浅谈液压电梯的特点及其发展
摘 要：因液压电梯运行平稳、舒适、低噪音、井道利用率高等优点，近几年在商场、办公楼、停车场、车站与机场等公共场合广泛使用。基于此，本文首先概述了液压电梯，对液压电梯的特点及其优缺点以及液压电梯的发展进行了论述分析。
关键词：液压电梯；特点；发展概况；控制方法；发展现状；发展趋势
一、液压电梯的概述
液压电梯是依靠液压驱动的电梯。液压电梯是通过液压动力源，把液压油压入油缸使柱塞作直线运动，直接或通过钢丝绳间接地使轿厢运动的电梯。液压电梯是机、电、电子、液压一体化的产品，由下列相对独立但又相互联系配合的系统组成。泵站系统、液压系统、导向系统、轿厢、门系统、电气控制系统、安全保护系统。
二、液压电梯的特点及其优缺点
1、液压电梯的特点。（1）液压传动的特点。液压电梯主要依靠液压传动，是利用密封工作容积内液体的压力能来完成由原动机向工作机构进行能量或动力的传递或转换，工作介质是液压油，一般有密度、可压缩性、粘度等参数来描述。温度对粘度影响很大，当油液温度上升时，粘度显著下降。通常在温度高，使用频繁的场合使用粘度高的液压油；运动速度高，采用粘度低的液压油。（2）液压电梯的驱动调速特点。液压电梯的速度控制实际上是液压系统的流量控制。液压系统的流量控制理论上有两种基本方式，容积调速控制和节流调速控制。容积调速利用变量泵对进入液压缸的流量进行控制，从而达到对电梯运行速度进行无级调速的系统。容积调速具有功率损耗小，效率高，系统发热少等优点，也存在早期调速精度低，系统响应慢，调速系统相对复杂的缺点。节流调速是利用节流的方法来调节主油路和旁油路两条并联油路的相对液阻，把节流阀串联在液压泵与执行元件之间，此时必须在液压泵与节流阀之间并联一溢流阀。调节节流阀，可使进入液压缸的流量改变，由于定量泵供油，多余的油液必须从溢流阀溢出。这样，节流阀才能达到调节液压缸速度的目的。节流调速是液压电梯中广泛应用、技术最成熟的流量控制系统。
2、液压电梯的优缺点。（1）优点。安装方便：机房在井道底部附近，少了曳引机、控制柜、对重的吊装和安装。应急操作方便：在停电和其他异常情况下，使用紧急操作下降阀和手动泵。提高建筑物有效利用空间：多数无平衡重，井道截面积较小。改善建筑物受力状况：大多数对建筑结构不施加垂直压力，主要的垂直载荷通过油缸作用在建筑物地基上，对井道承重强度要求降低。结构紧凑：在主参数相同情况下，比曳引电梯体积重量小。机房位置灵活：泵站与油缸管路连接。适用于大载重：对于多层大载重货梯，液压电梯具有明显优越性，成本低。适用于危险场合：直顶液压电梯无钢丝绳滑轮和安全钳，不会产生火花，可用于易爆危险场合。（2）缺点。提升高度小：由于输入功率控制及结构条件限制，一般速度在1.0m/s以下，提升高度在40m以内。输入功率大：如无平衡重系统，液压电梯电机功率为曳引电梯功率的2.5-3倍，配电容量相应增大，虽然电机只在上行工作，但能量消耗至少为同等曳引电梯的2倍左右。温度及载荷的变化对起制动有影响，動态速度随环境变化，增加控制难度。由于油温变化和泄露等因素，轿厢较长时间停站会产生下沉，因此需要采取措施防止轿厢沉降。
三、液压电梯的发展概况
液压电梯的发展可以追溯到19世纪60年代。1845年，威廉？汤姆逊制造了世界上第一台水力液压电梯。后来伴随着电气技术的发展，电动机驱动的强制和曳引电梯应运而生。二战后，液压技术的发展使得液压电梯的突飞猛进，尤其在欧美等发达国家使用比较普遍，液压电梯生产安装量居首位。
