电梯技术发展趋势及标准知识介绍课件.ppt
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1、电梯技术发展趋势与电梯标准基础知识,1,电梯技术发展趋势,概述与其他特种设备一样,电梯追求的目标是:安全,环保,节能,经济。电梯集机、电、光为一体,是一种较为复杂的机电产品,是一个工程系统。新技术在电梯上的应用前景十分广阔。,2,高效节能:大量采用变频技术、各型永磁同步无齿曳引机,并采用各种节能技术以提高效率,降低能耗;绿色环保:环保型低能耗、低噪声、无漏油、低电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯;更高速:上海金茂,9 m/s ;台北101大厦,16.8m/s;日本三菱研制成功 18m/s 的高速电梯(上海中心大厦) ;更安全:上行超速保护装置、防止意外移动装置、防夹指装置风险评估机制、GESR
2、s、功能安全;高科技、新材料、新工艺:可变速电梯;TWIN双子电梯;蓝牙技术无线组网;物联网;未来超导电力拖动技术和磁悬浮驱动技术在电梯上的应用,3,悬挂系统,目标:减少电动机的驱动力矩。,4,两个例子:,Aramid曳引绳及悬挂系统,5,蒂森克虏伯电梯公司开发,由Aramid曳引绳、Aramid曳引轮和Aramid曳引绳头组合等部分组成。Aramid绳是一种非金属绳,其材料为芳纶纤维,具有抗拉强度高、耐腐蚀、单位重量轻、有较强的耐火能力等特点,且其与专用的曳引轮使用会产生较大的摩擦力。,6,芳纶纤维,7,8,9,由于采用了高摩擦力的材料,使D/d从40:1 降低到21:1,大大降低了输出转矩
3、,减小了曳引机的体积、制造材料和电能的消耗。Aramid 绳的单位重量较钢丝绳大大降低,安装和维护更为方便,降低了安装维护的危险程度。Aramid 绳和轮都采用了非金属材料,且该绳柔性好,使系统有效降低震动的传递,减少轿厢的垂直震动;同时也降低了曳引绳和曳引轮运行时的噪音,提高了电梯乘用的舒适感。,10,Poly-V 曳引钢带,11,迅达电梯公司开发。钢带内部为12根细钢丝股,外覆橡胶或聚酯材料。,12,13,特点:减小了曳引轮和导向轮的直径,使曳引机的体积缩小,整体布置非常紧凑,节省空间;重量更轻,安装劳动力减低;降低电梯运行噪音;寿命更长。,14,新型传动技术,15,体积小、传动效率高、节
4、能环保、寿命长。机械传动效率可达90以上,相对同样提升力的蜗轮式曳引机节能3040,体积仅其一半;设计寿命超过2万h,正常运行l5年以上,免维护,全密封、无渗漏、无污染;变速比范围大;起动电流小(1.4Ie)可大大降低供电系统容量。但运行平稳性和噪声控制是其弱项。,行星齿轮传动,16,17,永磁同步曳引机,18,采用低转速、大功率特点的永磁同步电机技术,不需要中间减速器,电动机直接带曳引轮旋转。结构简单紧凑,机械传动效率得到提高,且能做到免维护或少维护。,19,摩擦带驱动绳轮系统,FUJITEC的TALON驱动系统:,20,21,防止打滑的发生轿厢轻量化减少对建筑物的载荷节能、环保 节省空间并
5、允许更灵活的布置形式更长的钢丝绳寿命,22,此外还有摩擦带驱动钢丝绳、滚轮驱动等传动系统,23,24,节能技术,节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略,鼓励、支持节能科学技术的研究、开发、示范和推广,促进节能技术创新与进步。 2009年5月1日起施行的修订版特种设备安全监察条例强调了特种设备节能降耗的要求,在特种设备设计、制造、使用、检验检测等环节,增加了有关特种设备节能管理的规定。 采用先进的科学技术和管理方法,有效降低电梯的能耗,提高电梯的运行能效,能够获得良好的社会和经济效益。,25,主要节能技术/措施:优化电梯系统;利用再生能源;加强能源管理;上
6、述的组合。,26,机械传统系统:在电梯参数和电力拖动类型相同的情况下,采用无齿轮传动比有齿轮传动的能耗低,因此,采用高效减速机构或无齿轮传动系统替代传统的有齿轮传动系统,可以提高电梯的能效。电力拖动系统:在电梯参数和机械传统系统相同的情况下,采用VVVF系统的电梯比ACVV系统和AC-2电梯的能耗低。因此,采用VVVF系统,可以提高电梯的能效。,在相同的测试方法下,每tkm的耗电量: AC-2:8.308.76 kWh ACVV:5.015.28 kWh VVVF有齿轮:1.673.46 kWh VVVF无齿轮:1.052.27 kWh(中国特种设备检检协会电梯能效评价指标与检测方法研究课题组
