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十三五規劃期間電梯行業科技總體發展重點探討

來源: 電梯招聘網 發布時間:2019-09-03 11:40:01瀏覽次數:325次

  電梯進入中國市場已有100多年的歷史,國民經濟的持續增長、房地產行業的快速發展、城鎮化水平的不斷提高,促進了我國電梯產業的蓬勃發展。目前,我國已成為全球最大的電梯制造國、銷售國以及使用國,也由早期對進口電梯進行銷售、安裝、維修保養,發展到如今能夠獨立研制和生產,我國電梯產業獲得了前所未有的發展。電梯作為數量最多的特種設備,研究電梯行業科技發展方向,充分發揮科技進步在全面提升電梯質量及電梯安全方面的作用,對促進經濟社會發展具有十分重要的意義。

  1 、我國電梯行業發展現狀

  電梯已成為現代樓宇中不可或缺的交通運輸工具。近40年來,伴隨著中國改革開放政策的實施,以及房地產市場的快速發展,中國電梯行業高速發展,行業規模不斷擴大,技術水平、制造能力、維保能力、企業經營能力顯著提高。中國已經連續多年保持著世界最大的電梯制造國( 年生產臺數)、最大的電梯市場( 年新裝臺數)、最大的電梯出口國( 年出口臺數)、最大的電梯使用國( 總保有臺數)的地位。截至2017年底,我國電梯總量達562.7萬臺, 占世界總保有量的30%,電梯行業年產值達3000多億。

  中國電梯市場如此之大,使世界各大電梯企業也紛紛將自己擁有的最新技術投向中國市場,我國電梯產品格局發生了明顯變化:永磁同步電梯已全面普及,世界上最新技術、最高速度、最新形式的電梯基本也在中國最早面世和使用。我國電梯市場基本是世界電梯市場的代表和縮影,反映了世界最新電梯技術的發展狀況。

  隨著我國“一帶一路”倡議的提出,中國電梯出口量也相當可觀,“中國制造”正走向世界。但是,隨著中國經濟“告別高速增長、轉向高質量發展”,中國電梯行業發展也進入瓶頸期。中國電梯行業產能過剩,價格戰愈演愈烈,進而帶來了產品質量、安裝質量、維保質量下降等一系列隱患,影響了電梯行業的健康發展。阻礙電梯行業進一步發展的瓶頸問題凸顯出來,例如:原創性技術創新不足,尤其革命性技術創新缺失;惡性競爭導致產品和服務質量下降,影響電梯安全;如何讓民族品牌做大做強。

  2、 電梯技術未來發展趨勢

  電梯行業隨著城市化進程的推進地位越來越重要,電梯使用頻率也越來越高,安全、快速、舒適、智能等無疑是未來電梯技術發展的趨勢。

  2.1 安全性能將不斷提高

  電梯是數量最多的特種設備,電梯安全是國家安全生產和公共安全的重要組成部分。為預防及減少電梯事故的發生,無論是從國家法規和標準層面,還是從技術和管理角度都對電梯安全提供了有力保障。GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》第1號修改單、TSG T7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則》第2號修改單的制定,從國家標準和行業標準層面提高了對電梯安全性的要求,加強了對電梯使用的準入關。新技術的應用也使電梯運行更加安全可靠,電梯的安全性能將不斷提高。

  2.2 超高速電梯

  電梯速度之最的競爭非常激烈,電梯運行速度屢創新紀錄。電梯速度對電梯技術制高點具有標志作用,是衡量電梯技術水平的重要標志。超高速電梯的發展將是電梯行業發展的必然趨勢。

  2.3 控制系統更加智能化

  新型控制系統、人工智能系統以及新的電氣元件等技術的應用,將使電梯控制系統更加智能化?;趶姶蟮挠嬎銠C軟硬件資源的各類電梯人工智能群控系統,包括基于專家系統的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計算機圖像監控的群控、基于神經網絡控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等,將能適應電梯運輸的不確定性、控制目標的多樣性、非線性表現等動態特性,使電梯控制系統更加高效、智能。隨著智能建筑的發展,電梯智能群控系統將能與智能樓宇控制系統結合形成完整的智能系統。