现代液压电梯发展迅速，在市场上成熟并得到应用的电梯液压技术有以下形式：电磁开关集成流量控制阀控制系统，电液比例集成流量阀控制系统，VVVVF变频变压控制系统。阀控和液压技术欧洲领先，在变频变压方面日本领先，近年来欧洲变频电梯也取得了快速发展。
目前国内液压电梯基本采用欧洲几家专业液压电梯制造厂的液压系统、意大利（捷安）、瑞士（贝林格）等。
四、液压电梯控制方法的发展现状分析
从控制理论角度看，到目前为止，已研发开发了多种电梯液压控制系统
1、开关控制。目前开关控制系统大多应用于液压货梯和液压客货两用梯。同时其性能也较早期的系统有了较大的提高，如负载刚度大大增强，而且一般采用3个以上的输入信号来控制变化比较平缓的流量曲线。不过，由于开关控制的局限，系统对负载变化只能有小范围得补偿能力，而且存在各种非线性因素的影响，运行平稳性不高，最高运行速度受到限制。
2、容积调速控制。液压电梯容积调速控制系统大多为流量闭环控制，主油路中的流量传感器检测流过的实际流量，经与电路中设置的最佳流量曲线比较后，去控制变量泵或调速电机。由于构成了流量闭环，容积调速控制液压电梯的运行彭文性能较好，负载刚度很大，采用容积调速方案的液压系统由于泵输出功率大致与电梯上行所需功率相等，所以与节流调速方案相比效率更高，能量损耗所引起的系统发热量也较小。不过，采用电梯容积调速控制系统，只能减小电梯上行过程中能耗，电梯下行时，油缸中的油液在压力作用下经过下行节流阀，会引起液压系统的温升。由于可以采用交流调速电机控制系统流量，估计这一类控制系统近期内将会大量应用。
3、比例控制。液压电梯比例控制系统是目前液压电梯应用最广泛的系统，是80年代初随着电液比例技术的发展而兴起的。这类系统利用流量-位移-力反馈、流量-电反馈等构成反馈回路，抑制了负载、非线性因素对系统性能的影响。同时理想的流量曲线被存储在电路中控制实际流量变化，加上高频响应的反馈回路，因此系统的动态性能、运行平稳性都很好。目前还开发了对速度直接反馈的液压电梯电液比例控制系统们，可以排除油温变化引起的非线性干扰，还可以采用各种现代控制策略来提高控制精度，从而使液压电梯工作性能达到最佳。
4、复合控制。液压电梯复合控制系统主要是指融合多种控制方式的系统。目前常见的是能量回收式系统。能量回收式液压电梯可以比较彻底地解决液压系统温升问题，这类系统控制电梯上行部分采用容积调速控制或电液比例控制，而控制电梯下行部分具有独特的结构，它能将下降过程中轿厢的势能通过液压回路转化为电能。不过，这类控制系统目前成本较高，还没有形成很大的市场。但作为一种节能控制系统，有着良好的应用前景。
五、液压电梯的发展趋势
节能与环保是当今世界各种技术发展的趋势。液压电梯虽然仍是电梯中的一个重要梯种，在整个电梯市场上，尤其是在欧美发达地区仍占有较高的市场份额，但是在节能以及装机功率大、能耗严重的缺点已经成为制约其发展和应用的主要因素。所以如何降低液压电梯的装机功率和能量消耗、实现液压电梯的节能高效运行、并使液压电梯成为一种绿色产品，是当前液压电梯发展趋势。
结束语：
电梯液压系统是典型的非线性、变载荷、变参数的系统，而乘坐的舒适性又对其位置、速度的控制精度指标提出了比较高的要求。随着液压技术的发展及其应用，液压电梯仍然具有较大的发展潜力。
参考文献
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