Método de compensação de carga e temperatura para elevadores hidráulicos ecológicos por meio de inversores.

By Elevator World | Máquinas, motores e bombas | 1 de fevereiro de 2013

Tempo de leitura: 20 minutos

Equação 2 do Método de Compensação de Carga e Temperatura
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Visão geral da IA

A utilização de inversores em elevadores hidráulicos reduz o consumo de energia e o tamanho do motor, mas as implementações existentes são caras, complexas e necessitam de sensores. O vazamento da bomba de parafuso varia com a temperatura do óleo e a carga da cabine, causando variações na velocidade e no conforto da viagem. Uma solução sem sensores, utilizando a válvula de controle Blain EV4 e o inversor Yaskawa V1000 com software especializado de malha aberta, proporciona compensação de carga e temperatura através da captura de referências de torque em ciclos de treinamento, ajuste das frequências de referência e oferta de modos de velocidade constante e economia de energia. Compensações opcionais de redução de velocidade e desaceleração, além de outras rotinas, melhoram o conforto da viagem. O sistema é econômico, fácil de instalar em sistemas existentes, reduz o consumo em modo de espera e é adequado para instalações com uso baixo a moderado.

Este artigo foi apresentado em Elevcon EUA 2012, Congresso Internacional sobre Tecnologias de Transporte Vertical e publicado originalmente no livro Elevator Technology 19 da IAEE, editado por A. Lustig. Trata-se de uma reimpressão com permissão da Associação Internacional de Engenheiros de Elevadores (IAEE). Este artigo é uma reimpressão exata e não foi editado pela ELEVATOR WORLD.

Palavras-chave: Elevador hidráulico, inversor, compensação de carga, eficiência energética

Sumário

A utilização de inversores em elevadores hidráulicos diminuiu o consumo de energia, permitiu o uso de motores menores e proporcionou um bom desempenho de condução para elevadores de uso intenso. Embora a tendência geral na indústria de elevadores seja em direção a elevadores com menor consumo de energia, o uso de elevadores hidráulicos com inversores ainda não encontrou a aceitação desejada. Isso se deve ao fato de que as soluções existentes são geralmente mais complexas, bastante caras e exigem manutenção especializada. Uma solução melhor, compacta, mais simples de implementar e mais acessível, que concorra com as vantagens do sistema de elevador hidráulico convencional, é necessária para tornar as soluções energeticamente eficientes atrativas.

Quando inversores são usados ​​com unidades hidráulicas, é fundamental ter uma regulação precisa da velocidade, independentemente das variações de carga e temperatura. Bombas de parafuso são amplamente utilizadas em unidades hidráulicas de elevação. A quantidade de vazamento em bombas de parafuso varia bastante com a temperatura do óleo e a carga (pressão) da cabine. Com o uso de um inversor, a bomba fornece apenas a vazão necessária para a velocidade instantânea exigida. Quando o vazamento da bomba aumenta devido a uma carga maior e/ou temperatura do óleo mais alta, a velocidade da cabine diminui, resultando em maior tempo de deslocamento e uma viagem desconfortável. Portanto, a vazão da bomba deve ser regulada de acordo com a carga e a temperatura do óleo para garantir a velocidade desejada e uma boa qualidade de viagem.

Neste artigo, destaca-se a eficiência econômica de elevadores hidráulicos e apresenta-se uma nova solução de compensação de carga sem sensores para garantir a velocidade desejada em todas as condições de carga. A solução consiste basicamente em uma válvula de controle e um inversor de baixo custo, com um sofisticado módulo de software hidráulico. A nova solução não requer interfaces entre a válvula de controle e o inversor, como sensores de pressão/carga, medidores de vazão ou placas eletrônicas, etc., opera com controle em malha aberta e proporciona uma regulação precisa da velocidade, independentemente da condição de carga. A solução também oferece um modo adicional de economia de energia, no qual a velocidade do elevador varia de acordo com a condição de carga, garantindo o menor tempo de percurso. Todas essas vantagens tornam a solução não apenas eficiente em termos energéticos, mas também economicamente viável. O artigo detalha a ideia utilizada e os recursos implementados no desenvolvimento da válvula de controle e do software avançado do inversor.