  2.4 更加節能環保

  十九大的勝利召開將節能環保提到了一個前所未有的高度。國務院《關于“十三五”節能減排實施方案的通知》( 國發〔2016〕74 號) 第3章第13條明確指出要

  “開展電梯能效測試與評價,在確保安全的前提下鼓勵永磁同步電機、變頻調速、能量反饋等節能技術的應用”。電梯節能環保將成為一個永恒的課題。

  2.5 無纜電梯

  直線電動機及磁懸浮技術的發展使無纜式電梯成為可能,勢必引起電梯行業產生一次新的變革。新型的磁懸浮電梯通過磁力使轎廂與導軌“零接觸”,運行時安靜、舒適,還可以達到傳統電梯無法實現的高速。德國蒂森克虜伯電梯在2014年底首次發布MULTI 水平移動的無纜電梯系統設計概念。2017年6月22 日,該產品在蒂森克虜伯電梯羅特魏爾試驗塔內成功運行。MULTI 可從水平及垂直方向運行,允許多臺轎廂在同一個井道內循環運行,將候梯時間縮短在15 ~30s之間,將單個井道的運輸能力提升50%,建筑內的電梯井道也可消減高達50%,極大提升了建筑物在高度、形狀、用途等方面的設計自由度。雖然目前裝置費用是纜繩電梯的3~5 倍,在短期內很難普及,但諸多優點勢必成為未來電梯發展的趨勢。

  3、 電梯行業科技發展重點

  3.1 電梯行業科技總體發展重點

  根據電梯行業發展中存在的問題及電梯發展趨勢,結合《中國制造2025》發展規劃、《“十三五”國家科技創新規劃》以及《質檢科技創新“十三五”規劃》,預計電梯行業科技發展仍然是以電梯本質安全和質量提升為重點,通過基礎理論研究、重大共性關鍵技術攻克、

  科技成果轉化等全鏈條模式,推動我國電梯行業整體技術進步,構造構建我國電梯智能監測和風險管控技術體系,保障電梯安全運行,降低電梯故障率和事故率。

  3.2 電梯科技重要攻關方向

  縱觀電梯行業發展現狀及電梯發展趨勢, 預計“十三五”規劃期間電梯重點科技攻關方向如下。

  (1) 適應高層和超高層建筑的超高速電梯技術。目前建筑業已經能建成1000m 以上甚至更高建筑,而擔負垂直運輸任務的超高速電梯技術成為了發展瓶頸。超高速電梯涉及超大容量電動機、曳引懸掛系統、高精度導軌、高性能微處理、減震降噪技術、智能減震滾輪導靴、轎廂氣壓緩解等技術研究,將成為超高速電梯發展的關鍵技術。

  (2) 多轎廂技術。傳統的有井道電梯,每個井道內僅一臺轎廂運行。對高層和超高層建筑而言、存在運輸效率低、候梯時間長、井道空間利用率低等問題。多轎廂電梯包括雙層轎廂電梯、雙轎廂電梯、環形電梯、分叉環形電梯和梭形電梯等。

  (3) 基于直線電機和磁懸浮技術的無纜式電梯技術。傳統的曳引式電梯由于受曳引繩和電梯的限制,通常只用于垂直運輸,基于直線電機和磁懸浮技術的無纜式電梯,去除了傳統電梯的鋼纜、曳引機、配重、限速器、導向輪、配重輪等復雜的機械設備,可實現井道中運行多臺轎廂的布置方式,甚至突破了傳統的垂直運行,可以縱橫交叉運行到建筑物的預定位置,可大大提升電梯和井道的使用效率。

  (4) 新材料在懸掛曳引媒介中應用技術。對于高層及超高層建筑,傳統的曳引鋼絲繩面臨自身重量和抗拉強度的問題。復合鋼帶和裹塑鋼絲繩的使用能夠減小曳引輪和導向輪的直徑,從而使曳引輪的體積減小,使電梯整體布置更加緊湊,節省空間。非金屬懸掛繩( 帶) 和非金屬曳引輪的應用,大大提高繩和輪之間的摩擦系數,使曳引輪的直徑減小,減低電梯曳引機轉矩要求,可以減少曳引機的體積,降低曳引機制造的材料消耗。另外,非金屬材料具有良好的吸震性能,能夠有效降低曳引機運行震動向轎廂的傳遞,以及曳引繩和曳引輪運行時的噪音。在保證安全的前提下,懸掛曳引媒介新材料的研發和應用,將進一步使曳引輪使用壽命提高,并降低系統成本。

