液压驱动的节能现代化

托尼·阿施万登和康拉丁·乔斯特
布赫液压股份公司，瑞士

该论文发表于  2010 年卢塞恩国际垂直运输技术大会，并首次在 IAEE 书中发表 电梯技术 18, 由 A. Lustig 编辑。 经国际电梯工程师协会许可转载  （网站：www.elevcon.com）。本文为 ELEVATOR WORLD 的准确转载，未经编辑。 

关键词： 能效、节能ing 现代化、智能液压、电子电控液压阀，液压变频技术，待机消耗

摘要

现代化和能源效率是电梯行业未来的两个主要主题。 布赫液压从一开始就认清了时代的印记，如今已经可以提供成熟完善的产品。 然而，随着对现代化需求的更好理解，布赫液压开发了新产品。 这意味着，在能源效率方面进行了优化，特别关注最佳性价比。 结果是一个所谓的“紧凑型 VF”解决方案，它也可以与“Multikit”相结合，逐步实现液压升降设备的现代化。 这将有助于通过将最终所有者的成本负担降至最低，从而显着降低超过 1.2 万台正在运行的旧液压升降机（通常超过 20 年）的能源消耗。

1简介

多年来，安全性和可达性一直是电梯行业的主要话题。 现在，自《京都议定书》制定以来，环境问题成为人们关注的焦点。 最大的努力是提升电梯设施的能源效率，大多数制造商都发明了有趣的解决方案来大幅降低能源消耗。 此外，布赫液压从一开始就意识到了这一趋势，并正在制定
大力开发节能液压驱动系统。 因此，要降低目前安装的电梯的能耗，现代化是关键。 人们常常忘记，已安装超过 20 年的电梯设施的很大一部分是液压电梯。 因此，在生态上值得的现代化改造中，只能考虑使用节能的液压动力装置。 另外一个事实是，安装的电梯数量最多的是住宅部门，具有特殊的市场要求。 这意味着; 有限的应用范围（例如行程、有效载荷、速度等），通常使用强度低，最终对成本非常敏感，因此逐步现代化是首选，以将成本分摊到几年。 在本文中，分析了节能现代化的电梯市场，并展示了可能的潜力。 此外，还简要介绍了液压驱动的最新技术，以便更好地了解该技术。 最后一部分展示了一种名为“Compact VF”的节能动力装置的产品开发，具有最佳的性价比，以满足上述明显的需求。 此外，该解决方案可以与“Multikit”结合以逐步实现现代化。

2 市场分析

有很多市场分析来确定是否需要对旧电梯设施进行现代化改造。 欧洲智能能源组织通过所谓的“E4 项目”进行了非常全面的分析。 与四所大学和欧洲电梯协会 (ELA) 合作，对欧洲电梯市场进行了重大评估，涵盖了节能电梯设施的潜力。      持续

2.1 事实与数据

对全球升降机市场有一个清晰的概览是很有挑战性的，并且有大量的统计数据涵盖了这个问题。 欧洲的一个可靠来源是 2009 年涵盖大多数工业化欧洲国家的 ELA 统计数据。 表 1 显示大约超过 4.5 万部电梯正在运行。 根据现实的估计，整体的 50% 是液压系统，其中一半以上的时间超过 20 年，大约为 1.2 年。 1 万台液压升降机确实需要现代化。 电梯类型的详细分配如图 XNUMX 所示。

2.2 节能电梯设施的指导方针和目标

欧盟正在推动该行业到 20 年将所有领域的总能耗降低 2020%。在此背景下，4707 年开始实施的 VDI 2009 和 ISO 代码 (25745-1) 的初步工作将有一个对电梯行业影响较大。 此外，目前正在修订的欧洲 EPB 指令（建筑能源性能 - 指令 2002/91/EC）建议国家政府和公共当局组织认证过程并对其进行修订，以鼓励良好的能源管理。 它当然包括建筑翻新以及引入新的和替代能源系统和解决方案。

2.3 市场结构

在大多数情况下，电梯所有者不知道他们的物业中拥有成熟的电梯设施的情况，因此非常缺乏有关节能现代化可能性的信息。 制造商可以开发并推广涵盖最新指南的节能解决方案，但他们永远不会像电梯安装商或服务公司与业主之间建立如此密切的关系。 因此，该小组对于向最终用户建议节能现代化的可能性非常重要。 此外，这也是在上述具有 1.2 万次升降机潜力的市场中增长的机会。 为了加速节能现代化，公告机构和市场监督机构可以告知或计算业主现有物业的节能潜力。 图2显示了电梯行业的典型市场结构。

