位的短路狀態；當液壓儲能系統中有元件，如液壓蓄能器8，液壓控制閥9，或是液壓泵/馬達7發生故障，控制計算機12就給出信號到離合器6，將液壓儲能單元與電梯系統脫離，不影響電梯的正常工作。
權利要求
1.一種節能電梯，包括電動機[3];其特征是在電動機[3]上同軸設置有離合器[6]和液壓泵/馬達[7]，所述液壓泵/馬達[7]的兩個油口分別與液壓控制閥[9]的第I出油口A和第II出油口 B連通，液壓控制閥[9]在中位時，第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T連通，液壓控制閥[9]的進油口 P、液壓蓄能器[8]的油口和安全閥[10]的進油口相連通；并設置有壓力傳感器[13]檢測蓄能器[8]的內部油壓，設置有計算機[12]連接有壓力傳感器[13]、液壓控制閥[9]和離合器[6]，實現對整體電梯的節能控制。
2.如權利要求1所述的節能電梯，其特征是液壓泵/馬達[7]是定量液壓泵/馬達、或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達。
3.如權利要求1所述的節能電梯，其特征是液壓控制閥[9]是電磁換向閥、或是電磁比例閥。
4.如權利要求1所述的節能電梯，其特征是液壓蓄能器[8]是一個蓄能器，或是兩個以上蓄能器構成的蓄能器組。
5.如權利要求1所述的節能電梯，其特征是液壓油箱[14]是一低壓液壓蓄能器。
6.一種用于權利要求1所述的節能電梯運行的控制方法，其所述節能控制方法是當電梯在大于平衡重量的載荷下下行，或小于平衡重量的載荷下上行，電動機[3]處于發電狀態，變頻器[4]中的電壓升高并由控制計算機[12]控制輸入到直流電壓傳感器[11]，直流電壓傳感器[11]的輸出信號也相應增大，控制計算機[12]給出控制信號到液壓控制閥[9]，使液壓控制閥[9]換向到工作位置；電梯上行時，液壓控制閥P 口和B 口連通，電梯下行時，P 口和A 口連通，液壓泵/馬達[7]處于液壓泵工況，將油液從液壓油箱[14]泵入到液壓蓄能器[8];當電梯在小于平衡重量的載荷下下行，或大于平衡重量的載荷下上行，電動機[3]處于電動狀態，變頻器[4]中的電壓不會升高，控制計算機[12]依據壓力傳感器[13]給出的信號，控制液壓控制閥[9]處于中位或是換向到工作位置，液壓泵/馬達[7]處于液壓馬達工況，輔 助驅動電動機[3]運行，液壓蓄能器[8]中的油液排入到液壓油箱[14]中。
全文摘要
一種節能電梯及其運行的控制方法是在電動機上同軸設置有離合器和液壓泵/馬達與液壓控制閥連通，設置有壓力傳感器、蓄能器連通有計算機，實現對整體電梯的節能控制。本發明采用液壓蓄能器儲能，技術成熟壽命長，同時提高了電動機的制動減速性能，縮短了電機制動時間，運行平穩，安全可靠。
文檔編號B66B1/06GK103241619SQ201310191889
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月22日 優先權日2013年5月22日
發明者權龍 , 趙斌, 權仲翊 申請人:太原理工大學