專利名稱：采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯的節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用液壓程序控制的裝置，是一種采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯的節(jié)能裝置。
從液壓電梯產(chǎn)生到現(xiàn)今，經(jīng)歷了閥控液壓系統(tǒng)到變頻控制液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程。閥控液壓電梯是現(xiàn)今應用最成熟的液壓電梯，它主要是應用液壓技術(shù)中的節(jié)流調(diào)速技術(shù)來控制液壓電梯的運行速度。其最大的優(yōu)勢就是系統(tǒng)簡潔，控制方便，但缺點明顯采用節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)溢流損失較大，特別是電梯下行的全部勢能都損失在節(jié)流閥口，導致系統(tǒng)效率較低，油液溫升很快；導致頻繁運行時需要使用昂貴的冷卻系統(tǒng)來降低溫度的升高；而且油溫的升高也使得電梯的速度控制性能不穩(wěn)定，必須采用比較復雜的控制方法來取得良好的控制性能。
常規(guī)變頻驅(qū)動的液壓電梯是通過采用變壓變頻技術(shù)來控制三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)速，從而控制定量液壓泵/馬達的輸出/輸入流量，達到按一定規(guī)律控制液壓缸頂升轎廂向上運行速度，或者控制轎廂下行速度的目的。
如

圖1所示，常規(guī)的變頻驅(qū)動液壓電梯簡單的工作原理如下1)上行接到層站或轎內(nèi)的上行召喚信號后，計算機控制檢測控制器11發(fā)出兩路信號，一路是控制變頻器的PWM信號16；一路是電機的正轉(zhuǎn)方向信號17；變頻器1根據(jù)輸入的控制信號16產(chǎn)生相應頻率和電壓的交流電21驅(qū)動異步電動機3帶動泵/馬達2旋轉(zhuǎn)輸出壓力油，經(jīng)管路14頂開電磁閥7中的單向閥，從而推動轎廂向上運行；在電梯起動前，通過壓力傳感器12主回路壓力，通過信號線19送到計算機控制檢測單元11，與軟件中預定的設置值比較，來確定加載理想速度曲線的時刻。同時，電動機軸側(cè)的光電編碼器4檢測電機的轉(zhuǎn)速并把轉(zhuǎn)速信號反饋給變頻器，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制。當電梯靠站時，計算機控制檢測單元11給變頻器1發(fā)出停車信號，電機3轉(zhuǎn)速降為零，泵/馬達2的出口壓力也迅速降低，靠轎廂10的自重使電磁閥7中的單向閥關(guān)斷，電梯停站。如果主回路壓力超過安全閥9的設置值，則大泵/馬達輸出的壓力油通過管路15，安全閥9旁路回油箱43。
2)下行接到層站或轎內(nèi)的下行召喚信號后，計算機控制檢測單元11首先輸出控制信號17使變頻器驅(qū)動電動機3正向低速運轉(zhuǎn)，給系統(tǒng)補油，使泵/馬達2出口管路14、15壓力迅速升高，當壓力傳感器12檢測到泵/馬達2的出口壓力達到設定值時，計算機控制檢測單元11發(fā)出三路信號，一路是控制電磁閥7的電磁鐵通電，使電磁閥7打開；一路是電動機的旋轉(zhuǎn)方向信號17，驅(qū)動異步電動機3從正向低速運轉(zhuǎn)過渡到反向運轉(zhuǎn)；一路是控制變頻器1的PWM信號16，變頻器1根據(jù)輸入的控制信號16向電動機3提供相應的制動力矩來控制柱塞下降的速度，此時電機由電動機狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機狀態(tài)運行，所產(chǎn)生的能量經(jīng)回饋制動單元返回電網(wǎng)(圖中未示出)；當電梯靠站時，計算機控制檢測單元11使電磁閥7電磁鐵斷電，電磁閥7關(guān)閉，為避免沖擊，期間變頻器1帶動電動機3低速反轉(zhuǎn)，等轎廂10完全停止不動時讓變頻器1停車；電動機3反轉(zhuǎn)過程中泵/馬達2經(jīng)單向閥8、管路25和管路15從油箱43中吸油以維持運轉(zhuǎn)。
