CC BY
926_Sciences of Europe # 44, (2019)
БЕСПЕРЕБОЙНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ ОПЕРАТОРСКОГО КОНТРОЛЯ (ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕРЕГОВОРНОЙ СВЯЗИ) ЛИФТОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Ахметов Р.Х.
Студент 3 курса направления «Электрооборудование и электрохозяйствопредприятий организаций и учреждений» Казанский государственный энергетический университет, г.Казань,
Фетисов Л.В.
Доцент, кандидат технических наук, Россия
UNINTERRUPTED ENERGY SUPPLY OF OPERATOR CONTROL EQUIPMENT (BILATERAL NEGOTIATING COMMUNICATIONS) OF ELECTRIC EQUIPMENT EQUIPMENT BY ENERGY
SAVING AND ENERGY EFFICIENCY
Akhmetov R.
3rd years student "Electrical equipment and electrical facilities enterprises of organizations and institutions" Kazane state energy universitety, Kazan
Fetisov L.
Associate professor, candidate of technical sciences, Russia
АННОТАЦИЯ
Данная статья посвящена энергоэффективности лифтового оборудования жилищно-коммунального хозяйства.
ABSTRACT
This article is devoted to energy efficiency of elevator equipment for housing and communal services. Ключевые слова: Лифт, энергосбережение, рекуперация энергии, частно-регулируемый привод. (CZE | RUS | POL | UKR | CHI | GER | FRE)
Keywords: elevator, energy saving, energy recovery, private-variable drive.
• Постановка проблемы. Согласно Технического Регламента Таможенного Союза (ТР ТС 011/2011) «Безопасность лифтов», разработанного с целью установления на единой таможенной территории Таможенного союза единых обязательных для применения и исполнения требований к лифтам. В главе «Требования к безопасности», пункт 1.14 - «оборудование кабины, предназначенной для перемещения людей, средствами для подключения к двусторонней переговорной связи, при помощи которой пассажир может вызвать извне» [1]. А также Постановления Российской Федерации от 24 июня 2017г. №743 «Об организации безопасного использования и содержания лифтов, подъемных платформ для инвалидов, пассажирских конвейеров, (движущихся дорожек), эскалаторов, за исключением эскалаторов в метрополитенах». Пункт 4 «т», гласит: Обеспечение электрической энергией оборудования систем диспетчерского (операторского) контроля, видеонаблюдения, двусторонней переговорной связи и освещения кабины в течении не менее 1 часа после прекращения энергоснабжения объекта [2]. Данное Постановление является обязательным в исполнении.
В связи с этим считаю, что возникает 2 проблемы: 1) увеличивается расход потребления электроэнергии, что соответственно ляжет на плечи владельцев объектов; 2) выполнение в срок выше указанных мероприятий.
• Анализ последних исследований и публикаций. Отметим, что работники лифтовой отрасли всегда находились в тесном взаимодействии с органами технического надзора и структурами
власти с целью обеспечения безопасности и надлежащего качества обслуживания лифтов. Вспомним историю. В 90-е годы повсеместно крали медный кабель и катушки тормоза, чтобы сдать в пункт приема цветных металлов. К тому же, подростки приноровились кататься в шахте лифта, что привело к резкому увеличению детской смертности. Госгортехнадзор принял меры. В результате появились ПУБЭЛ 1992 года, где впервые прозвучали требования об охране шахты, машинного и блочного помещений, а также необходимость сигнализации о срабатывании цепи безопасности и кнопки «Стоп». На рынке начали появляться различные технические решения диспетчеризации лифта. Сегодня же пассажиры и электромеханики по лифтам должны быть признательны всем, кто принимал участие в создании и внедрении диспетчерских комплексов на лифтах, благодаря чему многих несчастных случаев удалось избежать [3].
• Выделение нерешенных раннее частей общей проблемы. В жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) Российской Федерации эксплуатируется порядка 440 тысяч лифтов (см. рис. 1). Разрешенный срок эксплуатации лифта 25 лет. За столь продолжительный период времени были приняты заново или актуализированы многочисленные требования, предъявляемые к лифтам, со стороны безопасности их эксплуатации, энергоэффективности. В результате около 40% лифтов требуют замены (капитального ремонта) - либо выработали свой ресурс, либо не соответствуют предъявляемым требованиям [4].
Рисунок 1- Схема пассажирского автоматического лифта: 1-управляющая ЭВМ; 2- главный привод; 3- исполнительная система управления лифтом; 4- тросы;5- направляющие ролики; 6- направляющие рельсы противовеса; 7- противовес; 8- направляющие рельсы кабины лифта; 9- кабина; 10- механизм открывания дверей кабины;
11- банк памяти поэтажных данных
• Цель статьи.