1. Introdução

As preocupações com o aquecimento global e a poluição ambiental são as principais forças que levam os fabricantes a produzir produtos energeticamente eficientes. Consequentemente, a otimização do uso de energia em sistemas de elevadores tornou-se uma das principais questões do setor. O desenvolvimento mais eficaz nessa área é a utilização de um inversor com a máquina de Sincronização por Ímã Permanente (PMS) para controlar a velocidade do elevador. Esse desenvolvimento, também conhecido como "a nova tecnologia" ou "a mais recente", reduziu consideravelmente o consumo de energia operacional. A notável redução no tamanho e peso das máquinas PMS e suas características dinâmicas exclusivas também permitiram aos engenheiros construir elevadores sem casa de máquinas (MRL). Com a introdução dos MRLs, tornou-se possível instalar elevadores de tração em edifícios baixos. Focando na questão do consumo de energia e utilizando-a como ferramenta de marketing, as instalações de MRL têm conquistado uma tendência crescente no mercado. Como resultado, estima-se que as instalações de elevadores hidráulicos tenham sido reduzidas em até 40% globalmente.

A “nova tecnologia” tem sido apresentada como a solução mais eficiente em termos energéticos, perfeitamente adequada a qualquer instalação, e com a energia sempre regenerada e injetada na rede. No entanto, os benefícios mencionados da “nova tecnologia” existente não são notáveis ​​e, na maioria das vezes, levam a um maior consumo de energia quando utilizada em elevadores de baixa utilização (Almeida, 2010) (aproximadamente 80% das instalações de elevadores se enquadram nessa categoria), onde o investimento na nova tecnologia pode nunca ser recuperado durante a vida útil do elevador (Celik, 2009). Isso ocorre porque o inversor e seus periféricos são caros e exigem energia para funcionar mesmo quando o elevador está em modo de espera (Nipkow, 2005).

Por outro lado, espera-se que os futuros desenvolvimentos na tecnologia de acionamento, como os conversores matriciais, reduzam drasticamente ou eliminem o consumo de energia em modo de espera, e a concorrência no mercado certamente diminuirá os preços dos inversores. Nesse sentido, soluções adequadas, simples, de baixo custo, fáceis de manter, que ofereçam alta compatibilidade e apresentem baixo consumo em modo de espera, deverão encontrar ampla aplicação nos próximos anos.

2. Aplicação de inversores de frequência em elevadores hidráulicos

Os elevadores hidráulicos têm sido amplamente utilizados em edifícios baixos. A preferência por elevadores hidráulicos deve-se às suas características inigualáveis, como operação sem avarias, baixo custo inicial, instalação fácil e econômica e alta qualidade de viagem. Os elevadores hidráulicos também possuem os melhores registros em segurança, principalmente em operações de resgate em casos de pessoas presas em locais aprisionados e desastres naturais como terremotos. Além disso, são conhecidos pelos seus custos de manutenção relativamente baixos.

Diante de um mercado mais desafiador, os fabricantes de elevadores hidráulicos também priorizaram a economia de energia em seus projetos. Unidades de potência energeticamente eficientes que utilizam inversores de frequência, as chamadas unidades de potência de nova geração, já foram introduzidas no mercado há algum tempo. No entanto, a utilização dessas unidades de nova geração ainda não obteve a aceitação desejada. Isso ocorre porque, ao se concentrarem no marketing para oferecer soluções de última geração, as vantagens dos elevadores hidráulicos foram negligenciadas em muitos casos. Com isso, características práticas, confiáveis ​​e seguras dos elevadores hidráulicos foram deixadas de lado, dando lugar a soluções mais complexas, impraticáveis ​​e caras.

