机电一体化毕业设计(论文)-电梯节能性能分析与探究.doc
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1、成都纺织高等专科学校机械工程与自动化系毕业设计(论文)说明书题目名称:电梯节能性能分析与探究班 级:机电一体化技术081 层次:本科 专科学生学号: 指导老师: 学生姓名: 学生专业:机电一体化技术 成都纺织高等专科学校机械工程与自动化系2011年 5月1日 电梯节能分析与探究目录概述第一章 引言1.1国家的法律法规及行业规定1.2电梯节能的现状及电梯的发展状况1.3电梯节能应从哪些方面入手第二章 电梯在电能方面的节能2.1曳引机的组成与分类2.2电动机的组成分类及工作原理2.3电梯的曳引机的比较2.4永磁同步碟式马达2.4.1永磁同步电机马达及其工作原理2.4.2VVVF(交流变压变频调速电
2、梯)2.5照明系统第三章 电梯在空间方面的节能3.1电梯轿厢3.2门机系统3.3机房3.4井道第四章 电梯在时间方面的节能4.1电梯的电气控制系统4.2电梯的联控与群控系统4.3电梯的远程监控系统第五章 电梯节能系统的展望第六章 总结概述21世纪最重要的生存大计则是能源问题,能源是人类生存和发展的重要物质基础,是人类从事各种经济活动的原动力,也是人类社会经济发展水平的重要标志。从人类利用能源的历史中我们可以清楚地看到,每一次能源的发现与利用都把人类支配自然的能力提高到了一个新的水平,能源科学技术的每一次重大突破也都带着世界性的产业革命和经济飞跃,从而极大的推动着社会的进步、国家的发展。能源先行
3、,而能源的供应水平也标志着一个国家的发达程度。我们知道欧洲19世纪爆发工业革命,工业革命之后世界的工业技术是发生了天翻地覆的变化,但是这也是对能源的要求更加的扩大化。从我们电梯行业来说也由以前的可编程逻辑控制器(PLC)进步到了现在的单片机曳引机系统、甚至是更加先进的微电脑版控制的智能群控系统的无机房电梯。对于电梯行业的发展来说,我们国家也有着非常巨大的发展空间,根据现代社会的不断进步、以及人们生活水平的不断提高、人们对生活质量的要求也会不断提高。这就造就了我们电梯行业的必然的发展趋势。同时,从能源的发展来看,我们有19世纪的蒸汽煤时代到20世纪的石油再到21世纪的新能源,这无一不是体现的能源
4、的重要性,更深层次的意义也在于节能,而节能这一重要工程也是必须要从每行每业入手、从我们每个人做起、从身边的每件事做起,当然,我们电梯行业这一耗能“大户”来说,要想打开市场节能就迫在眉睫。本论文第一章介绍了节能方面的重要性,其中包括国家的法律法规以及电梯行业的规定、电梯的节能现状以及电梯节能应从哪些方面入手等。第二章、第三章、第四章主要介绍的事电梯在曳引电机方面的节能,其中包括了曳引电机在电能、空间、时间等方面的节能,当然,电能方面主要通过永磁电机、变频器、能量回馈、照明系统、以及井道等各个方面的节能。而空间方面主要通过厅门、机房等位置上的节约达到节能的目地。时间方面则是主要通过电梯运行时控制其
5、运行方式来达到节能,常用方式有群控等。第五章则主要是根据本文的节能方案的分析、结合实际及以后电梯的发展来对节能系统做出的展望。最后第六章则是综合对本文的一些节能措施的总结第一章 引言一、国家的法律法规及行业规定 1、充分认识节能减排工作的重要性和紧迫性 根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低左右,主要污染物排放总量减少的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观,构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是提高人民生活质量,维护中华民族长远利益的必然要求。 当前,
6、实现节能减排目标面临的形势十分严峻。去年以来,全国上下加强了节能减排工作,国务院发布了加强节能工作的决定,制定了促进节能减排的一系列政策措施,各地区、各部门相继做出了工作部署,节能减排工作取得了积极进展。但是,去年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标,加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是,今年一季度,工业特别是高耗能、高污染行业增长过快,占全国工业能耗和二氧化硫排放近的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长,同比加快个百分点。与此同时,各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转,不