3 液压驱动技术现状

布赫液压的提升部门于 30 年前推出了独特的电子控制提升阀“LRV”。 该提升阀仍然是高度可靠的液压控制的基准，提供无与伦比的乘坐舒适性、安全性和能源效率的最新更新。 开发的下一步是称为“iValve”的“智能”阀门，具有自调节功能和远程访问和状态监控选项。

3.1 电控提升阀

这种电控提升阀的优良基因导致了液压驱动市场中的几个无与伦比的发展。 所有这些努力都是为了提高效率并保证不受环境条件影响的完美乘坐舒适性。 以下描述显示了如何在技术上实现这些好处。

图 3 显示了布赫液压电子控制提升阀 LRV 在 UP 骑行过程中的工作原理的简化概览。

最相关的组件：

• 精密的数字电子设备可在所有条件下计算平稳的行驶曲线

• B 当前油流量的非接触式反馈装置。 由于非接触式“霍尔原理”，它在整个生命周期内免维护

• C 控制旁通油流量的比例阀，最终导致提供给气缸的正确流量 (Z)

设计中的所有努力都有一个主要目标：不受负载和温度影响的无与伦比的乘坐舒适性。 此外，与传统的机械阀块相比，驱动器的效率已经显着提高。 根据应用的不同，与机械设计相比，电控阀门技术的能耗最多可减少 30%。 这当然会减少 30% 的热量，这受到所有相关方的高度赞赏。 最后一个好处是，许多应用不需要油冷却器，就像以前使用传统机械阀块运行时的情况一样。

图 4 以令人印象深刻的对比显示了电子控制阀技术与机械阀相比的高精度和行驶性能。

重要提示：在 x 轴上显示了电机运行时间。 这意味着，一次骑行的覆盖距离是相同的，但显然，使用机械阀门时，运行时间可能会有很大差异。

这为电控阀带来了巨大的优势。 仅使用这种尖端技术就可以节省高达 30% 的能源。 更不用说进一步节省资金的事实，例如由于运行条件变化（例如环境温度或负载变化）而导致的停机时间减少。 这可以防止对机械阀门进行计划外的维修干预，以使机械调整适应这些新条件。

图表清楚地显示了高达 30% 的节能潜力，只要在顶层准确和“准时”。 这是确保行驶曲线始终相同的事实，无论您是在满载或空载驾驶室，还是使用热油或冷油行驶。 因此，您只需使用出厂预设参数运行安装，安装人员可以按照其首选时序设置减速信号的时序。

不会因工况变化而产生偏差！

• 总是同一个起点

• 总是相同的爬行速度距离

• 始终相同的加速/减速斜率

• 总是一样的速度

• 始终平稳行驶而不会抽搐

最后但并非最不重要的一点是，正如已经提到的，在许多情况下，由于节能高达 30%，因此不需要油冷却器。

3.2 变频控制液压驱动

通过使用变频器控制液压泵的速度，液压驱动的效率显着提高。 因此，与电子控制阀的良好值相比，热损失进一步减少。

油流主要由泵速在两个方向（向上和向下）控制，泵速由所附电机的单独速度决定。 阀体再次由电子控制技术的关键元件组成。 只有结合电子 LRV 阀的工作原理才能实现平稳的速度控制，在前一章中已经解释过。

图 5 以令人印象深刻的方式显示，使用逆变器技术可以显着降低热损失（右侧草图）。 下一个重要优势； 少量的剩余热量可以通过一根小电缆从逆变器传输到制动电阻器——远比在建筑结构中需要开孔以连接传统油冷却器的软管/管道便宜得多……进一步减少电机空间加热分断电阻器可以安装在电梯井道内。

对于增加的交通需求，不要添加冷却器，使用液压变频技术！ 除了更高效的驱动器外，您还将享受更多好处：

• 减少噪音排放

• 骑行开始时没有延误

• 电机启动时没有电流峰值

4 最佳实践：能效现代化的解决方案

布赫液压最新开发的产品将频率控制的上行行程和电子控制的下行行程与这两种解决方案的优势相结合，这在前面的章节中进行了详细说明。 该解决方案将弥补电控提升阀和全变频控制液压驱动之间的差距。