Por não terem abordado adequadamente os principais objetivos das unidades de potência de nova geração, as soluções tornaram-se ou muito primitivas ou bastante complexas e dispendiosas. Em muitos casos, uma unidade de potência convencional com a adição de um inversor de frequência é apresentada como o estado da arte. Na verdade, a simples adição de um inversor não leva necessariamente a economia de energia. Isso ocorre porque, durante as transições de velocidade (fases de bypass, aceleração, desaceleração e nivelamento), utiliza-se quase a vazão máxima da bomba e o óleo é desviado para o tanque, o que aumenta o consumo de energia e gera calor considerável (Brunelli, 2011). Além disso, empregar o inversor sem justificar sua eficiência de 95% apenas aumentaria as contas de energia.

Alternativamente, existem soluções mais exigentes e dispendiosas (Sedrak, 1999), que, além do inversor, necessitam de componentes adicionais como sensores de pressão e temperatura, medidor de vazão, encoder, placa de controle eletrônico, etc. Nessas soluções, o inversor é geralmente utilizado tanto na subida quanto na descida, com o auxílio de um software específico. A aplicação desses sistemas, por melhor que seja a qualidade de condução e por menor que seja a variação da temperatura do óleo, está, em geral, longe de atender às reais necessidades do mercado; um tempo de retorno do investimento desnecessariamente prolongado (além do período de reforma), dificuldade em encontrar técnicos competentes e maiores necessidades de manutenção são alguns exemplos.

3. Requisitos das válvulas de controle de nova geração

É importante compreender plenamente os requisitos da nova geração de válvulas de controle para atender às expectativas do mercado. São eles:

Alto uso:

Para reduzir o consumo de energia em modo de espera e obter o máximo benefício, os chamados controladores de elevador ecológicos incluem um modo de repouso, no qual os ventiladores de refrigeração são desligados após um determinado período de inatividade. Para períodos de inatividade mais longos, o inversor também pode ser desligado; no entanto, nesse caso, a redução da vida útil do inversor deve ser considerada. De fato, um inversor bem projetado, juntamente com um controlador de elevador ecológico, pode durar aproximadamente 20 anos, mesmo com o inversor desligado após um período de repouso de 20 minutos para um elevador com 100 ciclos/dia. Isso também pode reduzir o consumo em modo de espera em até 50%.

Baixo custo:

Para ter um período de retorno do investimento razoavelmente curto e atender às expectativas do mercado, é fundamental considerar que, atualmente, os inversores, as válvulas de controle e os sistemas de sensores mantêm o preço das soluções hidráulicas de nova geração elevado. Em particular, os inversores têm preços de 2 a 4 vezes maiores do que as válvulas de controle convencionais. Portanto, uma solução adequada deve justificar o uso de um inversor com uma válvula de controle de baixo custo e um projeto de sistema simplificado.

Número mínimo de interfaces/componentes:

Para garantir simplicidade, confiabilidade, facilidade de manutenção, baixo custo e também para eliminar a necessidade de pessoal técnico altamente qualificado.

Alta compatibilidade:

Pode ser facilmente instalado em todos os controladores de elevadores e unidades de energia existentes, a fim de atender às necessidades de renovação.

Software exclusivo:

Para garantir facilidade de uso, segurança, boa qualidade de condução e baixo consumo de energia.

Para o melhor desempenho da válvula de nova geração, é necessário um software exclusivo para o inversor. Além das rotinas padrão de controle de curso (malha fechada ou aberta) e funções adicionais para uma boa qualidade de condução, o software deve incluir alguns procedimentos de compensação para eliminar as variações de desempenho da bomba em função da carga do veículo e das mudanças na temperatura do óleo.