  (5) 電梯物聯網技術。物聯網技術作為新一代信息技術的典型代表,是互聯網技術、傳感器技術、射頻識別技術的深度融合,得到了蓬勃的發展和廣泛的應用。電梯物聯網是物聯網技術在電梯行業的應用,它集成了電梯控制技術、信息化感知技術、網絡通訊技術、計算機應用技術等,利用物聯網技術將電梯監察、維保管理、使用管理、安全預警、應急處置、人性化服務乃至檢驗模式進行有機整合,實現電梯與用戶、物業管理單位、維保單位、制造單位、檢驗機構和監察機構的信息和數據互換。通過電梯物聯網技術,將建立電梯動態監測、應急處置、風險預警、統計分析、公共服務、質量評價的綜合管理系統,創立電梯科學監管長效機制。電梯物聯網技術是現代信息技術與電梯傳統產業的全面融合,必將影響電梯行業的深遠發展。

  (6) 電梯安全性及可靠性關鍵技術。我國電梯品牌眾多,產品和安裝質量良莠不齊,電梯維護與管理不到位;同時隨著電梯使用時間增加,電氣部件、機械裝置進一步磨損、老化,電梯可靠性下降、故障率增加,電梯使用安全及可靠性運行成為社會關注的焦點。如何及時發現和消除安全隱患,電梯關鍵部件可靠性及測試技術研究十分重要。電梯關鍵部件可靠性研究包括:新型曳引系統制動器、安全鉗等部件動力學建模、數模仿真、可靠性評價、失效機理研究;永磁同步電機制動器制動性能、永磁同步材料的退磁失效等;門機門鎖、機械導向裝置的可靠性;自動扶梯及自動人行道的附加制動器可靠性研究等。關鍵部件測試技術研究包括:電梯電氣控制系統( 或軟故障) 檢測與預判技術研究;高速電梯無載荷情況下制動器及安全鉗性能測試技術研究;大負載電梯的制動器及安全鉗性能測試技術研究;大提升高度的自動扶梯制動器和附加制動器性能測試技術研究;電梯的使用壽命評價( 或報廢技術鑒定、經濟壽命) 技術研究。

  (7) 節能環保技術。電梯節能關鍵是基于機、電傳動技術的進步。永磁同步曳引機的普遍使用已經大幅提高了電梯節能效率,但電梯節能還有很大提升空間。一是可推廣應用能量反饋技術,逐步取消“制動電阻”。目前在用大部分中低速電梯還帶“制動電阻”,現有條件可采用“能量反饋單元”“雙PWM 變頻系統”“矩陣式變頻器”,不僅回收了制動能量,還改善了電網的功率因數和諧波污染,降低了機房工作溫度和噪聲。二是可應用超級大電容等儲能元件。早幾年已有實用的案例,節能效果好,但因體積大、價格貴,沒能大量推廣。近年出現的一種新型石墨烯鋰離子超級大電容,已經通過產品鑒定。單體容量17000F,功率密度8kW/kg, 應組織應用研究。三是開展清潔能源在電梯上的應用研究。屋頂太陽能( 包括風能) 組成區域微電網,可作為電梯的補充能源,但屋頂太陽能電池板占地較大,難以推廣。這些年出現的薄膜太陽能電池,可鋪設在屋面、墻面簾面,有足夠的光照面積,可產生一定的能量。將超級大電容和石墨烯電池組成儲能元件,這一塊技術已經相當成熟,但在電梯上如何應用,需要找到合理經濟的解決方案。

  4、 結語

  為確保電梯安全運行,推動電梯行業整體技術進步,電梯從業人員有必要把握電梯行業發展重點及科技攻關方向,以促進我國電梯研發和制造技術盡快從跟跑階段向并跑、領跑轉變。

  本文來源:《中國電梯》 作者:楊靜  原標題:“十三五”規劃期間電梯行業科技發展方向探討,本文網站轉載發布僅為知識傳播,侵權請聯系刪除!

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