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自动化助力电梯行业进入节能安全新时代
作者: 日期:2011-6-9
        对话北京电机工程协会电梯专业委员会副主任冯国庆

  近年来,随着我国经济持续增长、城镇化建设的加速和房地产行业的进一步发展,城市轨道交通、机场、大型商场等城市建设投入的增加,电梯市场需求量得到迅速增长。然而更值得我们关注的是在市场高速发展的同时,电梯技术也在悄然发生着变化,与北京电机工程协会电梯专业委员会副主任冯国庆的一翻畅谈,让我们领略到电梯行业已然步入关注节能、安全的新时代。

  中国已成为全球电梯最大制造国和最大的电梯市场
  据中国电梯协会统计,近年来,我国电梯的出口年均增长率将保持在35%以上,电梯行业也逐步成为国内比较重要的行业。2008年,我国电梯产量超过21万台,年增幅超过20%,产量超过了全世界电梯年产量的50%。2009年,虽然遭受经济危机影响,在前期出现产量增长下滑的情况,但全年仍取得了可观的增长。采访中,冯国庆副主任告诉我们:“早在几年前,中国已成为全球电梯最大的制造国和最大的电梯市场,并且就当前的发展形式来看,这种优势将继续保持下去”。

  虽然连年保持高速增长,但据冯国庆副主任分析,目前我国在用电梯120万部,平均1100人拥有一部电梯,仅是世界平均水平的一半,离发达国家的人均电梯水平还有很大的差距。因此,长远看来,我国电梯市场还远未饱和。一方面,随着城市化、城镇化的建设不断深化,住宅建设、商场、机场、地铁等项目的建设增多,住宅电梯、自动扶梯、自动人行道的需求会保持稳定。未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯,未来住宅市场的电梯需求量将会非常庞大。另一方面,根据国务院《特种设备安全监察条例》规定,特种设备的强制报废制度也为我国电梯改造市场带来了新的机遇。按国外电梯使用寿命惯例,一般日本系列电梯设计寿命为15年,欧美电梯设计寿命为25年,中国电梯的保有量已经超过100万台,专家预计今后每年大修改造以及已有建筑加装电梯的市场容量将保持在12万台以上。中国电梯协会预测,未来五年内我国垂直电梯和扶梯市场国内市场和出口市场将分别占整个全球市场的1/2和1/3,我国在今后相当长的时间内仍将是全球最大的电梯市场,年产值超千亿元,电梯市场可谓前景广阔。

  目前,中国电梯行业有400余家整机厂、800余家配件厂,“但我国大型电梯制造企业大多为合资企业,真正具有竞争力的本土企业寥寥无几。” 冯国庆副主任的话直揭产业发展现状。在众多电梯厂商中,中外合资品牌占据绝对市场份额。世界知名的电梯生产企业都在中国投资建厂,如OTIS,Schindler,ThyssenKrupp,Kone,Mitsubishi,Hitachi,Toshiba,Fuji等。目前市场份额中,外资品牌占国内电梯市场的75%左右的份额,民族自主品牌约占25%的市场份额。电梯企业竞争日趋激烈,产品利润率走低。我国民族自主品牌与外资品牌在资金和品牌上仍存在一定差距,自主品牌企业的发展还任重道远。

  电梯节能潜力巨大

    据电梯行业协会统计,2005年在我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯,全年可以节约耗电122亿千瓦时。如果2015年全部采用节能电梯,将节电800亿千瓦时。据测算,如果今后10年我国新装的电梯都采用能源再生变频器,预计到2018年底,电能总共将节省40.7亿千瓦时,二氧化碳排放将减少5100万吨左右;二氧化硫排放将减少13.2万吨左右;NOx排放将减少13.2万吨左右。此外,将减少掩埋15.4亿吨烟灰、24.75亿吨煤渣,节省946.3亿升水,减少开采18.25亿吨煤。随着工业现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高,电能供需矛盾日益突出,节约电量的呼声日益高涨。但在我国节能型电梯还占不到总量的5%,我国节能电梯的市场接受度仍然不高。巨大的市场容量,也为节能电梯发展带来了新的机遇。