4. Válvula de Controle Blain EV4 de Nova Geração

Existem diversas maneiras de integrar uma válvula de controle a um inversor para obter uma válvula de nova geração. A questão mais importante é como encontrar uma solução simples e de baixo custo que proporcione boa qualidade de operação. A Figura 1(a) mostra algumas aplicações de nova geração. Nesses casos, as soluções de controle em malha fechada com válvulas eletrônicas (que requerem um medidor de vazão e uma placa eletrônica) ou válvulas eletromecânicas (que requerem um encoder submersível e eletrônica de interface) aumentam consideravelmente o custo do sistema. A simplicidade do sistema pode ser ainda mais comprometida com a presença de sensores de pressão e/ou temperatura. Em termos de eficiência energética e investimento inicial, a aplicação desses sistemas só se justifica para elevadores com uso muito intenso (acima de 700 ciclos/dia).

Conhecendo as necessidades do mercado e avaliando os requisitos realmente necessários para a nova geração de unidades de potência, a Blain Hydraulics desenvolveu a EV4, uma válvula de controle de nova geração que atende aos requisitos mencionados, conforme mostrado na Figura 1(b). A EV4 da Blain é uma versão simplificada da válvula eletromecânica EV100 da Blain, que oferece inerentemente as mesmas propriedades vantajosas das válvulas eletromecânicas. Ela foi projetada para utilizar um inversor Yaskawa para o curso ascendente, enquanto o curso descendente é gerenciado por meios eletromecânicos. A EV4 não possui interfaces com seus dispositivos periféricos e não requer sensores para compensação de carga. Como o curso ascendente é controlado pelo inversor Yaskawa, os solenoides e ajustes de subida foram removidos da válvula e o estágio de transição de bypass foi cancelado, o que simplificou consideravelmente tanto a válvula quanto a configuração do sistema. Para reduzir o custo inicial e simplificar ainda mais os requisitos do sistema, foi implementado um controle de malha aberta superior do inversor Yaskawa. Assim, a necessidade de um encoder submersível dispendioso foi eliminada. A verdadeira supremacia do sistema reside no software exclusivo do inversor, que facilita a utilização do sistema e proporciona excelentes características de deslocamento. O software foi projetado para detectar a condição de carga, permitindo a compensação necessária da potência do motor. O software também é inteligente o suficiente para modificar os tempos de transição, quando necessário, para garantir uma boa qualidade de deslocamento. Além disso, o inversor Yaskawa pode ser usado opcionalmente no deslocamento descendente para controlar a velocidade de descida e melhorar a qualidade do deslocamento sem a necessidade de qualquer modificação na válvula EV4. Para permitir uma compensação de carga precisa e levar em consideração os efeitos da variação da temperatura do óleo, um sensor de temperatura de baixo custo também foi incluído no sistema. A solução completa é econômica e pode ser facilmente aplicada a todos os elevadores hidráulicos, basicamente adicionando a válvula EV4 e o inversor Yaskawa ao sistema existente. Opcionalmente, a cabina pode operar em modo de velocidade constante, onde a velocidade do elevador é mantida constante, ou em modo de economia de energia (modo de velocidade máxima), onde a velocidade da cabina é reduzida de acordo com a carga (Celik, 2008). O modo de economia de energia pode permitir a utilização de motores de menor tamanho, o que pode levar a um menor consumo de energia.

Além disso, a válvula EV4 contém a mais recente inovação da Blain Hydraulics, as bobinas solenoides GREEN 60, que reduzem o consumo de energia e aumentam a eficiência da válvula, oferecendo ao usuário flexibilidade na tensão de alimentação.

5. Aplicação do Método

A válvula EV4 de nova geração é do tipo eletromecânico e foi projetada para permitir que o inversor controle completamente a regulação da velocidade durante o curso ascendente. Dessa forma, a qualidade de condução em toda a extensão do curso é garantida, fornecendo à válvula apenas a vazão necessária, através da regulação da velocidade do motor pelo inversor Yaskawa. Como resultado, há um menor consumo de energia durante o curso ascendente, o que aumenta a eficiência do sistema e reduz o aquecimento do óleo. O uso do inversor também reduz a corrente de partida do motor e o tamanho do medidor de energia elétrica.

