1、電梯作為在高層建筑中運(yùn)送人及貨物的垂直設(shè)備，在社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程中起到越來越不可替代的作用。電梯自被發(fā)明至今，產(chǎn)品歷經(jīng)多次更新?lián)Q代和技術(shù)升級(jí)，一直為人們的出行提供便捷。諸多研究表明，電梯能耗占高層建筑總能耗的20％左右，隨著全球能源日趨緊張，高能耗電梯的發(fā)展前景不容樂觀，能耗問題嚴(yán)重制約其發(fā)展。
　　國內(nèi)電梯保有量隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及國民生活水平的提高而急劇上升，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年國內(nèi)電梯總保有量已達(dá)360萬臺(tái)，并以每年大約2

2、0％的速度增長。在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的時(shí)代，我國發(fā)電能力較弱，能源供應(yīng)疲軟，能源供需矛盾日益突出，節(jié)能電梯的研究也越來越受到政府、生產(chǎn)廠商和客戶的關(guān)注。因此實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能降耗不僅具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，能夠推動(dòng)電梯行業(yè)的快速發(fā)展，而且符合我國現(xiàn)階段綠色和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
　　為降低電梯能耗，達(dá)到電梯節(jié)能運(yùn)行的目的，本文結(jié)合曳引電梯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行特性及能耗特性，提出一種新型液-電混合驅(qū)動(dòng)曳引電梯節(jié)能新原理。該原理將液壓泵/馬達(dá)

3、、蓄能器等元件與曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，組成可實(shí)現(xiàn)能量回收利用的液-電混合驅(qū)動(dòng)曳引電梯節(jié)能系統(tǒng)。上述系統(tǒng)與曳引電梯自身驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接耦合，在電梯運(yùn)行過程中，當(dāng)曳引機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，大部分重力勢能將以液壓能的形式儲(chǔ)存在蓄能器中;當(dāng)曳引機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，蓄能器存儲(chǔ)的液壓能得以釋放，從而輔助曳引機(jī)工作，最終達(dá)到降低能耗、節(jié)約電能的目的。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新型節(jié)能電梯能夠平穩(wěn)啟動(dòng)，速度控制平穩(wěn)，具有良好的速度控制性能;該新型節(jié)能電梯的節(jié)能效率約為1

4、5％，可顯著降低電梯控制系統(tǒng)和機(jī)房溫度;新型節(jié)能電梯采用現(xiàn)有曳引電梯的控制方法，簡化了其控制策略。通過以上研究可知在蓄能器充液過程中隨著蓄能器壓力的增大，節(jié)能電梯曳引機(jī)將由發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)為電動(dòng)狀態(tài)造成二次能耗;在蓄能器放液過程中，由于初始?jí)毫^大，蓄能器提供的功率比電梯運(yùn)行所需功率大而造成能量的二次浪費(fèi)，因此本文進(jìn)一步提出一種基于變量泵/馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法，仿真分析的結(jié)果表明該方法能夠大幅降低曳引電梯的能耗，電梯運(yùn)行基本不消耗電能。

5、　　電梯能耗作為電梯發(fā)展的一個(gè)重要問題，是電梯研究的熱點(diǎn)問題，但電梯安全事故時(shí)有發(fā)生，因此曳引電梯的安全性能問題不可小覷。電梯現(xiàn)有的保護(hù)裝置安全鉗—限速系統(tǒng)，可解決電梯由于控制失靈、制動(dòng)器失靈及突然斷電等原因造成轎廂的墜落或超速，但由于機(jī)械結(jié)構(gòu)不能完全保證萬無一失，因此電梯墜落事故還是不可避免。本課題中曳引電梯新型節(jié)能系統(tǒng)采用換向閥控制蓄能器的工作狀態(tài)，當(dāng)電梯突然斷電時(shí)，對(duì)于不同類型的換向閥，其斷電時(shí)的機(jī)能是不同的。換向閥處于工作位，當(dāng)

6、蓄能器充液或者放液狀態(tài)時(shí)，此時(shí)泵/馬達(dá)向電梯提供使電梯停止的反轉(zhuǎn)矩，聯(lián)合抱閘和安全鉗使電梯停止運(yùn)行;當(dāng)換向閥處于停止位時(shí)，由于四個(gè)油口均關(guān)閉，此時(shí)液壓泵/馬達(dá)不能正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以阻止電梯的墜落，使電梯處于安全駐停狀態(tài)。液—電混驅(qū)曳引電梯節(jié)能原理在降低能耗的同時(shí)，還能夠兼顧安全性，對(duì)于電梯運(yùn)行來說安全性更加重要，新的原理可保證電梯在所有電氣控制失靈的情況下，轎廂平穩(wěn)運(yùn)行至停止?fàn)顟B(tài)。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　第一章