7、仅今年节能减排工作难以取得明显进展,“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。 我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要,是我们应该承担的责任。 各地区、各部门要充分认识节能减排的重要性和
8、紧迫性,真正把思想和行动统一到中央关于节能减排的决策和部署上来。要把节能减排任务完成情况作为检验科学发展观是否落实的重要标准,作为检验经济发展是否“好”的重要标准,正确处理经济增长速度与节能减排的关系,真正把节能减排作为硬任务,使经济增长建立在节约能源资源和保护环境的基础上。要采取果断措施,集中力量,迎难而上,扎扎实实地开展工作,力争通过今明两年的努力,实现节能减排任务完成进度与“十一五”规划实施进度保持同步,为实现“十一五”节能减排目标打下坚实基础。 2、狠抓节能减排责任落实和执法监管 发挥政府主导作用。各级人民政府要充分认识到节能减排约束性指标是强化政府责任的指标,实现这个目标是政府对人民
9、的庄严承诺,必须通过合理配置公共资源,有效运用经济、法律和行政手段,确保实现。当务之急,是要建立健全节能减排工作责任制和问责制,一级抓一级,层层抓落实,形成强有力的工作格局。地方各级政府对本行政区域节能减排负总责,政府主要领导是第一责任人。要在科学测算的基础上,把节能减排各项工作目标和任务逐级分解到各市(地)、县和重点企业。要强化政策措施的执行力,加强对节能减排工作进展情况的考核和监督,国务院有关部门定期公布各地节能减排指标完成情况,进行统一考核。要把节能减排作为当前宏观调控重点,作为调整经济结构,转变增长方式的突破口和重要抓手,坚决遏制高耗能、高污染产业过快增长,坚决压缩城市形象工程和党政机
10、关办公楼等楼堂馆所建设规模,切实保证节能减排、保障民生等工作所需资金投入。要把节能减排指标完成情况纳入各地经济社会发展综合评价体系,作为政府领导干部综合考核评价和企业负责人业绩考核的重要内容,实行“一票否决”制。要加大执法和处罚力度,公开严肃查处一批严重违反国家节能管理和环境保护法律法规的典型案件,依法追究有关人员和领导者的责任,起到警醒教育作用,形成强大声势。省级人民政府每年要向国务院报告节能减排目标责任的履行情况。国务院每年向全国人民代表大会报告节能减排的进展情况,在“十一五”期末报告五年两个指标的总体完成情况。地方各级人民政府每年也要向同级人民代表大会报告节能减排工作,自觉接受监督。 强
11、化企业主体责任。企业必须严格遵守节能和环保法律法规及标准,落实目标责任,强化管理措施,自觉节能减排。对重点用能单位加强经常监督,凡与政府有关部门签订节能减排目标责任书的企业,必须确保完成目标;对没有完成节能减排任务的企业,强制实行能源审计和清洁生产审核。坚持“谁污染、谁治理”,对未按规定建设和运行污染减排设施的企业和单位,公开通报,限期整改,对恶意排污的行为实行重罚,追究领导和直接责任人员的责任,构成犯罪的依法移送司法机关。同时,要加强机关单位、公民等各类社会主体的责任,促使公民自觉履行节能和环保义务,形成以政府为主导、企业为主体、全社会共同推进的节能减排工作格局。 3、建立强有力的节能减排领
12、导协调机制 为加强对节能减排工作的组织领导,国务院成立节能减排工作领导小组。领导小组的主要任务是,部署节能减排工作,协调解决工作中的重大问题。领导小组办公室设在发展改革委,负责承担领导小组的日常工作,其中有关污染减排方面的工作由环保总局负责。地方各级人民政府也要切实加强对本地区节能减排工作的组织领导。 国务院有关部门要切实履行职责,密切协调配合,尽快制定相关配套政策措施和落实意见。各省级人民政府要立即部署本地区推进节能减排的工作,明确相关部门的责任、分工和进度要求。各地区、各部门和中央企业要在年月日前,提出本地区、本部门和本企业贯彻落实的具体方案报领导小组办公室汇总后报国务院。领导小组办公室要