Por outro lado, a carga da cabine e a temperatura do óleo influenciam drasticamente o vazamento da bomba de parafuso, o que pode causar variações significativas na velocidade e no tempo total de deslocamento do elevador. Isso é ilustrado na Figura 2. Em alguns casos, quando a temperatura do óleo e/ou a carga da cabine são altas, a velocidade da bomba durante a fase de nivelamento pode não fornecer fluxo suficiente e o elevador pode parar (velocidade zero) devido ao alto vazamento da bomba, conforme ilustrado pelas linhas tracejadas e pontilhadas na Figura 2. Portanto, uma solução adequada deve permitir a compensação do vazamento da bomba por meio do ajuste de sua velocidade.

A-Método de Compensação de Carga e Temperatura-Figura 2
Figura 2. Variações na qualidade da condução e na duração da viagem em função da carga do veículo/temperatura do óleo.

5.1. Configurações iniciais

Para propor uma solução simplificada e econômica, foi utilizado o inversor Yaskawa V1000, que também inclui módulos de computação, memória e monitoramento. Um software exclusivo do inversor Yaskawa oferece ao usuário opções de menu avançadas para facilitar o processo de configuração. Logo no início da configuração, o usuário seleciona o tipo de óleo em uma lista. À medida que a seleção é feita, os parâmetros de viscosidade e temperatura necessários são atribuídos aos registros.

Na segunda etapa, o usuário insere os dados de desempenho da bomba de acordo com a faixa de pressão de trabalho do elevador. Esses dados podem ser facilmente obtidos junto aos fabricantes de bombas. Nesta etapa, as velocidades de enchimento, nivelamento, inspeção e enchimento secundário do elevador também são inseridas em metros por segundo. O inversor então lê a temperatura atual (Temp).2) e dados de desempenho do óleo de processo e da bomba para obter as velocidades do motor (frequências de referência) em Hz para as velocidades máxima, de nivelamento, de inspeção e máxima secundária. Além disso, o ganho de controle de temperatura (GanhotemperaturaAs frequências de referência de vazamento para pressões de vagões vazios e carregados também são calculadas. Para simplificar, esses valores são apresentados parametricamente abaixo:

Equação 1 do Método de Compensação de Carga e Temperatura
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Onde, fk e umai Indica as frequências de referência calculadas em Hz e os dados de entrada, respectivamente. O software também permite que o usuário insira essas variáveis ​​manualmente caso os dados não estejam disponíveis ou a bomba esteja velha e desgastada.

5.2. Compensações de carga do veículo e temperatura do óleo

Para detectar a carga do elevador e regular a velocidade do motor, o software padrão do inversor Yaskawa foi reprojetado para incluir alguns procedimentos de compensação. O inversor pode monitorar pelo menos um dos parâmetros internos, como corrente de saída, corrente de geração de torque ou torque de referência interno, e também mede constantemente a temperatura do óleo por meio de um sensor de temperatura. O parâmetro monitorado, que na maioria dos casos é o torque interno, é então comparado com um valor de referência predefinido para determinar a condição de carga do elevador.

Para obter os valores de referência e os ganhos de controle necessários com precisão, o software da Yaskawa possui opções de modo de aprendizado, bem como um modo de operação. Após configurar o modo para “Aprendizado”, inicialmente é realizada uma execução de teste (aprendizado) com o vagão vazio para ler (também chamada de captura) e registrar os parâmetros de referência. Isso é mostrado na Figura 3, onde são capturadas as localizações das referências de torque de velocidade máxima e de nivelamento, T.2completo e T2 níveis respectivamente, são mostrados. Sabendo que T2completo e T2 níveis parâmetros de referência de torque e suas respectivas velocidades, outros T2j Os valores de torque, para velocidade máxima secundária e velocidade de inspeção, podem ser calculados por interpolação.