7、对全国10个城市不同型号电梯的检测数据统计),(1)优化电梯系统,27,重量平衡系统:电梯的平衡系数通常取4050。对于平均负载率较低的电梯,在保证安全运行的前提下,适当减少对重可以减少电梯的运行能耗。,28,控制系统:使用先进的控制系统和软件,通过智能控制、合理调度、减少电梯的启停次数等方式,可以有效地减少等待时间,提高运行效率,从而减少电梯的能耗。,其他:通过建筑物内电梯的交通流量分析来进行电梯配置、采用高能效的矩阵逆变器和直线电机、双轿厢系统,以及采用高能效轿厢照明等均可有效提高电梯的能效。,29,(2)利用再生能源,曳引电梯的电动机通常是工作在拖动耗电或制动发电的交替状态下。当电梯空载
8、或轻载下行及重载或满载上行时,电动机工作在电动状态下,此时是将电能转化为机械能。当电梯空载或轻载上行及重载或满载下行以及电梯平层前逐步减速时,电动机工作在发电制动状态下,此时是将机械能转化为电能。,30,就采用“交-直-交”变频拖动系统的电梯而言,当电动机工作在发电制动状态时,电梯运行中多余的机械能通过电动机和变频器转换成直流电储存在变频器直流回路的电容中,此时电容就好比是一个小水库,回送到电容中的电能越多,电容电压就越高,如不及时释放电容器储存的电能,就会产生过压故障,电梯无法正常运行。为防止出现这种情况,通常采用制动电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过电压,但电阻耗能不仅降低了系统的效
9、率,电阻产生的大量热量还劣化了电梯控制柜周边的环境。,31,采用制动电能回馈装置,可以将电容中多余的电能转变为与电网同频率、同相位、同幅值的交流电能回送给电网,并达到抑制电容电压的目的,既节约了电能,又避免了大功率电阻耗电发热,大大改善了电梯控制系统的运行环境。,32,采用超级电容的电梯节能装置,近年来得到了关注和深入研究。比较先进的能量回收电梯,采用电能回馈技术,电梯机械能由电机转成电能,通过整流电路直接回馈到电网。由于电梯运行时的功率变化幅度很大,因而会对电网造成较大冲击,尤其是能量回馈时,对用户配电系统造成较大扰动,危害电力系统安全运行。另外,由电机发出的电能经过变频驱动电路处理己经是直
10、流电,该电能通过整流电路转换为交流电送电网,通常认为其效率较直流电形式直接储存方式为低。,33,采用超级电容技术,即在整流器与逆变器之间的直流母线上加挂一个带有双向DC/DC电路的超级电容储能装置,在电动机制动状态可以高效率地吸收回馈能量,在电动机电动状态则可将吸收的能量供电动机使用,从而既可达到节能目的,又可以平衡功率、减少对电网的冲击。但是,由于超级电容在电梯上的运用还存在着能量密度仍不够高、均压问题尚难解决以及性价比优势不足等方面的问题,目前还处在进一步的研究中。,34,(3)加强能源管理,如开展电梯节能监管,建立电梯能效市场准入制度;加强电梯日常使用能源管理,在电梯上装设电能测量装置以
11、测量系统的电压、电流、总功率因数、用电量、功率和最大用电需求量,及时监控电梯的能耗;采用非繁忙时段使电梯处于待机备用状态、闲置轿厢通风装置自动关闭、系统休眠等措施;等等。,35,功能安全,功能安全+上述新技术的组合运用 性能卓越,节能高效的电梯产品,36,电梯标准基础知识,1 几个概念 2 ISO电梯标准介绍 3 欧盟电梯标准介绍 4 美国ASME电梯标准介绍 5 我国电梯标准介绍,37,1 几个概念,(1)法规: 由权力机构通过的有约束力的法律性文件。(ISO/IEC指南2标准化和相关活动的通用词汇; GB/T 20000.1标准化工作指南第1部分:标准化和相关活动的通用词汇),38,“法律
12、法规”,我国通称的“法律法规”,指我国现行有效的法律、法律解释、行政法规、地方法规、部门规章、地方规章及其他规范性文件,以及对法律法规的修改和补充。起到明示、指引、教育、预防、校正、强制等作用。,39,宪法:具有最高的法律效力,一切法律、行政法规、地方性法规、规章都不得同宪法相抵触。法律:国家制定或认可的,由国家强制力保证实施的,以规定当事人权利和义务为内容的具有普遍约束力的社会规范。全国人民代表大会或其常务委员会制定,国家主席签署主席令予以发布。效力高于行政法规、地方性法规、规章。,40,行政法规:国务院根据全国人大常委会以及法律的授权,制订并颁布的具有法律约束力的规范性文件。国务院组织起草
