一种曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的方法与装置与流程

本发明属于曳引电梯技术领域，具体是涉及一种曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的方法与装置。

背景技术：

曳引电梯曳引机两端分别连接轿厢和对重，依靠曳引轮与钢丝绳产生的摩擦力进行传动。现有技术均采用固定对重与轿厢平衡，在一定程度上能平衡曳引轮两端负载，并减少额外功率消耗。曳引电梯平衡系数一般为0.4~0.5，理想工况为半载，此时曳引轮两端负载近似相等，曳引机负载最小。实际使用过程中，轿厢端的乘客负载是随机的，曳引电梯往往不是在最佳工况下运行。如轿厢无乘客空载下行时，对重重于轿厢，曳引主机负载最大，对外做功。而轿厢无乘客空载上行时，对重拉动曳引主机，使电动机作为发电机向电网馈电，但目前来说，馈电电压及频率达不到电网要求，只能利用大功率电阻对反馈电流进行消耗，浪费了能源。

行业前沿有以下几种技术尝试解决曳引平衡问题：对重重量现场可调式，根据轿厢实时载重，现场调节对重重量，主要用于货梯等时效要求不高的场合；流体可调式，在电梯机房和对重架中各安置一水箱，两箱之间以柔韧水密性管路连通，同时在水路中配以电磁阀和水泵，以曳引系统平衡信号自动控制水流来实现电梯平衡状态节能拖动；附加阻力式，利用轿厢、对重和安装橡胶的墙体之间产生轿厢运行阻力，改变正压力大小，从而改变摩擦力的大小，实现两端负载平衡；附加扭矩式，对重由静态对重和动态对重两部分组成，静态对重由对重支架和对重块组成，动态对重由重量发生器和重量控制器所组成，静态对重重量为对重装置自重，它等于轿厢自重，动态对重的重量是重量发生器在重量控制器的控制下所产生等效的重量，它等于轿厢中的载荷重量。以上技术都能有效地实现负载平衡，减少电梯的起、制动冲击，但均需要增加额外的能量输入，无法同时进行能量回收利用，同样具有浪费能源的缺陷。

有以下几种技术尝试解决能量回收利用的问题：将制动电阻设于保温箱内，其发出的热量集聚在保温箱内，再利用斯特林发电机将热能转化为电能回收利用；曳引机处于发电工况时，回收所产生的电能，然后通过控制器输送至蓄电池，曳引机处于电动工况时，调节并输送通过控制器输出的电能，至电梯的变频器；曳引机处于发电工况时，回收所产生的电能，然后通过控制器输送至超级电容，曳引机处于电动工况时，调节并输送通过控制器输出的电能，至电梯的变频器，但超级电容使用寿命较短，且回馈的电压将污染电网。

技术实现要素：

本发明提供一种能够实现负载平衡且能够对能量进行回收利用的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的方法与装置。

本发明采用的技术方案是：一种曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置，包括双向泵、电磁换向阀、蓄能器、电比例减压阀、溢流阀、单向阀、控制器和称重传感器；所述的双向泵的一端口通过第一管道与油箱连通，双向泵的另一端口通过第二管道与油箱连通，第二管道上设有单向阀，单向阀只允许液体从油箱流向双向泵；电磁换向阀的进油孔与第二管道连通，电磁换向阀的第一出油孔通过第三管道与油箱连通，第三管道上设有单向阀、蓄能器和溢流阀，单向阀位于电磁换向阀和蓄能器之间；所述的电磁换向阀的第二出油孔通过第四管道与第三管道连通，第四管道上设有单向阀，蓄能器和第四管道通过第五管道连接，第五管道上设有电磁比例减压阀，称重传感器、电磁比例减压阀及电磁换向阀分别与控制器连接。

上述的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置中，所述的第三管道与第二管道连通，连通处位于油箱和单向阀之间。

上述的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置中，第三管道上的溢流阀位于蓄能器和油箱之间，第四管道与第三管道的连通处位于蓄能器和溢流阀之间。

一种利用上述曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的方法，包括如下步骤：

1）将双向泵与曳引机连接；将承重传感器安装在轿厢上；

2）当轿厢内乘客较少上行时或当轿厢内乘客较多下行时，控制器接收称重传感器载荷信号及电梯运行信号，判断后向电磁换向阀输出换向信号，电磁换向阀得电后，控制压力流体流动方向，使其只能由双向泵端流向经第三管道流向蓄能器；蓄能器储存通过节流阀的压力流体，实现能量的回收；

