因液壓電梯運行平穩、舒適、低噪音、井道利用率高等優點,近幾年在商場、辦公樓、停車場、車站與機場等公共場合廣泛使用。
一、液壓電梯的概述
液壓電梯是依靠液壓驅動的電梯。液壓電梯是通過液壓動力源,把液壓油壓入油缸使柱塞作直線運動,直接或通過鋼絲繩間接地使轎廂運動的電梯。液壓電梯是機、電、電子、液壓一體化的產品,由下列相對獨立但又相互聯系配合的系統組成。泵站系統、液壓系統、導向系統、轎廂、門系統、電氣控制系統、安全保護系統。
二、液壓電梯的特點及其優缺點
1、液壓電梯的特點
(1)液壓傳動的特點:液壓電梯主要依靠液壓傳動,是利用密封工作容積內液體的壓力能來完成由原動機向工作機構進行能量或動力的傳遞或轉換,工作介質是液壓油,一般有密度、可壓縮性、粘度等參數來描述。溫度對粘度影響很大,當油液溫度上升時,粘度顯著下降。通常在溫度高,使用頻繁的場合使用粘度高的液壓油;運動速度高,采用粘度低的液壓油。
(2)液壓電梯的驅動調速特點:液壓電梯的速度控制實際上是液壓系統的流量控制。液壓系統的流量控制理論上有兩種基本方式,容積調速控制和節流調速控制。容積調速利用變量泵對進入液壓缸的流量進行控制,從而達到對電梯運行速度進行無級調速的系統。容積調速具有功率損耗小,效率高,系統發熱少等優點,也存在早期調速精度低,系統響應慢,調速系統相對復雜的缺點。節流調速是利用節流的方法來調節主油路和旁油路兩條并聯油路的相對液阻,把節流閥串聯在液壓泵與執行元件之間,此時必須在液壓泵與節流閥之間并聯一溢流閥。調節節流閥,可使進入液壓缸的流量改變,由于定量泵供油,多余的油液必須從溢流閥溢出。這樣,節流閥才能達到調節液壓缸速度的目的。節流調速是液壓電梯中廣泛應用、技術最成熟的流量控制系統。
日本關西機場-液壓觀光乘客電梯
2、液壓電梯的優缺點
(1)優點:安裝方便,機房在井道底部附近,少了曳引機、控制柜、對重的吊裝和安裝。應急操作方便:在停電和其他異常情況下,使用緊急操作下降閥和手動泵。提高建筑物有效利用空間:多數無平衡重,井道截面積較小。改善建筑物受力狀況:大多數對建筑結構不施加垂直壓力,主要的垂直載荷通過油缸作用在建筑物地基上,對井道承重強度要求降低。結構緊湊:在主參數相同情況下,比曳引電梯體積重量小。機房位置靈活:泵站與油缸管路連接。適用于大載重:對于多層大載重貨梯,液壓電梯具有明顯優越性,成本低。適用于危險場合:直頂液壓電梯無鋼絲繩滑輪和安全鉗,不會產生火花,可用于易爆危險場合。
(2)缺點:提升高度小,由于輸入功率控制及結構條件限制,一般速度在1.0m/s以下,提升高度在40m以內。輸入功率大:如無平衡重系統,液壓電梯電機功率為曳引電梯功率的2.5-3倍,配電容量相應增大,雖然電機只在上行工作,但能量消耗至少為同等曳引電梯的2倍左右。溫度及載荷的變化對起制動有影響,動態速度隨環境變化,增加控制難度。由于油溫變化和泄露等因素,轎廂較長時間停站會產生下沉,因此需要采取措施防止轎廂沉降。
三、液壓電梯控制方法的發展現狀分析
從控制理論角度看,到目前為止,已研發開發了多種電梯液壓控制系統
1、開關控制:目前開關控制系統大多應用于液壓貨梯和液壓客貨兩用梯。同時其性能也較早期的系統有了較大的提高,如負載剛度大大增強,而且一般采用3個以上的輸入信號來控制變化比較平緩的流量曲線。不過,由于開關控制的局限,系統對負載變化只能有小范圍得補償能力,而且存在各種非線性因素的影響,運行平穩性不高,最高運行速度受到限制。
2、容積調速控制:液壓電梯容積調速控制系統大多為流量閉環控制,主油路中的流量傳感器檢測流過的實際流量,經與電路中設置的最佳流量曲線比較后,去控制變量泵或調速電機。由于構成了流量閉環,容積調速控制液壓電梯的運行彭文性能較好,負載剛度很大,采用容積調速方案的液壓系統由于泵輸出功率大致與電梯上行所需功率相等,所以與節流調速方案相比效率更高,能量損耗所引起的系統發熱量也較小。不過,采用電梯容積調速控制系統,只能減小電梯上行過程中能耗,電梯下行時,油缸中的油液在壓力作用下經過下行節流閥,會引起液壓系統的溫升。由于可以采用交流調速電機控制系統流量,估計這一類控制系統近期內將會大量應用。
3、比例控制:液壓電梯比例控制系統是目前液壓電梯應用最廣泛的系統,是80年代初隨著電液比例技術的發展而興起的。這類系統利用流量-位移-力反饋、流量-電反饋等構成反饋回路,抑制了負載、非線性因素對系統性能的影響。同時理想的流量曲線被存儲在電路中控制實際流量變化,加上高頻響應的反饋回路,因此系統的動態性能、運行平穩性都很好。目前還開發了對速度直接反饋的液壓電梯電液比例控制系統們,可以排除油溫變化引起的非線性干擾,還可以采用各種現代控制策略來提高控制精度,從而使液壓電梯工作性能達到最佳。
4、復合控制:液壓電梯復合控制系統主要是指融合多種控制方式的系統。目前常見的是能量回收式系統。能量回收式液壓電梯可以比較徹底地解決液壓系統溫升問題,這類系統控制電梯上行部分采用容積調速控制或電液比例控制,而控制電梯下行部分具有獨特的結構,它能將下降過程中轎廂的勢能通過液壓回路轉化為電能。不過,這類控制系統目前成本較高,還沒有形成很大的市場。但作為一種節能控制系統,有著良好的應用前景。
四、液壓電梯會被淘汰嗎
就目前來看,液壓電梯還是有實際的應用場景,如上文提及的大載重貨梯、易爆危險場合等,就安全方面來說,是非常安全,不會存在關人現象,對井道、底坑、頂層的要求低,結構簡單,易維護,至于漏油,有這可能性,但很少,總不會所有液壓電梯都漏油,一般是密封圈已經到使用壽命了,所以我們應辯證的看待問題,不是別人說不好就不好,還是那句話,根據現場情況綜合考慮。