13、会同有关部门加强对节能减排工作的指导协调和监督检查,重大情况及时向国务院报告。二、电梯节能的现状及电梯的发展状况1.节能现状电梯节能主要体现在电能、空间、时间上的节能。电机拖动系统节约电能的途径主要有两大类,一类是提高电机拖动系统的运行效率,如风机、水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施,再如电梯曳引机采用变频器调速取代异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。二类是将运动中负载上的机械能(位能、动能)通过能量回馈器变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供附近其它用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。而在空间上的利用,现在主要体
14、现在对厅门的设计上,以及在井道和机房的设计上所需要注意的节能方式方法。我们知道厅门上面的节能即是最大程度上的减小轿厢与层楼之间间隙(当然是在保证安全的前提下)。采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能,电梯达到目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止,这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外,升降电梯还是一个位能性负载,为了均匀拖动负载,电梯由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成,只有当轿厢载重量约为50%(1吨载客电梯乘客为7人左右)时,轿厢和对重平衡块才相互平衡,否则,轿厢和对重平衡块就会有质量差,使电梯运行时产生机械位能。 电梯运行中多余的机械能(含位能
15、、动能)通过电动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,此时电容就好比是一个小水库,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),如不及时释放电容器储存的电能,就会产生过压故障,使变频器停止工作,电梯无法正常运行。 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的电能的方法来防止电容过电压,但是电阻耗能不仅降低了系统的效率,电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。 能量回馈器的作用就是能有效的将电容中储存的电能回送给交流电网供周边其它用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达21%46%。此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调
16、的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。 新型能量回馈器与目前国内外其它能量回馈器相比的一个最主要的特点是具有电压自适应控制回馈功能。 一般能量回馈器都是根据变频器直流回路电压UPN的大小来决定是否回馈电能,回馈电压采用固定值UHK。由于电网电压的波动,UHK取值偏小时,在电网电压偏高时会产生误回馈;UHK取值偏大时,则回馈效果明显下降,(电容中储能被电阻提前消耗了)。 新型能量回馈器采用电压自适应控制,即无论电网电压如何波动,只有当电梯机械能转换成电能送入直流回路电容中时,新型能量回馈器才及时将电容中的储能回送电网,有效解决了原有能量回馈的缺陷。此外,新型能量回馈器具有十
17、分完善的保护功能和扩展功能,既可以用于现有电梯的改造,也适用于新电梯控制柜的配套。新电梯控制柜采用新型能量回馈器供电,不仅可以大大节约电能,还可以有效改善输入电流的质量,达到更高的电位兼容标准。2.电梯的发展状况1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯。1899年查尔斯?西伯格加入了奥的斯电梯公司,也带来了自动扶梯这个新名词。 西伯格-奥的斯联合制造了第一部用于公共场所的步进式自动扶梯,它在1900年的巴黎展览会上一展风采。 1900年,美国奥的斯电梯公司通过代理商Tullock Co.获得在中国的第1份电梯合同为上
