一種曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的方法與裝置與流程
2023-09-18 22:30:20 2
本發明屬於曳引電梯技術領域，具體是涉及一種曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的方法與裝置。
背景技術：
曳引電梯曳引機兩端分別連接轎廂和對重，依靠曳引輪與鋼絲繩產生的摩擦力進行傳動。現有技術均採用固定對重與轎廂平衡，在一定程度上能平衡曳引輪兩端負載，並減少額外功率消耗。曳引電梯平衡係數一般為0.4~0.5，理想工況為半載，此時曳引輪兩端負載近似相等，曳引機負載最小。實際使用過程中，轎廂端的乘客負載是隨機的，曳引電梯往往不是在最佳工況下運行。如轎廂無乘客空載下行時，對重重於轎廂，曳引主機負載最大，對外做功。而轎廂無乘客空載上行時，對重拉動曳引主機，使電動機作為發電機向電網饋電，但目前來說，饋電電壓及頻率達不到電網要求，只能利用大功率電阻對反饋電流進行消耗，浪費了能源。
行業前沿有以下幾種技術嘗試解決曳引平衡問題：對重重量現場可調式，根據轎廂實時載重，現場調節對重重量，主要用於貨梯等時效要求不高的場合；流體可調式，在電梯機房和對重架中各安置一水箱，兩箱之間以柔韌水密性管路連通，同時在水路中配以電磁閥和水泵，以曳引系統平衡信號自動控制水流來實現電梯平衡狀態節能拖動；附加阻力式，利用轎廂、對重和安裝橡膠的牆體之間產生轎廂運行阻力，改變正壓力大小，從而改變摩擦力的大小，實現兩端負載平衡；附加扭矩式，對重由靜態對重和動態對重兩部分組成，靜態對重由對重支架和對重塊組成，動態對重由重量發生器和重量控制器所組成，靜態對重重量為對重裝置自重，它等於轎廂自重，動態對重的重量是重量發生器在重量控制器的控制下所產生等效的重量，它等於轎廂中的載荷重量。以上技術都能有效地實現負載平衡，減少電梯的起、制動衝擊，但均需要增加額外的能量輸入，無法同時進行能量回收利用，同樣具有浪費能源的缺陷。
有以下幾種技術嘗試解決能量回收利用的問題：將制動電阻設於保溫箱內，其發出的熱量集聚在保溫箱內，再利用斯特林發電機將熱能轉化為電能回收利用；曳引機處於發電工況時，回收所產生的電能，然後通過控制器輸送至蓄電池，曳引機處於電動工況時，調節並輸送通過控制器輸出的電能，至電梯的變頻器；曳引機處於發電工況時，回收所產生的電能，然後通過控制器輸送至超級電容，曳引機處於電動工況時，調節並輸送通過控制器輸出的電能，至電梯的變頻器，但超級電容使用壽命較短，且回饋的電壓將汙染電網。
技術實現要素：
本發明提供一種能夠實現負載平衡且能夠對能量進行回收利用的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的方法與裝置。
本發明採用的技術方案是：一種曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置，包括雙向泵、電磁換向閥、蓄能器、電比例減壓閥、溢流閥、單向閥、控制器和稱重傳感器；所述的雙向泵的一埠通過第一管道與油箱連通，雙向泵的另一埠通過第二管道與油箱連通，第二管道上設有單向閥，單向閥只允許液體從油箱流向雙向泵；電磁換向閥的進油孔與第二管道連通，電磁換向閥的第一出油孔通過第三管道與油箱連通，第三管道上設有單向閥、蓄能器和溢流閥，單向閥位於電磁換向閥和蓄能器之間；所述的電磁換向閥的第二出油孔通過第四管道與第三管道連通，第四管道上設有單向閥，蓄能器和第四管道通過第五管道連接，第五管道上設有電磁比例減壓閥，稱重傳感器、電磁比例減壓閥及電磁換向閥分別與控制器連接。
上述的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置中，所述的第三管道與第二管道連通，連通處位於油箱和單向閥之間。
上述的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置中，第三管道上的溢流閥位於蓄能器和油箱之間，第四管道與第三管道的連通處位於蓄能器和溢流閥之間。
一種利用上述曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的方法，包括如下步驟：
1）將雙向泵與曳引機連接；將承重傳感器安裝在轎廂上；
2）當轎廂內乘客較少上行時或當轎廂內乘客較多下行時，控制器接收稱重傳感器載荷信號及電梯運行信號，判斷後向電磁換向閥輸出換向信號，電磁換向閥得電後，控制壓力流體流動方向，使其只能由雙向泵端流向經第三管道流向蓄能器；蓄能器儲存通過節流閥的壓力流體，實現能量的回收；