4.1 紧凑型 VF 功率单元

该产品的主要应用是使用强度较低的装置，例如高达 6 层的住宅建筑，其中注重能效并要求最佳性价比。 大多数全球安装的电梯属于使用类别 1（根据 VDI 4707），平均行驶时间高达 0.3 小时/天，大约与每天 200 次旅行。

上车旅行：

由于在骑行曲线的加速和减速过程中，电机-泵组合的有效速度控制，因此变频控制的动力单元将有助于降低UP骑行过程中的能量消耗。 此外，带有变频器的应用程序可以通过降低速度来限制电流以提高机舱负载。 特别有利于现代化，可以覆盖有限电源连接的最高机舱负载。

对于使用强度不高的电梯，变频器的待机功耗有一定的劣势。 另一方面，不同的变频器制造商也在努力降低待机模式下的能耗，以减少负面影响。

下车旅行：

DOWN-ride 行程将与电子控制阀 LRV-1 一样运行。LRV-1 的油流闭环控制允许舒适且可重复的调平精度为 +/- 3mm。 根据新的 EN81-2/A3，在所有不同的温度和负载条件下，必须在 +/- 10mm 内停止，这是机械阀难以实现的。

与已知的布赫液压变频控制动力单元相比，紧凑型 VF 不会通过断路电阻将热量传递到空气中，而是传递到油中。 出于这个原因，该解决方案将成为低旅行需求的首选。 最大的优势是节省了额外成本，因为频率控制器不需要断路电阻功能，也不需要编码器来检测电机速度。 有了这种降低的复杂性，安装将变得快速而简单。

图 6 以令人印象深刻的方式显示，仅在 UP 骑行中使用逆变器技术可以显着减少能量损失。 与机械阀相比，这导致能量旅行需求减少多达 40%。

4.2 使用 Multikit 逐步实现现代化

在许多新安装被延迟并要求新代码要求的时代，考虑现代化解决方案至关重要。 对于许多电梯所有者来说，昂贵的维护、浪费的能源消耗和糟糕的乘坐舒适度是一个问题。 为了对此类装置进行现代化改造，布赫液压开发了一个分步改造套件，将电梯控制器与液压动力装置连接起来。 使用 Multikit，动力单元可以在很短的时间内升级到最新的驱动技术，并具有最佳的性价比。

现代化套件包括具有宽范围输入的电子接口板，用于 12V 至 230V 交流或直流电信号。 这允许保留现有的电梯控制器，从而最大限度地减少更换时间和成本。 此外，现代化套件包括用于安装的所有机械组件和电气布线以及便于调试的详细文档。

图 7 显示了现代化改造的结果，其中现有阀门已被电子控制阀门和变频器取代，从而形成紧凑型 VF 解决方案。 作为替代，可以更换完整的动力装置，无论它是 Compact VF 还是其他 Bucher 标准动力装置之一，例如 Compact、Comfort 或 Economy Line。

5结论

对标牌电梯的分析表明，欧洲有超过 1.2 万台液压电梯已使用 20 年以上，通过现代化大幅降低能耗具有巨大潜力。 这一事实也符合欧盟委员会到 20 年将能源消耗减少 2020% 的目标。

因此，布赫液压开发了“紧凑型 VF”，可以将行驶需求减少多达 40%。 通过这种成本优化的解决方案，可以实现无与伦比的性价比。 为了让电梯所有者有可能在几年内分摊现代化成本，“Multikit”允许逐步现代化，并与 Compact VF 技术相结合，以大幅降低能源消耗。

6参考

德阿尔梅达，A.，（2010 年）。 E4-节能电梯和自动扶梯，欧洲智能能源报告，布鲁塞尔

德国工程师协会，（2009 年）。 VDI 4707 第 1 部分电梯能源效率指南，杜塞尔多夫

Chartron, M. (2009) 对电梯能源效率的兴趣正在上升，新闻信函 ELA 欧洲电梯协会，布鲁塞尔

Bucher Hydraulics，(2010) 产品描述：LRV、VF-LRV、Multikit、技术文档、瑞士纽海姆