Безредукторный привод снижает энергопотребление вдвое

Mitsubishi Electric проектирует лифтовый привод с двигателями на постоянных магнитах, которые позволят достичь рекордных 1000 м/мин, а устройство рекуперации сэкономитдо трети электроэнергии. Toshiba работает над лифтами без тросов, базирующимися на принципе «магнитной левитации». Все большую популярность в мире набирают частотно-регулируемые безредукторые приводы. А какова ситуация в России? Насколько вопросы энергоэффективности интересуют наших лифтостроителей и их клиентов? Получить ответы на эти вопросы мы попытались, пригласив за «круглый стол» ведущих специалистов отрасли.

Применяете ли вы частотное управление лифтовыми электродвигателями? И на каких типах лифтовых электродвигателей – общепромышленных асинхронных, многоскоростных лифтовых, специальных частотно-регулируемых асинхронных, синхронных с возбуждением от ПМ?

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

В России применяются все вышеперечисленные двигатели: высокооборотные с низким моментом - в редукторных лебедках и низкооборотные с высоким моментом - в безредукторных.

В безредукторных лебедках кроме синхронных с возбуждением от ПМ используются специальные асинхронные электродвигатели и двигатели постоянного тока со специальной системой управления.

ОАО «ЩЛЗ» наиболее широко применяет частотное управление синхронными безредукторными лебедками с возбуждением от ПМ, двигателями постоянного тока со специальной системой управления и специальными ЧР асинхронными и двухскоростными двигателями в редукторных лебедках.

Синхронные с возбуждением от ПМ наиболее энергоэкономичны, асинхронные высокомоментные позволяют отказаться от редуктора, специальные ЧР наиболее рациональны в редукторных лебедках. При необходимости применяют общепромышленные асинхронные и многоскоростные лифтовые двигатели в редукторных лебедках, несмотря на то, что при их проектировании не предусматривалась работа с преобразователями частоты и поэтому они имеют сравнительно низкие технические характеристики.

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

Мы применяем преобразователи частоты для управления асинхронными односкоростными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Ранее применялись в основном двухскоростные электродвигатели, но частотный привод позволил применять односкоростные: они дешевле, экономичнее, используются с преобразователями частоты меньшей мощности, нежели двухскоростные. А вообще частотное регулирование главного привода позволяет снизить уровень шума при работе лифта, повысить комфорт при перевозке пассажиров за счет уменьшения вибрации и толчков. За счет обеспечения плавного пуска и торможения (отсутствие ударных и вибрационных явлений) повышается срок службы движущихся частей лифтового оборудования. Это приводит к увеличению срока эксплуатации оборудования в целом.

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

Применение частотного управления лифтовыми электродвигателями дает целый ряд преимуществ: снижается потребление электроэнергии, увеличивается срок эксплуатации всего лифтового оборудования, а также повышается комфортность при движении кабины лифта. В настоящее время наибольшее применение нашли асинхронные лифтовые двигатели общепромышленного и многоскоростного типа. В ближайшей перспективе наша компания готовится к переходу на синхронные двигатели.

Какие типы привода применяются сегодня вваших лифтах?

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

Сегодня мы используем электрические лебедки с червячным редуктором. Это объясняется массовостью применения данного типа приводов.

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

На данный момент наибольшее распространение в лифтах получил асинхронный частотно-регулируемый электропривод.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Редукторные с прямым подключением электродвигателя к сети, редукторные с использованием ПЧ, безредукторные с двигателем постоянного тока и специальной системой управления и безредукторные с использованием частотника и синхронным двигателем с ПМ.

Какие функции преобразователя сегодня наиболее востребованы в лифтовых приводах?

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

Управление асинхронным двигателем без датчика скорости, режим работы преобразователя частоты от источника бесперебойного питания для осуществления эвакуации пассажиров из кабины. Поддержка алгоритмов управления синхронным электроприводом безредукторных лифтовых лебедок.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Кроме функций изменения частоты питающего электродвигатель тока преобразователь должен обеспечивать выполнение требований безопасности, оговоренных в разделе 5.5.2 ГОСТ Р 53780 «Лифты. Общие требования безопасности к устройству и установке».