當轎廂內乘客較少下行時或當轎廂內乘客較多上行時，控制器接收稱重傳感器載荷信號及電梯運行信號，判斷後向電磁換向閥、電磁比例減壓閥輸出控制信號；電磁比例減壓閥受控制器控制輸出與負載成比例壓力值的壓力流體；電磁換向閥受控制器控制，使壓力流體由電磁比例減壓閥流向雙向泵；雙向泵受壓力流體驅動，處於馬達工況，與曳引機一同驅動負載，相對減少曳引機的負荷，實現回收能量的再利用及曳引機兩端負載平衡。
與現有技術相比，本發明具有以下有益技術效果：
1)本發明可以實現曳引驅動能量的回收利用，若應用於曳引驅動電梯，能降低其能耗，以現有電梯保有量計算，經濟效果明顯。
2)本發明可以平衡曳引機兩端負載，在曳引能力相同的前提下，提高了電梯的額定載重量；降低曳引驅動單元容量以降低生產成本；減少曳引摩擦力需求以減輕轎廂自重和對重質量；減少轎廂自重和對重慣性負載，提高允用加速度及降低固有頻率，有利於電梯的穩定運行。
附圖說明
圖1本發明的曳引電梯負載平衡及能量回收利用裝置的結構圖。
圖2是本發明的曳引電梯負載平衡及能量回收利用裝置使用時在電梯上的安裝結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的作進一步描述。
如圖1、2所示，本發明的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置，包括雙向泵1、電磁換向閥5、蓄能器2、電比例減壓閥4、溢流閥6、控制器9和稱重傳感器10；所述的雙向泵1的一埠通過第一管道81與油箱8連通，另一埠通過第二管道82與油箱8連通，第二管道82上設有單向閥7，單向閥7隻允許液體從油箱8流向雙向泵1。電磁換向閥5的進油孔與第二管道82連通，電磁換向閥5的第一出油孔通過第三管道83與第二管道82連通，第三管道83與第二管道82的連接處位於單向閥7和油箱8之間。第三管道83上設有單向閥71、蓄能器2和溢流閥6，單向閥71位於電磁換向閥5和蓄能器2之間。所述的電磁換向閥5的第二出油孔通過第四管道84與第三管道83連通，第四管道84與第三管道83連處位於溢流閥6和蓄能器2之間；第四管道上設有單向閥72。蓄能器2和第四管道84通過第五管道85連接，連接處位於電磁換向閥5和單向閥72之間；第五管道85上設有電磁比例減壓閥4。稱重傳感器10、電磁比例減壓閥4及電磁換向閥5分別與控制器9連接。
一種曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的方法，包括如下過程：
1）將雙向泵1與曳引機11的曳引輪連接，並使得雙向泵1與曳引輪同軸；將承重傳感器10安裝在轎廂13上。
2）當轎廂13內乘客較少上行時，對重14的負載大於轎廂13的負載；或當轎廂13內乘客較多下行時，對重14的負載小於轎廂13的負載。曳引輪兩端負載合力與運行方向一致，可以對外做功或回收能量。具體實施方法如下：雙向泵1與曳引輪同軸，並同方向旋轉，受負載合力驅動泵出壓力流體，同時產生與負載合力方向相反的阻力，平衡曳引輪兩端的作用力。控制器9接收稱重傳感器10載荷信號及電梯運行信號，判斷後向電磁換向閥5輸出換向信號，使其處於左閥位。電磁換向閥5得電後，控制壓力流體流動方向，使其只能由雙向泵1通過第三管道83流向蓄能器2。蓄能器2儲存通過節流閥3的壓力流體，實現能量的回收。
當轎廂13內乘客較少下行時，對重14的負載大於轎廂13的負載；或當轎廂內乘客較多上行時，對重14負載小於轎廂13的負載Fz＜Fj。曳引機11兩端負載合力矩與運行方向相反，需要外部提供能量或回收能量的再利用。具體實施方法如下：再利用的能量由蓄能器2內的壓力流體提供，通過節流閥3流向電磁比例減壓閥4。控制器9接收稱重傳感器10的載荷信號及電梯運行信號，判斷後向電磁換向閥5、電磁比例減壓閥4輸出控制信號。電磁比例減壓閥4受控制器9控制輸出與負載成比例壓力值的壓力流體。電磁換向閥5受控制器9控制處於右閥位，使壓力流體由電磁比例減壓閥4流向雙向泵1。雙向泵1受壓力流體驅動，處於馬達工況，與曳引機11一同驅動負載，相對減少曳引機11的負荷，實現回收能量的再利用及曳引機11兩端負載平衡。
本發明所述裝置回收的能量遠大於再利用的能量時，在圖1中，蓄能器2內流體壓力達到上限值，多餘的流體可通過溢流閥6流回油箱8以保護系統和保證曳引驅動設備正常運行。本發明裝置回收的能量不足時，油箱8內經大氣壓力壓入流體系統，經單向閥7壓入雙向泵1，保證本發明的曳引驅動設備負載平衡及能量回收利用的裝置及曳引驅動設備正常運行。
最後應說明的是：以上實施例僅用於說明本發明而非限制本發明所描述的技術方案；因此，儘管本說明書參考上述實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發明的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍中。