В соответствии с законом РФ №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» при капитальном ремонте на лифт устанавливается новый, энергоэффективный привод. Основными инструментами, позволяющими сэкономить электроэнергию, являются:
- замена двигателей постоянного тока на асинхронные или синхронные электродвигатели переменного тока;
- внедрение частотного управления в главный привод лифта.
Это позволяет снизить потребление энергии примерно на 70%. Такая значительная экономия электроэнергии может многих руководителей ЖКХ и собственников жилья провести модернизацию лифта именно с точки зрения энергоэффективно-
сти. При этом потребитель, помимо экономии электроэнергии, получает более надежную работу лифта, точность позиционирования при остановке кабины лифта, увеличение срока службы двигателей [5].
Частотно-регулируемый привод работает под управлением микропроцессора по специальной управляющей программе. Такая система управления значительно проще и надежнее ранее применяемой контактно-релейной схемы, расширяет функциональные возможности системы управления, делает её гибкой. Для удобства применения были разработаны специализированные лифтовые преобразователи частоты (ПЧ). Одним из наиболее распространенным ПЧ является модель Danfoss VLT Lift Driver LD 302 c управляющим контроллером Danfoss MCO 361. Схема системы управления лифтом построенной на основе ПЧ LD 302 показана на рис. 2.
Рисунок 2 Структурная схема ПЧ Danfoss VLT Lift Driver LD
Кроме улучшения эксплуатационных показателей лифта, интегрированная система управления лифтом позволяет в аварийных ситуациях получать питание от источника бесперебойного питания. Что в свою очередь возникает возможность обеспечения бесперебойной работы системы диспетчерского контроля и технического обслуживающего персонала (механиков). Это позволяет своевременно проводить техническое обслуживание и текущий ремонт оборудования, а также по специальным алгоритмам прогнозировать работоспособность того или иного механизма, что в свою очередь снижает количество простоев лифта, а при некоторых вовремя выявленных неисправностях повышает эксплуатационную безопасность. С точки зрения экономии энергии данное новшество позволит вовремя «заметить» повышение расхода энергии и предотвратить её перерасход.
Для экономии электроэнергии был разработан абсолютно новый линейный индукционный привод
(LIM). На его основе создано две принципиально новых конструкции лифтов. Первая по компоновке похожа на классическую конструкцию, за тем исключением что в машинном отделении нет электропривода (как следует из названия применяется двигатель линейной индукции, который составляет часть конструкции противовеса), а трос огибает неприводной шкиф. Вторая конструкция ещё более революционная - противовес отсутствует, статор линейного двигателя состоит из четырех частей, симметрично расположенных в шахте вдоль направляющих. Ротор представляет собой постоянный магнит, закрепленный на боковых стенках кабины.
Ещё одним направлением развития лифта считается создание регенеративного привода (РГП) [6]. Возможные режимы работы лифта, при которых происходит рекуперация энергии показаны на рис. 3.
Рисунок 3 Режимы рекуперации энергии лифта
В классическом лифте излишки электроэнергии неизбежно вырабатываемые по правилам рекуперации энергии рассеивается на тормозных резисторах, преобразуюсь в тепло и конвективно выделяясь в окружающую среду. При чем количество выделяемого тепла требует специальных мер по его снижению. Т.е. дармовая энергия не только не используется, но и требует затрат по её уничтожению.
Использование специального электропривода (см. рис. 4) позволяет вернуть излишки энергии обратно в источник переменного тока, т.е. преобразовать рекуперативную энергию в трехфазное напряжение с требуемыми параметрами сети и направить её к другим потребителям, например, в систему диспетчерского контроля и двухсторонней переговорной связи.
Рисунок 4 Структурная схема электропривода с рекуперацией энергии
Лидером на рынке регенеративных приводов является РГП ReGen, созданный компанией OTIS для лифтов серии GeN2 (см. рис. 5).
Рисунок 5 Кабина лифта OTIS Gen2
Компания-производитель заявляет об 75% экономии электричества. Это достигается применением синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов и уникальной системой электропривода. Режим генерации энергии активируется при движении кабины лифта вверх с небольшой нагрузкой, либор вниз со значительной нагрузкой. О рекуперации энергии пассажирам сообщают зеленые индикаторы (см. рис. 6) примерно
позволяющие оценить количество выработанной энергии. Диаграмма зависимости экономии энергии от загрузки кабины и высоты подъема представлена на рис. 6. Идеальным можно считать ситуацию, когда лифт движущийся вниз с полностью нагруженной кабиной, всю свою рекуперативную энергию отдаст соседнему лифту, движущемуся вверх.