18、海提供2台电梯。从此,世界电梯历史上展开了中国的一页。1907年,奥的斯公司在上海的汇中饭店(今和平饭店南楼,英文名 Peace Palace Hotel)安装了2部电梯。这2部电梯被认为是我国最早使用的电梯。1951年冬,党中央提出要在北京天安门安装1部我国自己制造的电梯,任务交给了天津(私营)从庆生电机厂。4个多月后,第1部由我国工程技术人员自己设计制造的电梯诞生了。该电梯载重量为1 000kg,速度为0.70m/s,交流单速、手动控制。 1959年9月,公私合营上海电梯厂为北京人民大会堂等重大工程制造安装了81台电梯和4台自动扶梯。其中这4台AC2-59型双人自动扶梯是我国自行设计和制造
19、的第1批自动扶梯,由公私合营上海电梯厂与上海交通大学共同研制成功,安装在铁路北京站。 1974年,机械行业标准JB816-74电梯技术条件发布,这是我国早期的关于电梯行业的技术标准。 1976年12月,天津市电梯厂制造了1台直流无齿轮高速电梯,提升高度102m,安装在广州市白云宾馆。1979年12月,天津市电梯厂生产了第1台集选控制的交流调速电梯,速度1.75m/s,提升高度40m,安装在天津市津东饭店。 1982年4月,天津市电梯厂、天津直流电机厂、天津蜗轮减速机厂组建成立天津市电梯公司。9月30日,该公司电梯试验塔竣工,塔高114.7m,其中试验井道5个。这是我国最早建立的电梯试验塔。 1
20、985年8月,中国迅达上海电梯厂试制成功2台并联2.50m/s高速电梯,安装在上海交通大学包兆龙图书馆。北京电梯厂生产了中国第1台微机控制的交流调速电梯,载重量1 000kg,速度1.60m/s,安装在北京图书馆。 1987年,国家标准GB 7588-87电梯制造与安装安全规范发布。该标准等同采用欧洲标准EN81-1电梯制造与安装安全规范(1985年12月修订版)。该标准对保障电梯的制造与安装质量有十分重要的意义。 1988年12月,上海三菱电梯有限公司引进技术生产了中国第1台变压变频控制电梯,载重量700kg,速度为1.75m/s,安装在上海市静安宾馆。 1994年10月,亚洲第1高、世界第
21、3高的上海东方明珠电视塔落成,塔高468m。该塔配置奥的斯公司电梯、自动扶梯20余部,其中装有中国第1台双层轿厢电梯,中国第1台圆形轿厢三导轨观光电梯(额定载重量4 000kg)和2台7.00m/s的高速电梯。 1996年8月,苏州江南电梯有限公司在第1届中国国际电梯展上展出了微机控制交流变压变频调速多坡度(波浪型)自动扶梯。 1998年10月28日,位于上海浦东的金茂大厦落成,它是中国最高的摩天大厦,世界第4高。楼高420m,88层。金茂大厦配置电梯61台,自动扶梯18台。2台三菱电机公司额定载重量2 500kg、速度为9.00m/s的超高速电梯是目前我国额定速度最快的在用电梯。 1998年
22、,无机房电梯技术开始受到我国电梯企业的青睐。 1999年,GB 50096-1999住宅设计规范规定:7层及以上住宅或住户入口层楼面距室外设计地面的高度超过16m以上的住宅必须设置电梯。 2002年6月,国家质量监督检验检疫总局等单位在北京石景山游乐园联合主办了以“为了孩子的安全快乐、为了明天”主题的关于电梯、客运索道、游乐设施等特种设备的安全宣传教育活动。12月,中国电梯编辑部出版了2003年安全乘梯、文明乘梯公益宣传月历,通过漫画的形式向人们介绍安全乘电梯知识。生活在继续,科技在发展,电梯也在进步。电梯的材质由黑白到彩色,样式由直式到斜式,在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵,按钮控制,
23、信号控制,集选控制、人机对话等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控,数字;双层轿箱电梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势,变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间;不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。 中国电梯总量增长概况我国电梯年产量增长里程碑 年份 里程碑 实际年产量/万台 1983 突破5千台 0.51 1986 突破1万台 1.13 1993 突破2万台 2.41 1998 突破3万台 3.02 2001 突破4万台 4.67 2002 突破6万台 约6.20 2006年国内电梯和自动扶梯总产量达16.8万台,成为全球电梯市场之首。根据中国
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