1. 基本情况
2015年,全国电梯行业产量为76万台,同比增长6.1%,告别连续5年保持 10%以上高速增长。主要因国内地产行业去库存,导致对电梯需求大幅减少,此外,2015年电梯事故频发也加剧了电梯行业的萎缩。截止2015年年底,我国电梯保有量高达425万台。
数据来源:中国电梯协会
2 在电梯行业应用
电梯分为客梯、货梯、自动扶梯、观光梯、自动人行道、液压梯。总的来说分为客梯和货梯,但是根据曳引机来区分的话,可以分为有齿轮异步电梯和无齿轮同步电梯。
电梯主要的部件由曳引机、控制器、变频驱动器组成。以前主要的电梯是双速梯,舒适感比较差、耗能大等特点。由于变频器在电梯上的使用具有良好的舒适感,节省能源,减少维护等特点,所以推动了变频器在电梯行业上的应用。
在电梯行业,变频器的基本要求为:调速精度高;调速范围宽;抗负载冲击能力强;电机低速输出转矩大;响应速度快。变频器在电梯上应用的效果非常明显,主要是表现在改善运行状态,使运行更加平稳,安全、节约维修费用上。
电梯耗电量巨大,是高层建筑最大能耗设备之一。据中国电梯协会估计,我国平均每部电梯每天耗电量约40kW/h,约占整个建筑能耗的5%。
曳引机是电梯的心脏,在经历了行星齿轮传动、斜齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等技术的更新换代之后,上世纪九十年代末出现的永磁同步曳引机以其体积小、损耗低、效率高等优点,已发展成为新型曳引机的主流机型,并占据了市场主流地位。
从产品特性来看,电梯制造行业应用的自动化产品主要以专用控制器、PLC和变频器为主,HMI及伺服运动控制产品则很少会用到。而数变频器在电梯行业的应用最为成熟,主要是应用于提升及门机上。目前业内主流厂商自行生产的变频器台套数占总的45.2%。另外,除一些主流厂商外还有一些制造电梯专用控制器厂商如汇川生产的一体化控制器,将电梯控制与电机驱动有机结合在一起,目前在电梯厂商中较受欢迎。
2.1在垂直电梯上的应用
目前我国在用电梯的电气驱动系统一般采用交流调频调压调速方式,其调速性能远远高于原来的交流调速方式。但是,这种调速方式也存在一个缺陷,当电梯空载上行或满载下行时,电动机由电动状态转为发电状态,电动机发出的交流电通过变频器的逆变电路转换成直流电叠加在变频器的中间直流电路上,造成直流母线电压过高。各生产厂家通常的解决方法是在变频器的中间直流电路上安装制动单元和放电电阻。这样,这部分电能通过放电电阻转换为热能散发到电梯机房里,致使环境温度过高后再通过安装空调的方式来给机房降温,造成电能双重双向浪费。
随着技术的不断发展,通过给电梯加装能量回馈制动单元,可以将这部分电能充分加以再利用,既节约了能源,也降低费用。其原理是:当电梯空载上行或满载下行时,把电动机处于发电状态时叠加在变频器的中间直流电路上的电能,通过能量回馈制动单元逆变成与供电电网相同的正弦50Hz交流电,反馈给电网,以达到节能的目的。
实践证明,通过给电梯加装能量回馈制动单元的方式对电梯进行节能改造,可节能25%左右,一般1-2年可完全收回改造成本。
2.2在扶梯上的应用
目前,国内安装的自动扶梯多采用单速交流电机作为主机,链轮链条式传动,梯级额定速度大多为0.5m/s。这种扶梯即使在无乘客使用时仍以额定速度运行,具有耗能大、机械磨损严重、使用寿命低等缺点。下面将针对这种电梯的不足之处提出具体节能方案。
在不对扶梯的正常使用产生任何负面影响的前提下,引入无速度传感器矢量变频调速的概念。即变频器根据传感器产生的信号,在有人乘坐时,扶梯以原有速度运行(50Hz);当无人时,扶梯减速到低速或停止运行。对于客用自动扶梯,一般使用高峰期出现在下午及晚间时段,其余时段使用率较低,具有相当节能空间。