在轎廂10上、下運行過程中，轎廂速度信號經(jīng)轎廂10上的光電碼盤24檢測，通過信號線22實時反饋給計算機控制檢測單元11記錄下來，并實時地顯示在計算機屏幕上，以供實驗分析。同時轎廂的速度反饋也可以構(gòu)成轎廂速度反饋大閉環(huán)對轎廂速度進行控制。
作為一種變轉(zhuǎn)速容積調(diào)速方式，變頻調(diào)速能按系統(tǒng)的需要來提供流量從而將系統(tǒng)溢流的損失降到最低限度，與閥控液壓電梯系統(tǒng)相比，這種變頻驅(qū)動容積調(diào)速液壓電梯系統(tǒng)無論負載如何變化，輸入功率都能適應負載需求的變化，因此可大幅度降低液壓電梯上、下行能耗，提高系統(tǒng)的效率，使系統(tǒng)的溫升大幅度降低。
與閥控系統(tǒng)一樣變頻驅(qū)動容積調(diào)速液壓電梯系統(tǒng)中元件的選擇也必須按最大功率消耗原則來選，就是在相同設計參數(shù)的前提下，變頻驅(qū)動容積調(diào)速系統(tǒng)所需功率元件與閥控系統(tǒng)所需功率元件的最大承載功率是一致的，即它不能降低系統(tǒng)裝機功率；而目前生產(chǎn)應用中較大功率的變頻器價格昂貴，由于批量較小，這就使標準變頻(VVVF)液壓控制系統(tǒng)成本較高。另外采用變頻驅(qū)動的液壓電梯在下行過程中電動機3做發(fā)電機產(chǎn)生電能，此時若要將產(chǎn)生的電能回饋電網(wǎng)以達到節(jié)能的目的則必須用一逆變器及相關(guān)的濾波、整流電路構(gòu)成回饋電路，這樣，一來又增加了系統(tǒng)構(gòu)成成本，二來回饋的電能品質(zhì)取決于回饋電路，品質(zhì)的提高意味著回饋電路復雜性和成本的增加，電梯下行的能量回收是降低變頻控制液壓電梯能耗的關(guān)鍵，若不能很好解決，則變頻控制液壓電梯能耗雖然比閥控制系統(tǒng)小，但是與曳引電梯相比，仍然較大。
本發(fā)明的目的在于采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯的節(jié)能裝置，能解決背景技術(shù)領(lǐng)域中的變頻驅(qū)動液壓電梯下行的能量回收，并且電梯上行過程中釋放出來，能降低液壓電梯的能耗和裝機功率。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它包括交流矢量變頻器，大泵/馬達，交流異步電動機，電機軸側(cè)的光電編碼器，柱塞缸及柱塞，主回路電磁閥，主回路防吸空單向閥，主回路溢流閥，電梯轎廂，控制檢測單元，壓力傳感器，轎廂上的測速光電編碼器，井道及導軌，交流異步電動機與大泵/馬達的聯(lián)軸器組成的主回路和負載回路。它還包括小泵/馬達，輔助回路防吸空單向閥，輔助回路電磁閥，皮囊式蓄能器，補油用交流異步電動機，補油泵，補油回路防倒灌單向閥，輔助和補油回路溢流閥組成的蓄能器回路和蓄能器補油回路；小泵/馬達與交流異步電動機用聯(lián)軸器連接，小泵/馬達一路接輔助回路防吸空單向閥，另一種經(jīng)輔路回路電磁閥接皮囊式蓄能器，輔助和補油回路溢流閥一路經(jīng)補油回路防倒灌單向閥接補油泵，另一路接皮囊式蓄能器，計算機控制檢測單元經(jīng)控制信號線接輔助回路電磁閥。