13、,国务院常务委员会审议,或者由国务院审批,总理签署国务院令后公布施行。一般有条例、办法、实施细则、规定等形式。其地位仅次于法律,效力高于地方性法规、规章。,地方性法规:地方(指各省、自治区、直辖市和较大的市)人大常委会批准,地方行政首脑签署后发布实施。效力高于本级和下级地方政府规章。,如浙江省特种设备安全管理条例、鞍山市特种设备安全监察条例等等,41,部门规章:国务院部门组织起草,经部务会议或者委员会会议决定,本部门首长签署命令予以公布。仅在本部门的权限范围内有效。,地方政府规章:由省、自治区、直辖市和较大的市的人民政府组织起草,经政府常务会议或者全体会议决定,省长、自治区主席、市长签署命令予
14、以公布。仅在本行政区域内有效。省、自治区、直辖市的人民政府制定的规章效力高于本行政区域内的较大的市的人民政府制定的规章。,如北京市电梯安全监督管理办法,42,(2)技术法规 规定技术要求的法规,它或者直接规定技术要求,或者通过引用标准、技术规范或规程来规定技术要求,或者将标准、技术规范、或规程的内容纳入法规中。(ISO/IEC指南2)按照WTO/TBT协议,技术法规是指“强制执行的规定产品特性或其有关加工和生产方法,包括适用的管理规定的文件。技术法规也可以包括或专门规定用于产品、加工或生产方法的术语、符号、包装、标志或标签要求。”,43,技术法规( Technical Regulations
15、),随着科学技术的不断发展,人民生活水平的日益提高,法规的执行越来越多地涉及到技术问题,于是出现了规定技术要求的法规“技术法规”。技术法规是保障国家安全、防止欺骗、保障人身健康和安全、保护动植物和环境的重要法律形式,它规定了最基本的技术要求和管理措施,是普遍性法律的支撑和延伸,为实现法律目标提供了具体的方法和途径。,44,市场经济体制国家技术法规的共同特点,限于安全、健康和环保的要求:主要针对国家安全、防止欺骗、保护人身健康和安全、保护动植物和环境的技术要求来制定技术法规,对于其他方面不制定技术法规,而由社会或市场参与者制定或选择所需技术要求。这种模式体现了政府对国家和公共利益负责的态度,而在
16、生产经营活动上给予市场较大的灵活度。这与WTO/TBT协议的原则是相一致的。,45,技术法规的内容趋向基本要求:各国技术法规的制定趋向于仅规定基本要求,关于技术细节的规定通过引用标准或委托标准机构制定标准并加以引用来实现。这样法规机构减轻了自身的立法负担,同时避免了与标准机构的重复劳动而造成的人财物浪费,更重要的是标准作为公认的技术准则被法规纳入,提高了法规的权威性和操作性。,46,技术法规与标准和合格评定程序紧密结合:表现为技术法规往往依靠适用的标准作为法规符合性评定的尺度;技术法规往往依靠相应的合格评定程序完成法规符合性评定。 制定技术法规通常将基本要求、标准和合格评定程序通盘考虑,基本要
17、求是技术法规的核心,标准作为基本要求的细化和符合基本要求的途径,合格评定程序则对符合基本要求予以证明。这三者在技术法规中形成有机整体,互相补充和支持,提高了技术法规的可操作性可实施性。,47,技术法规分布在法规体系的不同层次:技术法规分布在该国的各层次法规中,从国家法律到地方法规,从政府内阁行政法规到各部门的规章,都有涉及技术内容的规定。在法律层面规定的技术内容较原则,行政法规、规章所规定的内容则逐渐细化。例如,美国的联邦法律和各州的法律,日本法律、政令、省令,德国法律、政府部门行政规章中都有技术法规。,48,技术法规在内容上较为专业:规定产品(包括信息交换、服务)特性和加工工艺,需要具备专业
18、技术知识的专家参与立法,在执法中需要专业技术机构作为支撑,仅靠一般的执法机构是不够的。,国家质检总局WTO/TBT协定咨询点将政府制定发布并必须执行的技术文件都归属于技术法规。例如特种设备安全监察条例授权制定的安全技术规范,即可视为典型的“技术法规”。,49,(3)标准ISO/IEC指南2:为了在一定范围内获得最佳秩序,经协商一致制定并由公认机构批准,共同使用的和重复使用的一种规范性文件。(GB/T 20000.1标准化工作指南第1部分:标准化和相关活动的通用词汇已将此定义引入)WTO/TBT协议:由公认机构批准,供通用或反复使用,为产品或相关加工和生产方法规定规则、指南或特性的非强制执行文件
19、。,50,技术法规与标准的异同和相互关系,标准是追究民事责任的基础。例如我国的产品质量法规定:生产者应当对生产的产品质量负责;产品质量应当不存在危及人身、财产安全的不合理危险,有保障人体健康和人身、财产安全的国家标准、行业标准的,应当符合该标准;因产品存在缺陷造成人身、缺陷产品以外的其他财产损害的,生产者应当承担赔偿责任。该法所称缺陷,是指产品存在危及人身、他人财产安全的不合理的危险;产品有保障人体健康和人身、财产安全的国家标准、行业标准的,是指不符合该标准。,51,技术法规是追究行政责任的基础。民事责任追究制度虽然越来越完善,但都是事后追究,对一些社会难以承受的灾难性事故,必须由政府干预,进