A-Método de Compensação de Carga e Temperatura-Figura 3
Figura 3. Captura de referências de torque, T2full e T2leveling durante uma execução de aprendizado.
A-Método de Compensação de Carga e Temperatura-Figura 4
Figura 4. Derivação da velocidade de sustentação a partir dos parâmetros de referência obtidos por meio dos ensaios de sondagem.

Na Figura 4, é apresentada a derivação da velocidade de elevação em relação às velocidades do vagão vazio e carregado. Aqui, T1 e T2 são referências de torque que são capturadas em testes com o carro carregado e vazio, respectivamente. Da Figura 4, a velocidade nx para um torque capturado de Tx pode ser escrito como:-

Equação 2 do Método de Compensação de Carga e Temperatura
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onde, g: uma constante, Tx : torque capturado, T2 : Referência de torque capturada com o carro vazio, sonda em funcionamento a uma temperatura de referência Temp2, Equação do Método de Compensação de Carga e Temperatura A diferença nas velocidades medidas, Equação b do método de compensação de carga e temperatura : diferença nas referências de torque capturadas. Assim, Equação do Método de Compensação de Carga e Temperatura A-c , n2A perda de velocidade em porcentagem, que pode ser simplificada como:

Equação 3 do Método de Compensação de Carga e Temperatura
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Equação 4 do Método de Compensação de Carga e Temperatura
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Assim, a nova frequência de referência pode ser calculada como:

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I é uma função especial que leva em conta a variação da resistência do sistema ao fluxo conforme a temperatura do óleo varia. A segunda medição, realizada no modo de aprendizado, é então repetida com o carro carregado para obter outros dois parâmetros de referência de torque, que são usados ​​para calcular o ganho de torque, Gain.torção na equação (4). Da mesma forma, o cálculo da temperatura pode ser derivado como abaixo;

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onde, q: uma constante, Tempx : temperatura do óleo capturada, Temp2 : referência de temperatura do óleo. A equação resultante para as compensações de carga e temperatura do óleo pode ser dada por:

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onde j indica as frequências de referência das velocidades de aceleração total, aceleração total secundária, inspeção ou nivelamento, fnível é a frequência de referência da velocidade de nivelamento. Na equação (8), a frequência de velocidade inicial fj (ou seja, fcompleta, Fins, Fseca etc) e frequência de referência (T2completoT2 polegadasT2sec, etc.) são modificados dependendo da seleção de velocidade máxima. No modo de operação, T2 e Temp2 permanecem inalterados, mas Tx e Tempx Os dados são lidos (capturados) para cada execução, a fim de recalcular as frequências de referência sob as condições reais de carga e temperatura do óleo. Na Figura 5, são mostradas as aplicações das compensações de torque (carga) e temperatura.

A-Método de Compensação de Carga e Temperatura-Figura 5
Figura 5. Aplicação de compensações de carga e temperatura

5.3. Compensação da velocidade de descida

Quando válvulas eletromecânicas são usadas para o deslocamento descendente, a velocidade do carro aumenta com o aumento da temperatura do óleo e da pressão do sistema (carga do carro). Isso pode resultar em partidas bruscas, acelerações rápidas e desacelerações repentinas, além de paradas bruscas quando a faixa de pressão de trabalho é ampla. O tempo total de deslocamento também varia devido à velocidade e à duração do nivelamento. Isso é ilustrado na Figura 6.

A-Método de Compensação de Carga e Temperatura-Figura 6
Figura 6. Aplicação de compensações de carga e temperatura do óleo na direção descendente.