  据冯副主任介绍,当前减少电梯能耗的措施是多方面的。主要包括:选择减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力;驱动系统使用永磁同步电机,因为这种电机其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供励磁电流,因而电机的功率因数可以达到很高(理论上可以达到1)。同时永磁同步电机的转子无电流通过,不存在转子耗损问题,一般比异步电机降低45%~60%耗损。减少能耗的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。利用电梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的特性,将再生能量反馈给电网,这种节能措施在高速梯上效果显著。还有一种节能方案可以在软件控制中得以实现。如建立实时控制的交通模式,尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客,使电梯的停站次数减至最少。减少运行过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数,即电梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运行距离变化,也随轿厢负载变化,通过仿真软件模拟,确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。另外,利用电梯机房在楼顶的优势,充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是节能电梯未来发展的一大方向。

  面对节能电梯市场的井喷,各大电梯企业都在不断加大节能电梯的研发,一系列节能电梯涌向市场。目前,中国的节能电梯技术已经达到世界先进水平,产品已经覆盖了2.0m/s以下的乘客电梯,3000kg以下的载货电梯,而且节能电梯市场每年成倍增长。


  如西子奥的斯研发的Regen锐进能源再生电梯实现了能源再生技术以“清洁电能”的形式回馈同楼宇电网,Regen锐进能源再生电梯比传统非能源再生电梯平均综合节约50%的电能,最高达到70%的能源节约效果。2009年,上海三菱在中国市场推出了可变速电梯,电梯的运行速度可以根据电梯的负载实时改变,使得电梯的运行效率得到了进一步的提高。

  电梯安全倍受关注

  电梯的安全问题直接关系到人的生命安全,所以一直以来电梯安全都备受重视。在今年的3月1日,新《电梯技术条件》国家标准正式实施,新标准重点突出要确保电梯安全、方便使用。不仅如此,还对制造电梯的材料做了具体规定,要求具有良好的质量,具备供电系统断相、错相保护装置或保护功能,来增加电梯的安全性。另外,新标准还专门针对乘客电梯的安全条件提出要求,如:电梯轿厢的平层准确度应控制在正负10毫米范围内;电梯正常运行时,层门应不能打开;电梯轿厢内应设置乘客易于识别和触及的报警装置,报警装置应采用一个对讲系统,能与救援服务持续联系;电梯信号显示应清晰、正确等。

  在采访中,冯副主任也多次提及电梯安全、故障问题。为了防止由于电梯损坏或驾驶人员操作不当而发生事故,按国家有关规定,电梯都应装刹车(控制电梯曳引机器部分起动停止的制动器,可使电梯的轿厢及时停止上升或下降)、限位开关、越程开关、缓冲器、安全钳、限速器、安全门、门电开关、门联锁、安全接地装置、限速钢丝绳开关、电梯配重装置等安全装置,以确保电梯的安全运行。

  而为了解决电梯困人故障问题,当前根据客户需求电梯厂商可为电梯增加远程监视系统,这一系统集通讯、故障诊断、微处理机为一体,可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心(即电梯远程监控维修中心),使维修人员随时可以了解电梯的运行状态和发生故障的问题所在,减少了维修服务的成本和时间。而对电梯运行状态的实时监控,可实现电梯的预维护,减少电梯的故障安全问题。
  后记:当前,自动化产品如控制器、变频器、传感器、继电器、安全产品等在电梯行业有着广泛的应用,电梯技术的发展也让我们意识到电梯行业对于自动化产品的需求也将随之发生相应的变化。变频器在电梯运行中主要用于控制电动机的速度,即控制电梯的升降的加速度,作为调速作用,使加速度稳定,就是速度稳步上升或下降,从而增加了舒适感。当前针对电梯对于节能的需求,具有能量回馈制动单元是对于变频器的新需求。而电梯对于安全问题的日益重视,也将需要自动化厂商提供更加安全、可靠、适用的安全开关、继电器、安全光幕、传感器等多种自动化安全产品。

  另外,随着计算机技术、通讯技术与控制技术的发展使智能建筑成为现实,而电梯是智能建筑中的重要部分,其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。智能化的电梯要与智能大厦中所有自动化系统联网,如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系,使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具,这也将催生现场总线技术、无线技术等新型工业通讯技术在电梯行业的应用。

  中国电梯行业已进入成熟发展时期,这无疑为自动化产品带来了广阔的市场空间,但同时也伴随着激烈的市场竞争,把握电梯技术未来发展趋势,提供更具针对性的高性价比产品无疑是自动化厂商能打赢这场没有硝烟的战争的关键所在。
 
 
 

 

 

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