现代化的隐藏细节

自 1980 年代以来，许多现代电梯已投入使用。 由于继续使用祖父条款的建筑规范（这不鼓励现代化的必要性），大多数仍然使用过时的电机和控制技术。 发现自 1960 年代以来一直在使用的电梯几乎没有或根本没有现代化，这甚至不足为奇。 相比之下，这些系统的机械部件的使用时间比大多数汽车在路上行驶的时间长，并且在高占用率建筑物的情况下，每年往返数十万次。 如今，已不再是为什么或何时对电梯进行现代化改造的问题，而是如何确保改造过程正确完成以确保将未来成本保持在最低水平的问题。

电梯的现代化可能涉及许多不同的部件和功能。 旧电机可以升级为更高效的带有编​​码器和反馈系统的电机，并且可以添加新的继电器和其他控制器，从而提高能源、效率和速度控制。 这些升级需要重新调整整个系统的能源使用和效率。 由于重量及其分布的变化，即使是经过升级的美学项目（例如门机构和内饰）也会对系统的性能产生巨大影响。

对电梯进行现代化改造的选择通常是商业决策，而不是技术决策。 对于大多数业主/运营商来说，决定是严格的财务决定。 对电梯进行现代化改造的简单成本是巨大的。 在开始现代化项目之前，必须通过成本效益分析和预先确定的投资回报率来证明该成本的合理性。 以甲级商业建筑为例，升级的需求往往是为了跟上竞争以吸引和留住租户。 在较旧的住宅建筑中，现代化是由标准维护合同未涵盖的故障驱动的。 一个常见的误解是节能推动现代化。 虽然有一些节省，但除非当地政府机构在升级时提供回扣，否则这些都是微不足道的。

在美国对电梯进行现代化改造的影响之一是，电梯的任何“改造”都需要将整个系统升级到当前的 ASME A17.1 规范。 该规范每三年发布一次，每年更新一次，被许多州和大多数主要城市强制执行，作为电梯和自动扶梯规范的支柱。 如果新的《美国残疾人法案》规定需要修改，则简单的电机现代化可能需要根据 ASME A17.1 升级整个控制系统，甚至升级驾驶室内部。 在某些情况下，火控系统必须全面升级。 在甲级商业写字楼中，这可能会达到数十万美元。

界定：

• 维护计划包含对系统进行例行检查的过程。 它需要对零件和子系统进行润滑、清洁和调整，以保持合规性。
• 电梯部件的维修是对该部件、组件或子系统的翻新或更新，以保持设备完全符合适用的规范要求，而不增加额外的功能。
• 替换是将一个组件或子系统与另一个与原始组件或子系统基本相同的组件或子系统进行交换，以确保根据适用的代码要求获得适当的性能。

现代化是用新的特性、控制、特性或功能替换设备或子系统。 这通常被标记为“变更”，具有满足新规范的强制性要求。

制定现代化计划

现代化包括升级电梯部件以处理新技术、提高安全性以及提高性能和效率。 现代化可能会影响控制设备、软件、电机、起重机、电气系统和驾驶室固定装置。 根据关键因素，现代化的一般成本可能从 100,000 层牵引电梯的 250,000 美元到 A 级建筑中每个单元的超过 XNUMX 美元不等。

为了控制成本，在开始任何工作之前制定计划至关重要。 该计划是在一家电梯服务公司的协助下制定的，该公司很可能会参与现代化的繁重工作。 一个好的计划决定了电梯的哪些部分要进行现代化改造，以及将在多大程度上采用该程序。 在此期间，研究可能受施工影响的建筑规范并确定该过程将如何保持合规性非常重要。 一个完整的计划不仅要考虑工作所需的机械和电气改造，还要考虑现代化对建筑物内的客流和其他系统的影响，例如供暖、通风和空调 (HVAC) 和电力消耗. 电梯的当前维护状况也应包括在内。

如果在现代化改造之前保留了完整的维护记录，则可以更容易地确定项目的可量化收益。 这些好处包括楼层到楼层行程时间、机械振动、噪音水平、门响应（打开和关闭）时间和乘客响应时间的指标。 在改造前保存记录的时间越长，就越能更好地确定改造将如何影响电梯性能。 在任何情况下，无论是否现代化，都应始终保留这些指标，因为它们可用于确定电梯故障是独特事件还是系统状况的一部分。

现代化计划的一个基本原因是帮助电梯的所有者/运营商避免意外并在发生之前降低未来成本。 它还可以帮助建筑物的所有者/运营商了解现代化在电梯部件的维护、维修和更换中的作用。 重要的是要知道电梯是否真的需要现代化（而不是简单的更换或维修部件），因为这会带来许多新的费用。 系统的年龄将是回答这些问题的关键，因为旧系统的零件变得更难找到。

现代化问题

对电梯进行现代化改造时要考虑的两个最重要的系统是控制系统（硬件和软件）和电机本身。 如果其中任何一个升级不当，不仅会伤害它们，还会通过电源噪音和其他中断来损害建筑物其他地方的其他电气和机械系统。