本發(fā)明的優(yōu)點是它由主回路電動機、大泵/馬達與蓄能器回路小泵/馬達和蓄能器共同構(gòu)成壓力一能量轉(zhuǎn)換裝置。在電梯轎廂上行時，將蓄能器中儲存的壓力能通過小泵/馬達轉(zhuǎn)換為機械能為主回路電動機或大泵/馬達的軸提供附加力矩；而在電梯轎廂下行時，將轎廂勢能和動能通過大泵/馬達轉(zhuǎn)換為機械能，再通過小泵/馬達將機械能轉(zhuǎn)換為壓力能存儲在蓄能器中，從而實現(xiàn)能量流的相互轉(zhuǎn)換和存儲，降低了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明不僅具有變頻驅(qū)動系統(tǒng)效率高，能耗少的優(yōu)點，而且還大幅度降低了液壓電梯的裝機功率。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為常規(guī)的變頻驅(qū)動液壓電梯裝置原理圖；圖2為采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯節(jié)能裝置原理圖。
如圖2所示，它包括交流矢量變頻器1，大泵/馬達2，交流異步電動機3，電機軸側(cè)的光電編碼器4，柱塞缸及柱塞5、6，主回路電磁閥7，主回路防吸空單向閥8，主回路溢流閥9，電梯轎廂10，計算機控制檢測單元11，壓力傳感器12，轎廂上的測速光電編碼器23，井道及導軌24，交流異步電動機3與大泵/馬達2的聯(lián)軸器26組成的主回路和負載回路。它還包括小泵/馬達27，輔助回路防吸空單向閥28，輔助回路電磁閥29，皮囊式蓄能器30，補油用交流異步電動機36，補油泵37，補油回路防倒灌單向閥38，輔助和補油回路溢流閥39組成的蓄能器回路和蓄能器補油回路；小泵/馬達27與交流異步電動機3用聯(lián)軸器42連接，小泵/馬達27一路接輔助回路防吸空單向閥28，另一種經(jīng)輔路回路電磁閥29接皮囊式蓄能器30，輔助和補油回路溢流閥39一路經(jīng)補油回路防倒灌單向閥38接補油泵37，另一路接皮囊式蓄能器30，計算機控制檢測單元11經(jīng)控制信號線31接輔助回路電磁閥29。
主回路電動機3、大泵/馬達2與蓄能器回路小泵/馬達27和蓄能器30共同構(gòu)成壓力-能量轉(zhuǎn)換裝置。在整個運行過程中起到一能量傳遞的橋梁作用；電梯轎廂上行過程中，它將蓄能器中儲存的壓力能通過小泵/馬達27轉(zhuǎn)換為機械能為主回路電動機3或大泵/馬達2的軸提供附加力矩；而在下行時，它將轎廂勢能和動能通過大泵/馬達2轉(zhuǎn)換為機械能，再通過小泵/馬達27將機械能轉(zhuǎn)換為壓力能存儲在蓄能器30中，從而實現(xiàn)能量流的相互轉(zhuǎn)換和存儲，達到節(jié)能并實現(xiàn)裝機功率降低的目的。
下面分上行和下行兩個工況來詳細敘述帶蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯節(jié)能控制系統(tǒng)的原理；由于皮囊式蓄能器工作的固有特性，我們還將著重討論電梯負載情況對本系統(tǒng)實際運行狀態(tài)的影響(敘述前，我們假定電動機正向轉(zhuǎn)動對應電梯上行，反之對應電梯下行)。上行過程接到層站或轎內(nèi)的上行召喚信號后，計算機控制檢測單元11發(fā)出三路信號，一路是控制變頻器的PWM信號16；一路是電機的轉(zhuǎn)向信號17；另一路是控制電磁閥29的開關(guān)信號31；主回路中變頻器1根據(jù)輸入的控制信號16產(chǎn)生相應頻率和電壓的交流電信號21驅(qū)動異步電動機3輸出轉(zhuǎn)矩帶動泵/馬達2做大泵正向旋轉(zhuǎn)輸出壓力油，經(jīng)管路14頂開電磁閥7中的單向閥，從而推動轎廂10向上運行；在電梯起動前，通過壓力傳感器12主回路壓力，通過信號線19送到計算機控制檢測單元11，與軟件中預定的設置值比較，來確定加載理想速度曲線的時刻。同時蓄能器回路的電磁閥29的電磁鐵通電，電磁閥29打開，蓄能器30中的壓力油液通過管路32、33、35進入小泵/馬達27推動小泵/馬達27做馬達旋轉(zhuǎn)，將蓄能器30中的壓力能轉(zhuǎn)化為作用于電動機3或大泵/馬達2旋轉(zhuǎn)軸的附加驅(qū)動力矩來共同克服負載回路阻力矩驅(qū)動電梯上行。