Перспективы улучшения энергетических показателей лифтовых лебедок

Для установившегося режима – это повышение энергетической эффективности, в виде КПД, двух ступеней преобразования энергии: канатной передачи подъемного механизма и двигателя лебедки [14]. С учетом достигнутого в последнем варианте КПД в 79, 4%, этот показатель близок к насыщению. Его дальнейшее увеличение возможно за счет элементов механизма подъема: канатоведущего шкива, вспомогательных блоков, канатов, направляющих и т.д. Повышение КПД двигателя лебедки также теоретически возможно, но связано с уменьшением электрических и электромагнитных нагрузок, следовательно, с увеличением массы активных материалов и его стоимости, что потребует технико-экономического обоснования.

Применительно к режиму пуска следует обратить внимание на то, что двигатель в последнем варианте, по сравнению с базовым двухскоростным АД, запасает при пуске кинетическую энергию в 1400 раз меньше. В лебедке, при отсутствии редуктора, часть энергии ротора двигателя, запасаемой при пуске по отношению к энергии груза, уменьшается с 3, 7 до 0, 002. Но как показывает анализ, подобное революционное уменьшение инерционности лебедки, не приводит к столь же радикальному улучшению эквивалентных энергетических показателей. Это объясняется значительными инерционностями КВШ лебедки и подъемного механизма (кабины, противовеса, вспомогательных блоков и т.д.), потребляющими значительную часть энергии. Резерв экономии энергии состоит в уменьшении массы всех подвижных элементов, естественно не в ущерб надежности и долговечности. Первым шагом в этом направлении должно быть уменьшение массы кабины за счет применения легких материалов и более эффективных конструкционных профилей. С уменьшением массы кабины уменьшается требуемая масса противовеса. Следует обратить внимание на уменьшение инерционности шкивов и блоков, так как в рассмотренной конструкции они характеризуются суммарной кинетической энергией, которая в 1, 6 раз превышает кинетическую энергию при перемещении кабины с грузом [11].

При синтезе лебедок, требует отдельной проработки и обоснования вопрос минимального диаметра канатоведущего шкива, так как от него зависят технические требования, предъявляемые к скорости двигателя, а, следовательно, его масса и габариты. С целью уменьшения диаметра канатоведущего шкива, целесообразно рассмотреть варианты с увеличенным количеством ниток канатов и уменьшенном их диаметре. Характерно, что, уменьшение диаметра канатоведущего шкива влечет за собой уменьшение его массы и инерционности одновременно с уменьшением массы и инерционности двигателя лебедки. С изменением массы канатоведущего шкива можно изменять диаметр других шкивов и блоков подъемного механизма.

Особенности тормозных режимов, не учтенные в данном методе анализа, не изменяя в целом полученных выводов, могут изменить баланс энергии в сторону ее экономии. Судя по данным таблицы 3.1, и в установившихся, и в динамических режимах речь идет о преобразовании больших объемов энергии. Обязательным является, необходимость технико-экономического обоснования целесообразности рекуперации энергии в сеть в тормозных режимах. В этом случае энергетические показатели лебедок следует рассчитывать для одного цикла “пуск – установившееся движение – торможение” для разных направлений движения и разных загрузках лифта. Более достоверные результаты можно получить при расчете энергетики для цикла одной круговой поездки лифта с учетом параметров пассажиропотока.

Выводы

Предложенный метод оценки энергетической эффективности лифтовых лебедок в установившемся и в динамических режимах прост в применении, учитывает свойства всех преобразователей энергии, а также особенности конструкции конкретного пассажирского лифта: массы движущихся составляющих, вид и состав механической передачи. Данный метод может применяться для относительной корректной оценки энергоэффективности лифтовых лебедок различных типов, исполнений и производителей, и позволяет делать объективный прогноз их дальнейшего совершенствования.

Даны рекомендации по улучшению энергетических показателей лифтовых редукторных лебедок традиционной конструкции: максимальное уменьшение инерционности элементов механизма подъема, отказ от редуктора, переход к экономичным способам управляемого пуска, применение приводных двигателей с уменьшенным моментом инерции ротора.

Обоснованы преимущества безредукторных лебедок с инновационными вентильными двигателями постоянного тока с безобмоточным ротором и силовым коммутатором по сравнению с базовыми редукторными лебедками традиционной конструкции:

- эквивалентный коэффициент полезного действия в статическом режиме при подъеме номинального груза увеличивается с 57% до 79, 4%;

- эквивалентный коэффициент полезного действия при разгоне кабины лифта с номинальным грузом увеличивается с 13% до 67%;

- доля инерционности лебедки по отношению к инерционности полезного груза уменьшается в 9, 4 раза.

Определено, что достигнутый показатель КПД безредукторной лебедки 79, 4% близок к насыщению. Его дальнейшее увеличение возможно путем применения новых конструкций и повышения качества элементов лифтового подъемного механизма: канатоведущего шкива, вспомогательных блоков, канатов, направляющих.