控制器

自 1990 年代以来，电梯控制技术已经取得了巨大的进步。 现在正在使用“学习”单个建筑物交通模式的调度算法。 通过分析交通流量，这些微处理器可以预测在大型建筑物中如何以及在何处部署出租车，以最大限度地提高能源效率和乘客数量。 多车系统不再独立工作，而是相互依存。 电梯不再被发送到另一部电梯刚刚交付的楼层，以接载刚刚登上最近腾出的出租车的乘客。 这种系统级控制允许电梯在人口稠密的楼层上更快地出现，并且在楼层之间看起来移动得更快。 随着加速和减速率的提高，再加上更快的开门和关门速度或在前往目的地的途中跳过关卡（而不是在途中停下来接听每个电话），该系统可以更有效地运送更多的乘客。 更先进的控制系统可以将多余的能量传输到存储系统或返回到电网，而不是将其作为热量排出，需要额外的 HVAC 电源控制。 这种能量现在在再生电梯驱动器中回收，将一次旅行到另一次旅行的多余能量储存为电能（而不是将其作为热量浪费掉）。

电气问题

在对电梯进行现代化改造时，还必须考虑建筑电气问题。 一些备用发电机与固态驱动器不兼容。 此外，较新的系统以不同的方式传输电力，确保建筑物的电气基础设施能够处理振幅和频率方面的负载至关重要。 在某些情况下，这可以通过安装转换和预转换开关来处理。 一家有能力的电梯现代化公司将设计一个考虑到现有供电和负载能力的电梯系统。 从电气角度来看，这应该允许最小的变化。 发生这种情况时，通常只需要新的断开连接和管道连接到新的变压器、滤波器和控制器。

电机

电梯系统中电机的现代化改造是最不明显的，如果执行不当，可能会导致最大的故障。 上个世纪电梯驱动器最伟大的技术进步之一是高效交流感应电机的开发。 直流电机在 20 世纪初使用，因为它们具有更高的启动扭矩和更少的电压瞬变，并且具有更好的变速控制。 使用交流电机实现相同的响应需要外部自耦变压器。 然而，这些使电机成本更高，运行更复杂。 直流电机今天仍然存在于电梯中，因为它们已被纳入设计中。 更换类似的电机类型比切换到交流电机时进行必要的现代化更容易/更便宜。 然而，直流电机必须保持传动系统电压以保持电机旋转，即使线路上没有需求。 允许交流电机在不使用时关闭可以为建筑物节省大量资金。 能源回扣通常可用于这些类型的电机升级，因为控制器使用较少的能源。

交流感应电机不仅可以提高能源效率，还可以提高乘坐质量。 基于电动发电机的驱动设计可以被可变电压、可变频率 (VVVF) 驱动取代。 这种类型的驱动器提供近乎无缝的加速和减速。 但是，当交流电机安装不当时，会通过交流谐波、过电压的长引线效应以及会导致电机过早失效的电机轴承电流对系统造成严重损坏。

交流谐波通过二极管桥和其他用于小型电机和消费电器的整流电路过滤掉。 但是，当大部分能源使用来自 VVVF 驱动器时，这些装置会产生相对于建筑物总负载的大量谐波。 这会对同一电网上其他地方可用的交流波形的质量产生负面影响。 当此波形因谐波而失真时，会导致其他电子设备以热量的形式产生更高的能量损失。 当消费电器或其他电机被迫消耗更多功率（因此产生更多热量）时，它们的效率会开始降低，并最终过早失效。 最后，电力公司本身也会受到这些谐波的影响，因为谐振条件开始损坏变压器和电容器。 为了减轻这种影响，许多电力公司要求 VVVF 驱动器的所有者安装滤波设备，以将谐波降低到其他用户可接受的限度以下。

VVVF 驱动器的另一个缺点是它们无法克服上述长导程效应。 在系统内阻抗发生变化的高压传输线中会产生长引线效应，例如当电源电缆连接到电机时。 电机端子的阻抗充当某些电压波形的屏障，反射回部分波形。 这种类型的能量反射，当添加到输入波形时，会导致线路内过电压。 这会给电缆和绕组带来高应力。 在更长的引线上，这种过电压被放大，导致电压达到标称值的两到三倍。 这个问题可以通过适当的过滤和引线长度来控制，但是，如果不理会，它会损坏电机并烧毁电缆。

如果控制不当，VVVF 驱动器的高频也可能导致电机轴承和绕组出现问题。 如果这些高频电压通过电机轴承找到接地路径，它会通过放电加工 (EDM) 效应产生火花并腐蚀材料。 EDM 也称为火花加工、火花腐蚀、燃烧、模具沉没、线燃烧或线腐蚀，EDM 用于制造过程中使用放电（火花）获得所需的形状。 然而，电机中的这种影响会损坏轴承的滚珠和滚道。 设备接地不良的电机极易受到此类损坏。 为了防止 EDM 效应，重要的是使用良好的布线和接地实践，并正确过滤共模电流。 良好的布线意味着使用屏蔽、对称的功率几何结构和轴接地电刷的安装，以及使用导电轴承润滑脂来避免杂散放电。 在安装新控制器之前，需要仔细检查电机绕组，以确保它们能够处理可能过早导致线圈故障的 VVVF 驱动频率。 应由信誉良好的电机商店对电机进行全面调查，以帮助确定哪些电机需要维修或在电梯恢复使用之前更换线圈。

结语

电梯的现代化可以有多种形式，从简单的美学升级到安装全新的机械和电气系统。 在确定如何执行电梯改造时，首先要做的是研究电梯的当前状态并制定完整的改造计划。 这样就可以避免很多不必要的成本。 好处包括立即降低成本（通过确定什么可以“保持原样”）和通过避免不正确的电机和电气安装造成的代价高昂的错误来实现看不见的未来成本。

与可靠且高效的安装公司合作也很重要。 应优先考虑创造性思维，以确定直接的现代化如何在未来对整个建筑空间产生不利影响。