专利名称：一种节能电梯及其运行的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯及其控制方法，进一步地说，是一种利用电液储能结构，再生利用电梯负重下行的势能和减速制动过程所消耗的动能控制电梯节能运行的方法。
背景技术：
随着我国城市化进程的加速、高层建筑的飞速发展，电梯的使用量和年产量也在飞速增长，长此下去，电梯在我国的保有量将十分巨大，由于电梯在使用过程中常常要负重下行、不断地加速和减速，因此，有许多的势能和动能可以进一步的节约利用，所以在国家大力提倡节能减排的大背景下，发展电梯节能的新技术，再生利用这部分能量，将具有重要的经济和社会价 值。减少电梯运行过程中的能耗，目前可采用的方法有多种，其中一种低成本的方法是将电梯下行和制动产生的能量转换为电能存储在蓄电池中，虽然蓄电池储能具有价格低的优点，但蓄电池充放电不能承受大电流，无法做到电梯再生能量的完全吸收；充放电次数也和电梯运行频率不匹配，寿命较短，为了保护电池，还需要采用电阻辅助制动。采用具有能量回馈的变频器控制电梯的运行速度，即使电机具有四象限工作特性，也能利用电梯负重下行和减速制动中的势能和动能，但由于电网中没有蓄能元件，大量电梯运行中随机的向电网馈电，会对电网造成大的电流冲击和谐波干扰，影响电网质量，因此，推广应用受到一定的限制。美国专利局2010年授权的一项专利，专利号:US 7,681,694 B2，公开了一项采用飞轮电池用作储能单元的电梯节能运行方案，即在控制电梯速度的变频器直流母线上，并接了专用于控制飞轮转速的单元，但是飞轮储能，目前技术尚不成熟，特别是需要在真空环境中运行，现有技术水平很难满足。美国专利局2004年授权的一项专利，专利号:US 6，742，630 B2,公开了一项采用超级电容作为储能单元的电梯节能运行方案，通过直流——直流变换器，将电梯运行中产生的能量存储在超级电容中，相对传统的蓄电池或普通电容，超级电容虽然具有充放点速度快、寿命长的优势，但目前这一技术仍处于发展阶段，单个储能单元耐压很低，需要多个超级电容串并联组合才能使用，许多技术还有待突破，目前还不能够实用化。上述两种节电方式都是通过直流母线进行储能与释能的转换，不能直接对电机施加扭矩，所以不能减小电机的装机功率，对电机的安全运行也没有帮助。
发明内容
本发明的目的是解决现有电梯系统采用能耗制动，能量效率低，向电网馈电，对电网冲击大、飞轮和超级电容储能技术尚不成熟、用户难以直接受益等技术难点，并提供一种能够减小装机功率，回收再利用电梯下放和减速制动过程势能和动能的节能电梯及其运行的控制方法。为解决上述技术难点，本发明所采取的技术方案是一种节能电梯及其运行的控制方法，其中，所提供的一种节能电梯，包括电动机；其特征是在电动机上同轴设置有离合器和液压泵/马达，所述液压泵/马达的两个油口分别与液压控制阀的第I出油口 A和第II出油口 B连通，液压控制阀在中位时，第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T连通，液压控制阀的进油口 P、液压蓄能器的油口和安全阀的进油口相连通；并设置有压力传感器检测蓄能器的内部油压，设置有计算机连接有压力传感器、液压控制阀和离合器，实现对整体电梯的节能控制。在上述节能电梯的技术方案中，进一步的技术方案如下:
所采用的液压泵/马达是定量液压泵/马达、或是电子控制的变排量比例液压泵/马达。 所采用的液压控制阀是电磁换向阀、或是电磁比例阀。所采用的液压蓄能器是一个蓄能器，或是两个以上蓄能器构成的蓄能器组。所采用的液压油箱是一低压液压蓄能器。所提供的一种用于上述节能电梯运行的控制方法，其所述节能控制方法是当电梯在大于平衡重量的载荷下下行，或小于平衡重量的载荷下上行，电动机处于发电状态，变频器中的电压升高并由控制计算机控制输入到直流电压传感器直流电压传感器的输出信号也相应增大，控制计算机给出控制信号到液压控制阀，使液压控制阀换向到工作位置；电梯上行时，液压控制阀P 口和B 口连通，电梯下行时，P 口和A 口连通，液压泵/马达处于液压泵工况，将油液从液压油箱泵入到液压蓄能器；当电梯在小于平衡重量的载荷下下行，或大于平衡重量的载荷下上行，电动机处于电动状态，变频器中的电压不会升高，控制计算机依据压力传感器给出的信号，控制液压控制阀处于中位或是换向到工作位置，液压泵/马达处于液压马达工况，辅助驱动电动机运行，液压蓄能器中的油液排入到液压油箱中。本发明上述所描述的一种节能电梯及其运行的控制方法，与现有节能电梯相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果在于:能够将电梯节能的效果实实在在的体现在用户的电费账单上；不会对电网产生冲击，并可在电网电源电压异常波动下，辅助维护电梯运行的平稳性；在用电高峰期或者使用后备电源的情况下，弥补电梯加速时的峰值功率，减小对电网的压力，特别是在断电情况下，使用储能装置的系统还能维持电梯一段时间的运行，扩展了电梯紧急平层装置的功能；可省掉制动电阻，直接回收利用电动机减速制动的动能、外负载提供的势能，使异步电动机具有四象限工作的能力；减小了电动机的发热，进一步提高了电动机的使用寿命；不需要经过复杂的逆变单元向电网馈电，即能存储并利用电动机处于发电工况所产生的电能，同时提高电动机的制动减速性能、缩短电机制动时间；相对于采用超级电容和飞轮电池，采用液压蓄能器储能，技术成熟，运行可靠、寿命长。
图1是本发明采用定量液压泵/马达的节能电梯及其运行控制方法的原理结构示意 图中:1:轿厢；2:平衡重；3:电动机；4:变频器；5 ;蓄电池；6:离合器；7:液压泵/马达；8:液压蓄能器；9:液压控制阀；10:安全阀；11:直流电压传感器；12:控制计算机；13:压力传感器；14:液压油 箱。A:第I出油口；B:第II出油口；T:回油口，P:进油口。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做出进一步的详细说明。
具体实施方式
I
如附图1所示，实施本发明所提供的一种节能电梯，包括有轿厢1，平衡配重2，电动机3，变频器4，蓄电池5，控制计算机12，特征是增设了离合器6，液压泵/马达7，液压蓄能器8，液压控制阀9，安全阀10，直流电压传感器11，压力传感器13和液压油箱14。电动机3、离合器6和液压泵/马达7同轴连接，液压泵/马达7的2个油口分别与液压控制阀9的第I出油口 A和第II出油口 B连通，液压控制阀9在中位时其第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T连通，液压控制阀9的进油口 P、液压蓄能器8的油口和安全阀10的进油口通过管路连通，压力传感器13连接在与液压蓄能器8连通的管路上，检测蓄能器8内部的油压，压力传感器13的输出信号连接到控制计算机12上，直流电压传感器11连接在变频器4的直流母线上，检测直流母线的电压，直流电压传感器11的输出信号连接到控制计算机12，控制计算机12的输出信号连接到液压控制阀9的电磁铁上，控制计算机12同时控制离合器6的离和合。其中，实施所述的液压泵/马达7，可以是定量液压泵/马达、也可以是电子控制的变排量比例液压泵/马达。实施所述的液压控制阀9，可以是电磁换向阀、或是电磁比例阀。实施所述的液压蓄能器8，可以是一个蓄能器，也可以是两个以上蓄能器构成的蓄能器组。实施所述的液压油箱14是选用一低压液压蓄能器。
具体实施方式
2