7、首先介紹了目前我國電梯市場的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展趨勢及現(xiàn)有電梯的能耗情況。進(jìn)而對(duì)電梯的發(fā)展歷史及分類進(jìn)行綜述，重點(diǎn)介紹了曳引電梯節(jié)能技術(shù)的發(fā)展概況和能量回收節(jié)能技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。最后基于上述綜合分析，提出了本課題的研究意義和主要研究內(nèi)容。
　　第二章介紹了普通電梯的工作特性作，分析了曳引電梯的基本結(jié)構(gòu)以及電梯處于典型四象限時(shí)的工作特性。對(duì)不同配重的電梯在不同運(yùn)行工況時(shí)所受的力矩進(jìn)行了詳細(xì)分析，并建立了電梯的動(dòng)力學(xué)模型;對(duì)電梯的動(dòng)力學(xué)模型

8、進(jìn)行仿真分析，得到了當(dāng)電梯配重不同時(shí)，電梯在不同載重、不同工況時(shí)所受到力矩。進(jìn)而提出了一種新型的液—電混合驅(qū)動(dòng)曳引電梯節(jié)能新原理及方法，分析了節(jié)能電梯的工作原理及工作特性。最后對(duì)系統(tǒng)中曳引機(jī)、各液壓元件進(jìn)行選型，并設(shè)計(jì)了高能效曳引電梯的控制系統(tǒng)。
　　第三章對(duì)提出的高能效電梯節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，主要針對(duì)同步曳引機(jī)、液壓泵/馬達(dá)、蓄能器等的特點(diǎn)及運(yùn)行特征進(jìn)行分析并建立其數(shù)學(xué)模型。分析計(jì)算電梯運(yùn)行過程中的速度曲線，并對(duì)速度、加速度

9、曲線進(jìn)行仿真。本課題的目標(biāo)是降低電梯系統(tǒng)的能耗，因此需要對(duì)普通曳引電梯能耗進(jìn)行分析，了解電梯運(yùn)行過程中電梯能耗的變化規(guī)律。本章通過SimulationX仿真軟件建立了普通曳引電梯模型，對(duì)電梯在不同工況運(yùn)行時(shí)的能耗進(jìn)行了仿真分析。
　　第四章建立了課題所提出的高能效曳引電梯的仿真模型，并對(duì)采用不同配重下的電梯運(yùn)行情況進(jìn)行仿真分析。在配重為1000 kg和1500 kg這兩種情況下，對(duì)普通電梯和節(jié)能電梯分別在輕載上行、輕載下行、重載上

10、行、重載下行四種工況運(yùn)行中的能耗變化情況進(jìn)行了仿真分析，通過比較計(jì)算得到節(jié)能電梯的節(jié)能效率。進(jìn)一步對(duì)采用變量泵/馬達(dá)的節(jié)能系統(tǒng)，在使用轉(zhuǎn)矩匹配控制后，電梯的節(jié)能效果進(jìn)行了仿真分析。
　　第五章基于上述理論研究及仿真分析，通過對(duì)節(jié)能電梯系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析及參數(shù)優(yōu)化，確定了節(jié)能電梯的試驗(yàn)元件及試驗(yàn)方案，搭建了高能效曳引電梯能耗試驗(yàn)臺(tái)。首先對(duì)普通電梯在載重不同、運(yùn)行距離不同工況下能耗進(jìn)行了試驗(yàn)分析，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。然后將節(jié)能

11、系統(tǒng)與曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接進(jìn)行綜合試驗(yàn)，通過地面空載試驗(yàn)與樓層空載試驗(yàn)的對(duì)比分析，得出節(jié)能系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)行效率。進(jìn)而對(duì)節(jié)能電梯在不同運(yùn)行工況時(shí)的能耗進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，并與普通電梯的能耗進(jìn)行對(duì)比，得到高能效電梯的節(jié)能效率。
　　第六章主要對(duì)所作的研究工作進(jìn)行分析總結(jié)，得出了主要的研究性結(jié)論，并針對(duì)本課題研究問題的不足提出今后的研究方向。
　　課題所做的研究工作均表明，本文首次提出的液—電混合驅(qū)動(dòng)曳引電梯節(jié)能新原理及方法是正確的、成功