Рисунок 6 Диаграмма зависимости экономии энергии от загрузки кабины и высоты подъема
• Изложение основного материала. Технология суперконденсаторов ярко внедряется система рекуперации энергии КЕ118 20 подключается к приводу У\УР как показано на рис. 7
Рис. 7 Подключение KERS 2G к тяговой системе лифта
В Итоге: KERS 2G может быть подключена к любой тяговой системе лифта с трехфазным приводом VWF и напряжением питания 380-400 В. Может применяться как на любых новых установках, так и при модернизации существующих лифтов. KERS 2G не влияет на обычную работу тяговых систем. Если KERS 2G не способна сохранять или отдавать необходимое количество энергии, система привода лифта будет работать в обычном режиме. Автоматически определяет ситуацию, когда лифт переходит в режим энергопотребления и начинает отдавать энергию для обеспечения его питания. Если KERS 2G не способна подать на лифт необходимое количество энергии (из-за низкого заряда аккумулятора либо высокой потребляемой мощности), привод будет получать дополнительную энергию обычным способом из трехфазной сети [7].
• Выводы и предложения. Лифтостроение не стоит на месте и развивается вместе со зданиями и сооружениями в которых они применяются. Лифт будущего, а в некоторых случаях и настоящего, должен быть интегрирован в такие известные системы как «умный дом», «умный офис» и т.п. По аналогии такой лифт получил название «Connected elevator» - «умный лифт». Его назначение - повысить качество и безопасность перевозок. Для этого были разработаны следующие инструменты: -внедрение технологии распознавания лиц. На базе этой технологии можно расширить функциональные возможности системы управления лифтом. Например, запоминая лицо и на какой этаж оно обычно поднимается, система может «предложить» пассажиру отвести его на данный этаж. Другое применение данной технологии касается контроля физического состояния пассажира по мимике лица. Появляется возможность своевременного вызова скорой помощи или спасателей. Если лифт предназначен для служебного пользования ограниченной группы лиц - то лифт «откажет» в несанкционированном проезде третьих лиц. А это тоже может сэкономить энергию и деньги;
- внедрение системы контроля доступа - это система управления по этажу назначения, объединяющая нужные этажи назначения и число ожидающих пассажиров с целью значительного повышения удобства и энергоэффективности лифта (перевозка того же количества пассажиров за меньшее время и количество рейсов);
- разработка специального мобильного приложения для смартфона, позволяющее быстро и
удобно выполнить персонализированные вызовы лифта в любой точке здания. Также в приложении размещена и мобильная версия обычной панели управления лифтом, позволяющая нажимать кнопку с номером этажа не на панели управления, расположенной в лифте, а на экране смартфона;
- при наличии нескольких лифтов, система управления расставляет кабины по разным этажам и на вызов реагирует ближайший лифт, что сокращает холостой пробег и также экономит энергию;
- создание обтекаемой кабины и противовеса для снижения аэродинамического сопротивления.
Мировыми лидерами в производстве интеллектуальных лифтов являются компании «Отис», «Шиндлер», KONE, Mitsubishi Electric, Toshiba Elevator and Building Systems.
Таким образом, энергосбережение и энергоэффективность необходимо подробно изучать и исследовать как научными методами, так и прикладными техническими способами. Энергетическая эффективность рекуперации подтверждена экспериментально и составляет от 40 до 75%.
Литература
1. Технический регламент таможенного сююза ТР ТС 011/2011 «Безопасность лифтов»
2. Правительство Российской федерации Постановление от 24 июля 2017г. № 743.
3. Статья диспетчерский комплекс обь -https://lkds.ru/articles/ detail/ 3802/
4. Виды модернизации лифтов [Электронный ресурс] / официальный сайт компании «Lift Holding». URL: https://www.liftholding.ru/uslugi/modernizatsiya-liftov/vidy-modernizatsii-liftov/ (дата обращения 07.10.2019)
5. Системы управления лифтами на базе микропроцессорной техники [Электронный ресурс] / информационный ресурс «LiftSpas». URL: http://www.liftspas.ru/read/2/73-sistemy-upravleniya-liftami-na-baze-mikroprocessornoj -tehniki.html (дата обращения 07.10.2019)
6. Хайруллин И. Х., Шакиров Т. И. Принципы энергоемкости при проектировании подъемных механизмов лифтовых сооружений // Молодой ученый. — 2017. — №22. — С. 89-93. — URL https://moluch.ru/archive/156/44154 / (дата обращения: 07.10.2019).
7. Информационно-аналитический журнал «Лифтинформ» №9 (264) 2019, стр. 37-39.