当轿厢内乘客较少下行时或当轿厢内乘客较多上行时，控制器接收称重传感器载荷信号及电梯运行信号，判断后向电磁换向阀、电磁比例减压阀输出控制信号；电磁比例减压阀受控制器控制输出与负载成比例压力值的压力流体；电磁换向阀受控制器控制，使压力流体由电磁比例减压阀流向双向泵；双向泵受压力流体驱动，处于马达工况，与曳引机一同驱动负载，相对减少曳引机的负荷，实现回收能量的再利用及曳引机两端负载平衡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

1)本发明可以实现曳引驱动能量的回收利用，若应用于曳引驱动电梯，能降低其能耗，以现有电梯保有量计算，经济效果明显。

2)本发明可以平衡曳引机两端负载，在曳引能力相同的前提下，提高了电梯的额定载重量；降低曳引驱动单元容量以降低生产成本；减少曳引摩擦力需求以减轻轿厢自重和对重质量；减少轿厢自重和对重惯性负载，提高允用加速度及降低固有频率，有利于电梯的稳定运行。

附图说明

图1本发明的曳引电梯负载平衡及能量回收利用装置的结构图。

图2是本发明的曳引电梯负载平衡及能量回收利用装置使用时在电梯上的安装结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的作进一步描述。

如图1、2所示，本发明的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置，包括双向泵1、电磁换向阀5、蓄能器2、电比例减压阀4、溢流阀6、控制器9和称重传感器10；所述的双向泵1的一端口通过第一管道81与油箱8连通，另一端口通过第二管道82与油箱8连通，第二管道82上设有单向阀7，单向阀7只允许液体从油箱8流向双向泵1。电磁换向阀5的进油孔与第二管道82连通，电磁换向阀5的第一出油孔通过第三管道83与第二管道82连通，第三管道83与第二管道82的连接处位于单向阀7和油箱8之间。第三管道83上设有单向阀71、蓄能器2和溢流阀6，单向阀71位于电磁换向阀5和蓄能器2之间。所述的电磁换向阀5的第二出油孔通过第四管道84与第三管道83连通，第四管道84与第三管道83连处位于溢流阀6和蓄能器2之间；第四管道上设有单向阀72。蓄能器2和第四管道84通过第五管道85连接，连接处位于电磁换向阀5和单向阀72之间；第五管道85上设有电磁比例减压阀4。称重传感器10、电磁比例减压阀4及电磁换向阀5分别与控制器9连接。

一种曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的方法，包括如下过程：

1）将双向泵1与曳引机11的曳引轮连接，并使得双向泵1与曳引轮同轴；将承重传感器10安装在轿厢13上。

2）当轿厢13内乘客较少上行时，对重14的负载大于轿厢13的负载；或当轿厢13内乘客较多下行时，对重14的负载小于轿厢13的负载。曳引轮两端负载合力与运行方向一致，可以对外做功或回收能量。具体实施方法如下：双向泵1与曳引轮同轴，并同方向旋转，受负载合力驱动泵出压力流体，同时产生与负载合力方向相反的阻力，平衡曳引轮两端的作用力。控制器9接收称重传感器10载荷信号及电梯运行信号，判断后向电磁换向阀5输出换向信号，使其处于左阀位。电磁换向阀5得电后，控制压力流体流动方向，使其只能由双向泵1通过第三管道83流向蓄能器2。蓄能器2储存通过节流阀3的压力流体，实现能量的回收。

当轿厢13内乘客较少下行时，对重14的负载大于轿厢13的负载；或当轿厢内乘客较多上行时，对重14负载小于轿厢13的负载F_z＜F_j。曳引机11两端负载合力矩与运行方向相反，需要外部提供能量或回收能量的再利用。具体实施方法如下：再利用的能量由蓄能器2内的压力流体提供，通过节流阀3流向电磁比例减压阀4。控制器9接收称重传感器10的载荷信号及电梯运行信号，判断后向电磁换向阀5、电磁比例减压阀4输出控制信号。电磁比例减压阀4受控制器9控制输出与负载成比例压力值的压力流体。电磁换向阀5受控制器9控制处于右阀位，使压力流体由电磁比例减压阀4流向双向泵1。双向泵1受压力流体驱动，处于马达工况，与曳引机11一同驱动负载，相对减少曳引机11的负荷，实现回收能量的再利用及曳引机11两端负载平衡。

本发明所述装置回收的能量远大于再利用的能量时，在图1中，蓄能器2内流体压力达到上限值，多余的流体可通过溢流阀6流回油箱8以保护系统和保证曳引驱动设备正常运行。本发明装置回收的能量不足时，油箱8内经大气压力压入流体系统，经单向阀7压入双向泵1，保证本发明的曳引驱动设备负载平衡及能量回收利用的装置及曳引驱动设备正常运行。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参考上述实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。