Algumas válvulas de nova geração também podem ser usadas para o deslocamento descendente. Nesse caso, enquanto o eixo da bomba/motor gira no sentido inverso pela força hidráulica da coluna de óleo, o inversor controla a rotação do eixo para regular a velocidade de descida. Aqui, a energia gerada pelo sistema é dissipada em um resistor, o que impede o superaquecimento do óleo hidráulico. No entanto, essa solução complica o projeto da válvula de controle e aumenta o custo do sistema. Ela só se justifica em elevadores de uso intenso, pois dispensa o uso de um resfriador de óleo e proporciona uma condução mais suave.

O software para inversores da Yaskawa oferece uma maneira mais simples, econômica e fácil de controlar a qualidade da descida em elevadores de uso leve a moderado. Para controlar as variações na velocidade de descida, um fluxo ascendente controlado é gerado quando a carga da cabine e a temperatura do óleo estão excessivas. Isso significa que, à medida que o elevador desce com seu próprio peso, impulsionando o fluido através da válvula para o tanque, a bomba pode ser usada para gerar um fluxo ascendente que regula a vazão descendente, ou seja, a velocidade de descida.

O software do inversor Yaskawa oferece compensação de velocidade de descida como opção, aplicada de forma semelhante às compensações de aceleração. Durante a aceleração descendente, o torque do motor (Tx_down) é registrado e uma rampa é determinada juntamente com os tempos de rampa de aceleração para proporcionar aceleração suave e velocidade constante. A Figura 6 ilustra também a compensação da carga do veículo durante a descida.
A linha tracejada e pontilhada mostra o deslocamento descendente descontrolado com o veículo carregado e/ou com alta temperatura do óleo. As compensações podem ser aplicadas opcionalmente apenas durante as fases de aceleração e desaceleração, indicadas pela linha tracejada (modo de economia de energia), ou durante todo o percurso, indicadas pela linha contínua (modo de velocidade constante).

5.4. Compensação do Tempo de Desaceleração

Quando a velocidade máxima é reduzida para um valor inferior ao tempo de nivelamento, L pode variar consideravelmente, tornando a viagem desconfortável. Isso pode ocorrer no "modo de velocidade constante", por exemplo, quando a velocidade máxima secundária é selecionada em vez da velocidade máxima normal, ou no "modo de velocidade máxima" (modo de economia de energia), já que a velocidade do elevador varia com a carga da cabine. Na Figura 7, L e L' representam as durações de nivelamento dos deslocamentos normal e modificado, ilustradas com linhas contínuas e tracejadas, respectivamente. Nesse caso, a duração de nivelamento de L' torna-se bastante longa. Para evitar esse inconveniente e manter um tempo de nivelamento fixo, a duração de nivelamento e/ou a trajetória de desaceleração do deslocamento modificado são alteradas.

Figura 7
Figura 7. Compensação de trajetória/tempo de desaceleração

5.5. Modos de Viagem

No modo de velocidade constante, a velocidade de elevação é mantida constante através da aplicação das compensações de carga da cabine e temperatura do óleo mencionadas anteriormente. No modo de economia de energia (também chamado de modo de velocidade máxima), a velocidade do elevador é modificada em função da carga da cabine. Nesse modo, as compensações de carga da cabine e temperatura do óleo são aplicadas normalmente para a velocidade de nivelamento; no entanto, a velocidade máxima é limitada por um valor de torque limite predefinido, T.limite_xIsso é mostrado na Figura 8. Quando o parâmetro de torque medido durante o teste excede o torque limite, Tlimite_x (ponto (1) na Figura 8) então a frequência de referência assume o valor da frequência de saída até o final do percurso em velocidade máxima. Isso é indicado pelo ponto (2) na Figura 8. Dessa forma, o torque máximo permitido do motor não será excedido quando a carga da cabine for excessiva. Por outro lado, o elevador poderá se deslocar próximo à velocidade máxima quando a carga da cabine for baixa. No modo de economia de energia, o tempo/percurso de desaceleração também é recalculado para cada percurso, a fim de garantir um tempo de nivelamento fixo.