目前市面上许多专用的电梯变频器,可很好地解决这一问题。在扶梯上增设变频装置,扶梯开始运行时通过变频器启动,当扶梯达到100%(0.5m/s)额定速度运行后,如无乘客乘梯,扶梯由100%额定速度自动降为20%(0.1m/s)速度爬行(如扶梯在20%速度下运行很长一段时间仍无人乘梯,则扶梯会自动平缓地停梯待命,该功能可自行设定)。如安装在扶梯出入口处的传感器检测到有乘客乘梯,则扶梯速度马上平缓地升至100%额定速度,如乘客继续进入扶梯,扶梯将一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内扶梯入口处的传感器没再检测到有乘客进入扶梯,则扶梯将自动转至爬行速度运行。
电机的电路上都加装了“市电”、“节电”接触器,这样可以有“自动”、“手动”两种工作模式选择:手动模式下,变频器不工作,整套系统手动起停、工频运行;自动模式下,电机由变频器直接拖动,变频运行。当出现故障,系统自动切换到工频运行。
变频器在电梯行业的市场竞争可以说是最激烈的。几乎所有外资厂商和绝大部分国产厂商都有电梯变频器产品销售。目前用得较多的变频器为汇川、西门子、安川、艾默生、新时达等公司生产的电梯专用型产品。
3 2011-2015年市场规模
2015年,中国电梯行业低压变频器市场规模为21.2亿元,同比下滑3.6%,近五年来首现负增长,主要受地产去库存、电梯产能过剩和安全事故频发等因素的影响。
电梯行业主要应用品牌有:外资有艾默生、安川、富士等;国产如汇川、新时达。
数据来源:中自集团研究部
4 电梯行业市场前景
积极因素:
与地产新增需求放缓形成对比的是,电梯销售在轨道交通、保障房和旧梯改造更新几个应用领域呈现需求向好的态势。“十三五”规划,我国轨道交通建设超过500公里,电梯作为配套设施,对电梯的需求量将会增加。在地产行业不景气背景下,政府采购量呈现稳中有增的趋势,采购项目领域也较为广泛如保障房、轨道交通、政府机关、医院等。
2015年我国电梯保有量超过400万台,保有量的迅速扩大,有赶超欧美之势,一方面说明国内电梯市场成为全球最具增长活力的市场,另一方面也意味着随着国内电梯数量的迅速扩张,电梯维保业务这一过去被忽视的后市场将逐渐显示出其巨大的市场规模。
消极因素:
地产行业因去库存,对电梯采购量减少,此外,近年来的电梯事故频发对电梯行业更是雪上加霜。
目前电梯仅是标准产品自动化生产,对个性化、小批量、多品种的需求难以满足。
5 相关政策
2016年1月1日,《特种设备安全法》正式实施,该法要求电梯的安装、改造、修理,必须由电梯制造单位或其委托的依照本法取得相应许可的单位进行。电梯制造单位委托其他单位进行电梯安装、改造、修理的,应当对其安装、改造、修理进行安全指导和监控,并安装安全技术规范的要求进行校验和调试,电梯制造单位对电梯安全性能负责。
中国国家质检总局批准发布的《电梯型式试验规则》(TSGT7007-2016)、GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第1号修改单于2016年7月1日实施。该法增加和提高层门强度要求、轿厢内开门限制装置、对短接门锁回路行为的监测功能、防止轿厢意外移动的保护装置(UCMP)和自动扶梯主驱动链保护功能等方面要求。
国家标准委发布GB/T31821-2015《电梯主要部件报废技术条件》国家标准,该新标准于2016年2月1日正式实施,规定安全保护装置、紧急救援装置、井道安全门和活板门、驱动主机、轿厢、层门和轿门、电气控制装置等13相对电梯安全运行影响较大的电梯主要部件报废技术条件。