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

На сегодняшний день наиболее распространенными функциями являются автоматическое определение параметров, наличие ПЛК с набором готовых макропрограмм, оптимизация энергопотребления, наличие целого ряда защитных функций. Минимальный набор из указанных функций позволяет настроить работу главного привода лифта на максимально возможный комфорт и повысить эффективность использования электродвигателя лебедки.

Александр Кожевников, «ЛифтАвтоСервис»

К преобразователям для лифтовых приводов предъявляется ряд дополнительных требований. За счет реализации векторных алгоритмов управления они должны формировать номинальный момент, начиная с нулевой скорости, и иметь улучшенные динамические характеристики в приводах с датчиком и без датчика скорости/положения. Они способны работать как с асинхронными, так и с синхронными двигателями с постоянными магнитами, в том числе с двигателями специального исполнения, предназначенными для построения безредукторных электроприводов лифтов. Эти инверторы должны обеспечивать плавное движение при разгоне и торможении привода за счет сглаживания начальных и конечных участков траектории разгона и торможения. Интерфейс и конструктивное исполнение ПЧ необходимо адаптировать под конкретные условия применения, в частности, для управления механическим тормозом двигателя, контактором со стороны двигателя, поддержания сигналов от станции управления объектом. Плюс наличие функции, обеспечивающей движение кабины лифта до ближайшей этажной площадки при срабатывании защиты, например, от обрыва фазы сети.

Проводили ли вы измерения КПД лифта на разных типах приводов?

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

На КПД лифта влияет не только КПД составляющих его узлов, но и качество монтажа и технического обслуживания. КПД привода включает электрическую и механическую составляющие.

Механическая составляющая:
– редукторные - 0,45–0,81 (редуктор – 0,5–0,9 в зависимости от типа передачи и параметров лифта; эл. двигатель – 0,9)
– безредукторные ~ 0,9.

Электрическая составляющая:
– в зависимости от режима нагружения – 0,6–0,8.

Наиболее характерным показателем является энергопотребление лифта. Испытания на стенд-башне ОАО «ЩЛЗ» показали, что безредукторный привод с синхронным электродвигателем и ПМ обеспечивает снижение энергопотребления до 1,9 раза по сравнению с двухскоростным редукторным приводом без ЧР.

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

Максимальный КПД (до 90–95%) имеют синхронные двигатели с постоянными магнитами для безредукторных лебедок, на втором месте находятся общепромышленные асинхронные двигатели (80–85%), следом идут двухскоростные моторы (70–80%), на самом последнем месте оказались тихоходные асинхронные двигатели для безредукторных лебедок (не более 50–60%).

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

На сегодняшний момент подобных измерений предприятие не проводило. Но такая процедура запланирована на ближайшее будущее. Связано это с изучением вопросов энергосбережения и энергетической эффективности.

Считаете ли вы западную тенденцию уменьшения диаметра КВШ и троса перспективной для России?

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

Тенденция к уменьшению диаметра КВШ и подвесных канатов прежде всего подразумевает применение новых и перспективных материалов, передовых технологий, что вполне оправдывает такие конструктивные решения. Вероятно, для нашей страны это тоже придет, но в свое время.

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительныйзавод

Уменьшение диаметра КВШ и диаметра троса должно быть неизбежным в условиях стремления построить действующую модель нового современного лифта, который позволит снизить потребление энергоресурса и уменьшить износ оборудования, а также следствием этого будет дополнительный комфорт.

Александр Кожевников, «ЛифтАвтоСервис»

Уменьшение диаметров КВШ и тяговых канатов прогрессивно с точки зрения износа деталей машин, снижения веса и металлоемкости.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Да. Уменьшение диаметра КВШ (примерно до 250 мм) и в связи с этим диаметра каната благотворно сказывается на параметрах привода лифта (энергопотребление, стоимость, габариты), но требует значительного усовершенствования материалов и технологии изготовления тяговых органов и КВШ.