在整個運行過程中，電動機3軸側(cè)的光電編碼器4檢測電動機3的轉(zhuǎn)速并把轉(zhuǎn)速信號20反饋給變頻器1，與理想的速度曲線比較，通過計算機控制單元11中的軟件算法，保證實際電梯速度曲線準確跟蹤理想曲線，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，達到舒適運行的效果。轎廂上的光電編碼器23檢測電梯實際運行速度，實時反饋給計算機控制檢測單元11記錄下來，并實時地顯示在計算機屏幕上，以供實驗分析或參與控制。當井道里的減速點信號觸發(fā)時，變頻器1控制電動機3逐漸增加制動轉(zhuǎn)矩，直到使電動機3以某一較小的轉(zhuǎn)速恒定時，電梯進入平層段；當轎廂13接近停靠層站時，井道中的干簧開關(guān)給出停止信號，計算機控制單元11給變頻器1發(fā)出停車信號，同時使電磁閥29電磁鐵斷電，電磁閥29關(guān)閉，電動機3轉(zhuǎn)速降為零，大泵/馬達2的出口壓力也迅速降低，靠轎廂10的自重使電磁閥7中的單向閥關(guān)斷，電梯停站。如果主回路壓力超過安全閥9的設置值，則大泵/馬達輸出的壓力油通過管路15、25，安全閥9旁路回油箱43。
在整個上行過程中，蓄能器30都處于釋放能量階段，油液排出、氣囊體積膨脹、蓄能器內(nèi)壓力不斷下降，因此其通過小泵/馬達27向電動機3或大泵/馬達2旋轉(zhuǎn)軸所提供的附加驅(qū)動力矩也隨之不斷變化，這是蓄能器的固有工作特性所決定的；(由于負載的不同，負載回路的阻力矩也不同)，這里分兩種情況著重討論由于負載的不同電動機在整個上行過程中轉(zhuǎn)矩的變化(1)輕載(含空載)上行在剛啟動時蓄能器30中儲存的油液壓力最高，其在電動機3或大泵/馬達2的旋轉(zhuǎn)軸側(cè)所轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的附加驅(qū)動力矩也最大，此時若轎廂10為輕載，蓄能器回路提供的附加驅(qū)動力矩較負載回路阻力矩大，為避免電梯上行啟動沖擊，因此在輕載啟動時，電動機3必須在變頻器1控制下提供負載回路的阻力矩與蓄能器回路附加驅(qū)動力矩之間的力矩差作為制動轉(zhuǎn)矩，使轎廂靜止，然后再逐漸減小制動轉(zhuǎn)矩，使泵/馬達2作為泵功能正方向轉(zhuǎn)動輸出液壓油推動轎廂10按理想速度曲線上行。隨著轎廂10的上行蓄能器回路壓力不斷降低，其所能提供的附加驅(qū)動力矩也不斷降低，當附加驅(qū)動力矩已不足以推動轎廂10按理想曲線運行時電動機3受變頻器1控制提供電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來共同推動轎廂10按理想曲線運行。(2)重載上行與輕載上行相比由于轎廂10為滿負載，負載回路的阻力矩較大，因此在剛啟動時負載回路與蓄能器回路之間的力矩差較小，電動機3所需提供的制動轉(zhuǎn)矩也相應減小，與輕載上行啟動相比，重載上行啟動的動、靜態(tài)性能有所改善。隨著轎廂10的上行，電動機3受變頻器1控制提供電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來共同推動轎廂按理想曲線運行。當電梯在高樓層向上運行時，此時蓄能器回路壓力較低，其所能提供的附加驅(qū)動力矩相對小，而負載回路卻處于較大阻力矩狀態(tài)，電動機所需提供的電磁驅(qū)動力矩較大；特別是當電梯運行接近頂部時，此時蓄能器中壓力接近最低工作壓力，其所能提供的附加驅(qū)動力矩最小，則電動機3需在變頻器1的控制下提供最大的驅(qū)動力矩。此刻電動機3處于滿負荷工作狀態(tài)。下行過程下行較上行過程更為復雜由于大泵/馬達2的內(nèi)泄漏造成管路14、15中油液壓力降低，特別當?shù)却龝r間較長時，管路14、15中油液壓力甚至低到油箱壓力，而管路13中油液壓力為負載壓力，同時考慮到油液的壓縮性等因素，此時若仍采取與上行同樣的控制策略，則在下行啟動時當電磁閥7打開的瞬間電梯轎廂會因電磁閥7兩端的壓力差產(chǎn)生向下的沖擊。