如附图1，实施本发明所提供的一种节能电梯的运行控制方法，该系统的工作过程是，当电梯在大于平衡重量的载荷下下行，或小于平衡重量的载荷下上行过程，电动机3处于发电状态，使直流母线4中的电压升高，升高的电压值经直流电压传感器11检测后输入到控制计算机12中，依据检测到的直流电压值，控制计算`机12给出控制信号到液压控制阀9，使液压控制阀9换向到工作位置，电梯上行时，液压控制阀9的P 口和B 口连通，电梯下行时，P 口和A 口连通，电动机3驱动液压泵/马达7处于液压泵工况，将油液从液压油箱14泵入到液压蓄能器8，将电梯运行中的重力势能存储起来；当电梯在小于平衡重量的载荷下下行，或大于平衡重量的载荷下上行，电动机3处于电动状态，直流母线中的电压不会升高，当电梯处于加速过程时，控制计算机12依据压力传感器13给出的信号，控制液压控制阀9处于中位或是换向到工作位置，如果液压蓄能器8中的压力达到设定的阈值，就使液压控制阀换向到工作位置，蓄能器中的压力油驱动液压泵/马达7处于液压马达工况，液压蓄能器8中的油液排入到液压油箱14中，辅助驱动电动机3运行，再生利用存储的能量；当液压蓄能器8中的压力没有达到设定的阈值，控制计算机12不提供使液压控制阀9换向的信号，液压控制阀9保持中位的短路状态；当液压储能系统中有元件，如液压蓄能器8，液压控制阀9，或是液压泵/马达7发生故障，控制计算机12就给出信号到离合器6，将液压储能单元与电梯系统脱离，不影响电梯的正常工作。
权利要求
1.一种节能电梯，包括电动机[3];其特征是在电动机[3]上同轴设置有离合器[6]和液压泵/马达[7]，所述液压泵/马达[7]的两个油口分别与液压控制阀[9]的第I出油口A和第II出油口 B连通，液压控制阀[9]在中位时，第I出油口 A、第II出油口 B和回油口 T连通，液压控制阀[9]的进油口 P、液压蓄能器[8]的油口和安全阀[10]的进油口相连通；并设置有压力传感器[13]检测蓄能器[8]的内部油压，设置有计算机[12]连接有压力传感器[13]、液压控制阀[9]和离合器[6]，实现对整体电梯的节能控制。
2.如权利要求1所述的节能电梯，其特征是液压泵/马达[7]是定量液压泵/马达、或是电子控制的变排量比例液压泵/马达。
3.如权利要求1所述的节能电梯，其特征是液压控制阀[9]是电磁换向阀、或是电磁比例阀。
4.如权利要求1所述的节能电梯，其特征是液压蓄能器[8]是一个蓄能器，或是两个以上蓄能器构成的蓄能器组。
5.如权利要求1所述的节能电梯，其特征是液压油箱[14]是一低压液压蓄能器。
6.一种用于权利要求1所述的节能电梯运行的控制方法，其所述节能控制方法是当电梯在大于平衡重量的载荷下下行，或小于平衡重量的载荷下上行，电动机[3]处于发电状态，变频器[4]中的电压升高并由控制计算机[12]控制输入到直流电压传感器[11]，直流电压传感器[11]的输出信号也相应增大，控制计算机[12]给出控制信号到液压控制阀[9]，使液压控制阀[9]换向到工作位置；电梯上行时，液压控制阀P 口和B 口连通，电梯下行时，P 口和A 口连通，液压泵/马达[7]处于液压泵工况，将油液从液压油箱[14]泵入到液压蓄能器[8];当电梯在小于平衡重量的载荷下下行，或大于平衡重量的载荷下上行，电动机[3]处于电动状态，变频器[4]中的电压不会升高，控制计算机[12]依据压力传感器[13]给出的信号，控制液压控制阀[9]处于中位或是换向到工作位置，液压泵/马达[7]处于液压马达工况，辅 助驱动电动机[3]运行，液压蓄能器[8]中的油液排入到液压油箱[14]中。
全文摘要
一种节能电梯及其运行的控制方法是在电动机上同轴设置有离合器和液压泵/马达与液压控制阀连通，设置有压力传感器、蓄能器连通有计算机，实现对整体电梯的节能控制。本发明采用液压蓄能器储能，技术成熟寿命长，同时提高了电动机的制动减速性能，缩短了电机制动时间，运行平稳，安全可靠。
文档编号B66B1/06GK103241619SQ201310191889
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月22日 优先权日2013年5月22日
发明者权龙 , 赵斌, 权仲翊 申请人:太原理工大学