Радикальным решением в этом направлении является использование синтетических лент, армированных канатами малого диаметра, что допускает работу со шкивами диаметром 85 –100 мм. Такие тяговые органы успешно используются отдельными зарубежными фирмами.

Каковы перспективы привода с червячной передачей?

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

Ближайшие пять лет большинство производителей продолжат массово поставлять лифты на редукторных лебедках. Однако уже сегодня многие и «Саратовский лифтостроительный завод» в их числе, ищут пути избавления, хотя бы частичного, от старых технологий и внедрения инновационной приводной техники. Следует учесть, что для избавления от червячных лебедок необходимо разработать и внедрить дополнительные меры безопасности.

Сергей Ланграф, Компания ЭлеСи

Редукторы червячного типа не уйдут с лифтового рынка до тех пор, пока будут востребованы лифты эконом-класса. Попытки внедрения безредукторного асинхронного привода как замены классических червячных редукторных лебедок успехом никогда не увенчаются. Достаточно сравнить КПД и детально проанализировать элементарные вопросы обеспечения безопасности работы лифта.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Безусловно, в целом нужно стремиться к массовому применению безредукторных приводов, но в отдельных случаях применение червячной передачи может быть более целесообразно.

Она обеспечивает высокую плавность пересопряжения (по сравнению с зубчатой передачей), снижает величину момента на валу двигателя, позволяет применять КВШ с большими диаметрами, что благотворно сказывается на долговечности КВШ и канатов.

Александр Кожевников, «ЛифтАвтоСервис»

В ближайшем будущем использование червячных пар при создании новых лифтов прекратится. Однако, учитывая большое количество лифтов старых модификаций, они будут еще долго производиться.

Какие факторы затрудняют внедрение инновационных типов привода лифтовых лебедок при модернизации и изготовлении новых лифтов?

Николай Бурмистров, Саратовский лифтостроительный завод

Необходимость внедрения дополнительных мер безопасности, высокая цена инновационных типов привода, недостаточная грамотность обслуживающего персонала в данном вопросе, а иногда и нежелание связываться с чем-то новым.

СергейЛанграф, КомпанияЭлеСи

Самым главным фактором, сдерживающим внедрение и развитие инновационных технологий в лифтостроении, является финансовый вопрос. В большинстве случаев бюджет при проведении работ по модернизации лифтового оборудования крайне ограничен, требуется поиск компромиссного решения между ценой и качеством, и, как правило, выбор делается далеко не в сторону инноваций.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Инновационными следует считать безредукторные приводы. Их широкое применение затрудняют разработка и внедрение в производство специальных электродвигателей, а также существующие компоновки оборудования в шахте лифта.

Необходима ли функция рекуперации энергии в сеть лифтовым электроприводом?

Сергей Ланграф, КомпанияЭлеСи

При существующих в настоящее время тарифах на электроэнергию и с учетом стоимости оборудования, поддерживающего функцию рекуперации энергии, применение данных устройств в лифтовом электроприводе сегодня целесообразным не является. Возможно, в будущем при снижении стоимости рекуператоров и повышении тарифов на электроэнергию данный вопрос окажется более актуальным.

Денис Ганкевич, ЩЛЗ

Рекуперация требует удорожания комплекта аппаратуры системы управления лифтом.

При всех прочих равных условиях рекуперация (которая возможна только в «генераторном» режиме работы лифтового электродвигателя) зависит от режима загрузки лифта (жилой дом, административное здание и т. д.), от типа привода (редукторный или безредукторный), схемы подвеса кабины и противовеса, «обратного» КПД редуктора привода.

В редукторных приводах с прямым подвесом рекуперация практически невозможна. В остальных случаях рекуперация возможна, но, вероятно, количество энергии, отданной в сеть, будет ничтожно малым.

Конструктор. Машиностроитель, 2012-5