因此為避免下行啟動時產(chǎn)生向下沖擊，系統(tǒng)在接到層站或轎內(nèi)的下行召喚信號后，計算機控制檢測單元11先發(fā)出電動機3低速正轉(zhuǎn)信號17，電動機3低速正轉(zhuǎn)，大泵/馬達2做泵工況輸出壓力油，單向閥28用來在電動機3正轉(zhuǎn)時保證蓄能器回路泵/馬達27不會吸空；壓力傳感器12實時檢測管路14的壓力并反饋給計算機控制檢測單元11，待管路14的壓力達到控制軟件所設定的平衡點后，計算機控制檢測單元11關(guān)閉電動機正轉(zhuǎn)信號，發(fā)出打開電磁閥7的信號18，由于阻尼作用，此閥緩慢開啟；同時計算機控制檢測單元11發(fā)出控制變頻器的PWM信號16和電動機反向轉(zhuǎn)動信號17，使電動機3反向轉(zhuǎn)動，電梯下行；在整個運行過程中，負載回路的壓力油通過管路13、14進入大泵/馬達2推動大泵/馬達2做馬達工況，將負載回路的壓力能轉(zhuǎn)化為作用于電動機3或小泵/馬達27旋轉(zhuǎn)軸的附加驅(qū)動力矩，而小泵/馬達27在大泵/馬達2和電動機3的共同驅(qū)動下做泵工況，向蓄能器30中充入壓力油，存儲電梯下行的能量；同時電動機3軸側(cè)的光電編碼器4檢測電動機3的轉(zhuǎn)速并把轉(zhuǎn)速信號20反饋給變頻器1，與理想的速度曲線比較，通過計算機控制檢測單元11中的軟件算法，保證實際電梯速度曲線準確跟蹤理想曲線，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，達到舒適運行的效果。當井道里的減速點信號觸發(fā)時，變頻器1控制電動機3逐漸增加制動轉(zhuǎn)矩，直到使電動機3以某一較小的轉(zhuǎn)速恒定時，電梯進入平層段；當轎廂10接近停靠層站時，井道中的干簧開關(guān)給出停止信號，計算機控制單元11給變頻器1發(fā)出停車信號，同時使電磁閥7電磁鐵斷電，電磁閥7關(guān)閉，電動機3轉(zhuǎn)速降為零，小泵/馬達27的出口壓力迅速降低，電磁閥29兩端的壓力差使之關(guān)閉，電梯停站。設置單向閥28的目的是防止小泵/馬達低速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可以通過油箱43，單向閥27，管路34吸油到小泵/馬達入口。安全閥39的設置可以在輔助回路壓力過高時，蓄能器的油液通過管路40，安全閥39回油箱。
在整個下行過程中，蓄能器30都處于儲蓄能量階段；油液進入蓄能器，壓縮氣囊內(nèi)氣體，壓力升高，因此其通過小泵/馬達27向電動機3或大泵/馬達2旋轉(zhuǎn)軸所提供的阻力矩也隨之不斷變化；與上行分析過程類似，此處也依負載不同分兩種情況分析電動機4轉(zhuǎn)矩變化(1)重載下行在剛啟動時蓄能器30中儲存的油液壓力最低，其在電動機3或大泵/馬達2的旋轉(zhuǎn)軸側(cè)所轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的阻力矩也最小，而此時轎廂為滿載，負載回路提供的附加驅(qū)動力矩相對較大，因此在重載下行過程剛啟動時，為避免電梯下行過沖，電動機3必須在變頻器1控制下提供蓄能器回路的阻力矩與負載回路附加驅(qū)動力矩之間的力矩差作為制動轉(zhuǎn)矩，使轎廂靜止，然后再逐漸減小制動轉(zhuǎn)矩，使大泵/馬達2作為馬達功能反方向轉(zhuǎn)動輸入液壓油使轎廂10按理想速度曲線下行。隨著轎廂10的下行蓄能器回路壓力不斷升高，其所提供的阻力矩也不斷增加，當負載回路提供的附加驅(qū)動力矩已不足以使轎廂10按理想曲線運行時電動機3受變頻器1控制提供電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來共同推動轎廂10按理想曲線運行。(2)輕載(含空載)下行與滿載下行相比由于轎廂10為空載，負載回路的附加驅(qū)動力矩較小，因此在下行過程剛啟動時負載回路與蓄能器回路之間的力矩差較小，電動機3所需提供的制動轉(zhuǎn)矩也相應減小，與重載下行啟動相比，輕載下行啟動的動、靜態(tài)性能有所改善。