Figura 8
Figura 8. Compensações de carga e temperatura

5.6. Procedimentos adicionais para uma melhor qualidade de condução

Na Figura 9, são apresentadas algumas das propriedades adicionais do software do inversor Yaskawa. Estas foram introduzidas basicamente para garantir alta qualidade de condução. Todos os procedimentos foram projetados com flexibilidade suficiente para serem utilizados por diferentes tipos de válvulas de controle. Algumas delas são:

Figura 9
Figura 9. Alguns dos procedimentos adicionais utilizados pelo software do inversor Yaskawa.

Comece a permanência: Um procedimento especial de partida suave, definido pela frequência de fuga Q1, frequência de rampa Q2 e tempos de rampa Q3 e Q4, permite uma decolagem suave e rápida.

Pare e demore: Para garantir uma curta duração de nivelamento e uma parada suave e precisa, a frequência de permanência (vazamento) Q6 totalmente compensada foi implementada pelo software do inversor Yaskawa.

Verificação da duração do nivelamento: Para proporcionar uma melhor qualidade de condução, a duração da nivelagem anterior é comparada simultaneamente com a atual e, quando necessário, são tomadas medidas corretivas.

Longos períodos de espera: O intervalo de tempo entre duas corridas consecutivas é medido para garantir uma decolagem suave após longos períodos de espera.

6. Conclusões

É muito provável que as melhorias nas diretrizes e legislações para especificações de produtos energeticamente eficientes incluam elevadores em um futuro próximo. Espera-se também que a avaliação completa ou parcial do ciclo de vida seja considerada para a avaliação da eficiência energética de elevadores. A maioria das unidades hidráulicas de nova geração é adequada apenas para elevadores de uso intenso, apresentando alto consumo de energia em modo de espera, alto custo inicial e instalação complexa e pouco prática. Com a tecnologia de inversores atual, soluções simples, econômicas, que não exigem manutenção e são fáceis de instalar parecem atender muito melhor às exigências do mercado e podem ser utilizadas em elevadores de uso moderado.

A válvula EV4 da Blain e o inversor V1000 da Yaskawa, utilizando controle em malha aberta e compensação de carga sem sensores com o uso de um software específico para o inversor, oferecem uma solução simplificada e de baixo custo para as unidades de potência de nova geração. A solução emprega a rotina de controle em malha aberta superior da Yaskawa, juntamente com procedimentos especialmente projetados para garantir excelente qualidade de condução. Ela pode ser facilmente aplicada tanto em subidas quanto em descidas, sem aumentar a complexidade do sistema, utilizando o modo de velocidade constante ou o modo de economia de energia. Além disso, pode ser facilmente integrada a unidades de potência existentes para atender a necessidades de modernização.

Agradecimentos

Gostaria de agradecer à Yaskawa Europe GmbH, em particular ao Sr. Turgay Halimler, ao Sr. Philipp Kenneweg e à Sra. Karen Reiter pelo apoio no desenvolvimento do novo software do inversor.


Referências

Almeida AT (2010). Eficiência energética de elevadores e escadas rolantes, 4º Congresso Europeu de Elevadores.
Brunelli, I. (2011). Como funciona: Elevadores hidráulicos, Elevatori, Vol.2, pp.61.
Celik, KF (2009). Consumo de energia em modo de espera em elevadores de baixa utilização, Elevator World India, Vol.2, pág.58.
Celik, KF (2008). Projeto e controle de válvulas eletrônicas de elevador, Tecnologia de elevador 17, Proc. do Elevcon 2008, pp.34-45.
Nipkow, J (2005). Elektrizitätsverbrauch und Einspar-Potenziale bei Aufzügen, SEGURO
Sedrak, D. (1999). Válvulas eletrônicas de circuito fechado e a aplicação de tensão variável e frequência variável em sistemas hidráulicos. Elevator World, setembro de 1999, pág. 66.

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