液压电梯结构以及控制方式分析

液压电梯结构以及控制方式分析

摘要：文章针对目前国内液压电梯使用情况，就电梯的结构，特点以及控制方式进行讨论，并对液压电梯的发展做出评判。

关键词：液压电梯，控制方式

早在60年代,液压电梯就得到了迅猛的发展。据80年代的统计,液压电梯已占电梯市场的30%～40% ,如:联邦德国液压电梯占每年新装电梯总数的35%;美国则达70%以上;最近日本也达到了40%左右。进入90年代后,液压电梯不仅在数量上有了很大的发展,随着计算机技术的广泛应用,其在控制方式、控制特性、乘用舒适度和安全可靠性方面都有很大改进。液压电梯对建筑的振动影响比曳引式电梯小,其乘用舒适度指标已接近曳引式电梯的水平,市场前景非常广阔。液压电梯在我国发展的时间虽然不长,但建筑市场的不断扩大,建筑风格更加多样化都预示液压电梯的市场份额将会增加,特别是旧楼(一般为中低层建筑)改造工程中,井道顶部不宜设机房、容量大而提升高度不大的场合等也都是液压电梯的潜在市场。私人别墅的大量出现更为液压电梯进入家庭、为老年人、残疾人服务提供了条件。

目前，曳引电梯在国内电梯市场占据着主流地位，而关于曳引电梯的生产和研究的相关文献比较多，但对于液压电梯的进一步推广和使用的研究还不多。本文就液压电梯的结构、使用特点及控制方式展开讨论，并预测液压电梯在国内的发展动态。

由于欧美等发达国家和地区的低层建筑物较多，液压电梯窿这些国家和地区一直保持着较高的市场占有率。在有的国家1层以下的建筑物中，配置有液压电梯的约占70%左右，在某些地区，液压电梯每年的市场占有量达到80%以上。

我国的电梯市场发展历程有其特殊性，在国外低层建筑上占据优势的液压电梯长期以来在我国缺少市场。近年来，随着国内低层建筑中安装电梯的需求量增加，液压电梯的市场开始逐步发展起来，但还处于起步阶段。

1液压电梯的基本组成

液压电梯是一种典型的集机械、液压、电气、电子、控制等技术于一体的机电一体化产品。不论何种类型的液压电梯，都可以看成是由多个既相互独立又相互协调配合的子系统组成的复合系统，其基本组成主要包括泵站系统、液压控制系统、承重升降系统、导向系统、轿厢、门系统、电气控制系统、安全保护系统等。

2液压电梯的特点

（1）可有效地利用建筑物空间。一般相同规格的液压电梯要比曳引电梯的井道面积少12%左右。由于液压电梯的机房不设在井道顶部，因此，减小了井道竖向尺寸。通常情况下，液压电梯的机房可设在距离井道巧m的范围之内。对建筑物而言，由于液压电梯不对建筑物施加垂直负载，所以可以最大限度地减少井道内立柱构件的尺寸。

（2）安装和维修费用低。据国外相关统计数据表明，液压电梯的安装及年度维护费用要比同类规格的曳引电梯低一半左右。

（3）提升载荷大。对于有短行程、重载(4 000 kg以上)要求的场合，使用液压驱动的优点尤为明显。按液压原理，液压驱动对于大的提升力可以提供较高的机械效率而能耗较低。对于不需要高速运行的场合(如大型卡车或铁路货车的车皮

等)，液压电梯可以提升50 t以上的载重。

(4)液压电梯的运行状态会受油温影响，当油温变化时，运行速度将有波动。

(5)液压电梯所需的功率是同规格曳引电梯的2-3倍。液压电梯一般不设配重，尽管液压泵站只在轿厢上行时工作，但其能耗至少是曳引电梯的2倍。

(6)由于控制、动力及结构等方面的原因，液压电梯的速度一般限用于1 m/s

以下，提升高度基本上不会超过40 m。

目前，液压电梯主要用于停车场、仓库及小型的低层建筑中。对于负载大、

速度慢及短行程场合，选用液压电梯比选用曳引电梯更经济适宜。

3控制方式

3.1开关控制

利用输人的开关量(机械量或电量)来控制系统在高速运行与平层停靠2种工况之间的切换。该方式大多见于早期的液压电梯，目前则应用于液压货梯和液压客

货两用梯。其性能也3.2比例控制

在20世纪70年代初，电液比例技术被应用到液压电梯上，使电梯的动态响应、稳定性和控制精度都有了进一步提高。

这种电液比例流量阀控制液压电梯，基本上都采用流量或速度闭环反馈控制，充分利用电液比例控制技术的特点，通过对电子控制电路中给定的速度曲线进行

闭环跟踪得到良好的流量或速度控制性能，显著增强了电梯在各种工况下速度的

稳定性，使平层运行时间基本保持恒定，而该技术的应用使乘客电梯的乘坐舒适

性得到改善。并且，液压电梯采用带闭环反馈的电液比例流量阀进行节流调速控制，比采用各种机械开关流量阀更能减少能量损耗。液压电梯技术的发展进步，

使得它能够与在低层建筑应用领域的曳引电梯竞争中保持优势，得到了大规模的

推广使用。它是目前国内液压电梯应用最广泛的系统。较早期的系统有较大的提高。

3.3容积调速控制

采用容积调速方式的液压电梯是通过改变液压泵/马达的输出或输入流量来控

制液压缸的输人或翰出流量，从而实现控制电梯速度的目的。实现容积调速一般

有2种方法:变排量容积调速和变转速容积调速。变排量调速方式在早期液压电梯

中使用过。

自20世纪80年代后，液压电梯的研究热点主要在节能降耗方面，变转速液

压电梯就是在此背景下产生的闻。变转速容积调速的原理是通过改变驱动液压泵

的电动机的转速来调节液压泵的输出流量。

与传统的节流阀控系统相比，变转速容积调速无节流、滋流损失，节能效果

显著。“几”字形曲线下面的空白面积是系统的有效能耗，而深色阴影面积是系统

额外的能量损耗。阀控液压电梯在加速段、减速段和平层段的能量损失很大，效

率极低，相比之下，变转速液压电梯的效率要高出许多，只有很少一部分额外能

量消耗00所以，容积调速液压电梯的能量损失比节流调速的小得多。变转速容

积调速的液压电梯系统能按照负载的需要来提供流量，并且无论负载如何变化，

输人功率都能适应负载需求。

目前最常用的电动机的调速技术，是变频调速技术，VWF变转速容积调速电

梯通过采用变压变频技术来控制三相交流异步电动机的转速，从而控制定量液压泵、马达的输出和输人流量，实现变转速容积调速，以控制轿厢的运行速度。由

于其减小了溢流损失，使得液压系统温升减小。同时，由于变频器还具有过流、

过载、电动机过热、过压及欠压、超速及失速等保护功能，使得电动机的启动电