隨著轎廂10的下行，電動機3受變頻器1控制提供電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來共同推動轎廂按理想曲線運行。當電梯在低樓層向下運行時，此時蓄能器回路壓力較高，其所提供的阻力矩相對較大，而負載回路為輕載，所提供的附加驅(qū)動力矩較小，電動機3所需提供的電磁驅(qū)動力矩較大；特別是當電梯運行接近底部時，此時蓄能器中壓力接近最高工作壓力，其所提供的阻力矩最大，則電動機3需在變頻器1的控制下提供最大的驅(qū)動力矩。此刻電動機3處于滿負荷工作狀態(tài)。
根據(jù)以上分析可見，本項目節(jié)約能源、降低裝機功率的關(guān)鍵就在于引入了壓力能量轉(zhuǎn)換裝置，并將轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)化為作用于電動機3軸側(cè)的附加驅(qū)動力矩，從而大幅降低了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低了電動機的功率；電動機3、主回路大泵/馬達2和蓄能器小泵/馬達27工作在四個象限，從而充分地利用了電動機3的工作能力；采用交流變頻調(diào)速技術(shù)構(gòu)成的液壓容積調(diào)速回路屬于功率適應系統(tǒng)，系統(tǒng)效率高，降低了電梯的運行能耗和油液的溫升，避免了使用昂貴的冷卻器；變頻器和電動機容量的降低，不但使得系統(tǒng)的成本得到了降低，而且節(jié)省了用戶在電氣線路上的費用。而本項目的重點在于如何確定蓄能器回路中蓄能器6的各工作點參數(shù)如蓄能器回路泵/馬達排量的選取、電動機功率的確定、蓄能器充氣壓力p0、蓄能器最低充油壓力p1、蓄能器最高充油壓力p2等；同時也可看到電梯在接近頂部時重載上行和電梯在接近底部時輕載下行這兩種工況是比較極端的情況，這兩種狀況下電動機3都將以滿負荷運轉(zhuǎn)。
從最大限度地降低系統(tǒng)的裝機功率的角度，基于如下基本規(guī)則來確定蓄能器工作參數(shù)，其中忽略了系統(tǒng)的各種摩擦損失和泵/馬達泄漏造成的容積損失1)蓄能器30能夠提供的平均功率Waverage為電梯滿載所需平均功率Wmax和電梯空載所需平均功率Wmin之和的一半，即Waverage=(Wmax+Wmin)/2其中Wmax=p2AvWmin=p1AvWaverage=∫0paQadtt=∫0padVdt*dtt=∫v(t)v(0)padVt]]>式中A——柱塞6的橫截面積；v——柱塞6的平均速度；t——柱塞6單程運行的時間；Pa——平均壓力；Pa=(P1+P2)/2；Qa——平均流量；V——蓄能器30在工作狀態(tài)中的氣體體積。
2)根據(jù)在構(gòu)建變頻(VVVF)控制液壓電梯中得到的經(jīng)驗當電動機功率滿足要求時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩卻并不一定滿足，造成力矩超載；直接的反映就是電動機電流過載。因此考慮電動機4滿負荷的兩種工況下的力矩平衡關(guān)系(1)接近底部時輕載下行Pd*qpth2π+Tmax=p2*qsth2π]]>(2)接近頂部時滿載上行pu*qpth2π=p1*qsth2π+Tmax]]>式中Pd——輕載下行時泵/馬達2進口壓力；Pu——重載上行時泵/馬達2出口壓力；Tmax——電機最大輸出轉(zhuǎn)矩；qpth——泵/馬達2的排量；qsth——泵/馬達27的排量；在這兩個基本規(guī)則的基礎(chǔ)上可知本系統(tǒng)中Waverage+Wmotor=WmaxWmotor=Wmax-WaverageWmotor=(Wmax-Wmin)/2式中Wmotor——電動機3的額定功率；由此可見系統(tǒng)的裝機功率大幅的降低了。