20、行预防性管理,但这种干预是最低限度的,而政府也不能因这种干预背上难以预测的连带产品责任。制定并实施技术法规的目的,是政府通过技术手段,对涉及国家安全、防止欺诈、保护人身健康或安全、保护动物植物的生命和健康、保护环境等事项进行行政管理。这些方面往往仅靠民事机制不能解决,或事后已经造成不可接受的社会损失。,52,技术法规与标准的范围不同。技术法规涉及范围比标准少,其要求是最低限度的基本要求;而标准则可以非常广泛和详细,涉及人类社会生活的方方面面。技术法规与标准都是对特定事物的技术要求描述,应当协调一致而不能相互矛盾,否则将导致无所适从。从减轻立法成本来看,技术法规也应采用标准中成熟的技术规定。,5
21、3,在市场经济体制国家,标准是自愿(非强制)执行的,而技术法规是强制执行的。标准一旦被法规引用,被引用的部分或条款才具有与法规相同的法律地位。【贸易技术壁垒协定(WTO/TBT协定)中译本前言中指出“我国的强制性国家标准就是WTO/TBT协定所指的技术法规,它在作用、性质、内涵和定义上与WTO/TBT协定中的技术法规是一致。”因此,我国的强制性标准具有技术法规和标准的双重特性。】,54,2 ISO电梯标准介绍,ISO简介ISO电梯标准,55,(1)ISO简介,随着国际贸易和科技文化交流的不断扩大,特别是贸易全球化、经济集团化和高新技术的迅猛发展,对国际标准的需求日益增长。采用国际标准已成为全球
22、普遍发展的趋势,积极采用国际标准、实现标准趋同,已成为一种世界潮流。,56,C国际标准化组织ISO是世界各国标准化团体的联合会,目前有163个成员国(团体)。 C ISO是一个非政府间组织,始建于1947年。其前身是国家标准化协会国际联合会ISA。,International Organization for Standardization,International Federation of the National Standardizing Associations,57,三种成员,成员团体,通讯成员,捐助成员,58,组织结构,59,ISO的宗旨是开展世界性标准化活动和相关活动,促进国
23、际贸易和服务的交流,推动全球文化、科学、技术和经济的合作。自1947年至今,已出版国际标准约17000多个,几乎涉及所有贸易活动的内容,如农业、建筑、机械工程、医疗器械以及多媒体用的视频数字编码等。,60,C国际标准的制定工作通常由ISO的技术委员会(TC)完成。各成员团体若对某技术委员会确定的项目感兴趣,均有权参加该委员会的工作。技术委员会由各相关专业的专家组成,专家总数达3万之众。,61,根据工作需要,每个技术委员会可以设立若干分技术委员会(SC),TC和SC下面还可以设立若干工作组(WG)。目前,ISO大约有3000个技术工作组,每年约有5000个技术专家在参与制定国际标准。我国共有30
24、0多个标准化技术委员会与ISO和IEC的技术委员会相对应。,62,TC178:Lifts, escalators and moving walks,CISO/TC178技术委员会成立于1979年,是专门研究垂直、倾斜和水平运送人和货物设备国际标准的技术委员会(不包括连续机械搬运设备和矿井提升机),其秘书处设在法国标准化协会(AFNOR),主要承担电梯、杂物电梯、自动扶梯和自动人行道及类似设备安全标准的制定、比较和研究。,63,TC178的组成,ISO/TC178技术委员会的成员国目前为53个。其中参加国共26个(参加国称为P成员国Participating countries,对国际标准审议有
25、投票权),还有27个观察国(观察国称为O成员国Observer countries,可参加讨论但无投票表决权)。 我国于1985年开始参加了ISO/TC178技术委员会,是P成员国。,64,TC178的工作组(WG),65,C目前ISO/TC178的主要工作目标是为全球所使用的电梯、自动扶梯和自动人行道制定一个共同的安全水平,即通过使用风险评价技术,达到ISO/TC178制定的电梯基本安全要求;而对电梯、自动扶梯和自动人行道的设计材料和制造工艺不严加限制。这种方法是为了促进技术创新和消除贸易壁垒。,66,(2)ISO电梯标准,ISO最早于上世纪70年代出版了ISO4190标准,规定了允许电梯安
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