由于泵/馬達元件容積效率的存在，以及電磁閥29的內(nèi)泄漏，使得每個運行周期蓄能器30都將損失部分容積，如此一來在運行數(shù)次后蓄能器30將漏空；為避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)則必須在系統(tǒng)中增設一補油裝置對損失的容積進行補償。同時補油裝置還有另一重要功能，即滿足蓄能器30第一次充油的需要，充油壓力值由安全閥39控制，這樣就無需額外的充油設備。因此如何合理的設計和使用補油裝置也成為系統(tǒng)設計的一個重點。
在每次電梯運行時同時啟動補油裝置對蓄能器30進行過程補油，電梯停止時補油過程也停止。補油用液壓泵的選型設計是基于電梯在一個單行程運行中蓄能器回路損失的容積進行換算得到的，下面以上行過程為例給出簡單的換算過程。
電梯從底樓到頂樓泵/馬達2所需提供的液體容積VpVp=s·A/ηpv折算到蓄能器回路泵/馬達27輸出油液容積VsVs=(Vp/ηsv)*(qsth/qpth)在此過程中蓄能器回路經(jīng)泵/馬達27泄露體積為VxVx=Vs-sAqsthqpth]]>蓄能器回路泄露體積所折算的排量為qxqx=VxVp/qpth=qsthηsv-ηmvqsth]]>式中ηmv——泵/馬達2的容積效率；ηsv——泵/馬達27的容積效率；
權(quán)利要求
1．采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯的節(jié)能裝置，它包括交流矢量變頻器[1]，大泵/馬達[2]，交流異步電動機[3]，電機軸側(cè)的光電編碼器[4]，柱塞缸及柱塞[5、6]，主回路電磁閥[7]，主回路防吸空單向閥[8]，主回路溢流閥[9]，電梯轎廂[10]，計算機控制檢測單元[11]，壓力傳感器[12]，壓力傳感器信號線[19]，轎廂上的測速光電編碼器[23]，井道及導軌[24]，交流異步電動機[3]與大泵/馬達[2]的聯(lián)軸器[26]組成的主回路和負載回路；其特征在于還包括小泵/馬達[27]，輔助回路防吸空單向閥[28]，輔助回路電磁閥[29]，皮囊式蓄能器[30]，補油用交流異步電動機[36]，補油泵[37]，補油回路防倒灌單向閥[38]，輔助和補油回路溢流閥[39]組成的蓄能器回路和蓄能器補油回路；小泵/馬達[27]與交流異步電動機[3]用聯(lián)軸器[42]連接，小泵/馬達[27]一路接輔助回路防吸空單向閥[28]，另一種經(jīng)輔路回路電磁閥[29]接皮囊式蓄能器[30]，輔助和補油回路溢流閥[39]一路經(jīng)補油回路防倒灌單向閥[38]接補油泵[37]，另一路接皮囊式蓄能器[30]，計算機控制檢測單元[11]經(jīng)控制信號線[31]接輔助回路電磁閥[29]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用蓄能器的變頻驅(qū)動液壓電梯的節(jié)能裝置,在常規(guī)變頻驅(qū)動液壓電梯裝置的主回路和負載回路中增設蓄能器回路和蓄能器補油回路。由主回路電動機、大泵/馬達與蓄能器回路小泵/馬達和蓄能器共同構(gòu)成壓力一能量轉(zhuǎn)換裝置。在電梯上行時,將蓄能器儲存的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能作用于主回路電動機軸,提供附加力矩;在電梯下行時,將電梯勢能和動能轉(zhuǎn)換為機械能再轉(zhuǎn)換成壓力能存儲在蓄能器中,從而實現(xiàn)能量流的相互轉(zhuǎn)換和存儲,降低電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B66B1/00GK1322668SQ0112222
公開日2001年11月21日 申請日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者徐兵, 楊華勇, 王亮 申請人:浙江大學