6. Tulokset
6.2 MR17 ja MX18 -koneistojen vertailu
Hissin H97226, KONE Research and Development Center, Heves F-rappu, nostokoneisto 1:1 ESW (engl. Extended Single Wrap) -ripustuksella tunnettiin aikaisemmista tutkimusprojekteista hyvin ja siitä oli tehty tarkka laskentamalli, joten se soveltui hyvin tarkempien analysointien kohteeksi. Hissi oli BEMAX - henkilöhissi ja sen hissikoodi oli PT10/16-15. Sähkökäyttö oli tyyppiä V3F20/16s.
Hissin H97226 ja MR17-koneiston perustietojen, nostokoneiston massojen punnitustietojen, köysikiinnityksiin asennettujen kiihtyvyys- ja voima-antureiden sekä monien mittausten perusteella hissistä oli tehty laskentamalli, jota käyttämällä hissikäytön eri komponenttien tehon ja energiankulutukset voitiin laskea ja eritellä.
Nostokoneiston kitkat oli määritelty korin ja vastapainon puoleisista köysistä voima- ja kiihtyvyysantureilla mitattujen köysivoimien perusteella. Nostokoneiston translatorisesti liikkuvat massat oli punnittu ja koneiston alustaan liitetyn taittopyörän ja köysien vaikutukset huomioitiin laskennallisesti. Massojen kiihtyvyydet ja nopeudet saatiin hissin nopeustakaisinkytkennästä. Hissin H97226 MathCad-laskentamalli on esitetty liitteissä D.
Hissille H97226 tehtiin mittaukset aluksi kierukkavaihteellisella MR17-koneistolla, jolloin hissi ajoi nopeutta 1,42 m/s. Tämän jälkeen hissiin vaihdettiin kestomagnetoidulla tahtikoneella varustettu MX18-koneisto, jolle toistettiin samat mittaukset. MX18-koneistolla hissi ajoi nopeutta 1,65 m/s.
MR17-koneistolla hissi mitattiin kuormilla 0 kg ja 160 kg. Mittaukset tehtiin normaalina työpäivänä, jota ennen hissi oli ollut yleisessä käytössä.
Kierukkavaihteen pintalämpötilaa ei mitattu. Tyhjällä korilla verkosta otetuksi keskimääräiseksi pätötehoksi saatiin raskaaseen suuntaan ajettaessa 11,5 kW ja vastaavasti 160 kg kuormalla n. 8,75 kW. Koska mittaukset tehtiin yksivaiheisesti, lukuihin tulee lisätä ohjaustaulun muita vaiheita kuormittava 0,3 - 0,5 kW kuorma.
MX 18-koneistolla tehdyissä mittauksissa tyhjällä korilla raskaaseen suuntaan ajettaessa verkosta otettu teho oli tasaisen nopeuden aikana 11,25 kW ja moottorin
ottoteho 9,75 kW. Vastaavasti 160 kg kuormalla tehot olivat 7,75 kW ja 6,25 kW.
Koska mittaukset tehtiin yksivaiheisesti, ajonaikaisiin verkkotehoihin tulee lisätä 0,4 - 0,6 kW kojetaulun kokonaiskuorman huomioon ottamiseksi. Mittaustulokset on esitetty liitteissä B.
MR17-koneistolla hissin H97226 verkosta ottama hetkellinen teho muuttui täyden nopeuden aikana köysimassojen jakauman muuttumisen vuoksi. Tasaisen nopeuden aikana raskaaseen suuntaan ajettaessa verkosta otettu teho laski jopa 1,5 kW, kun hissin ajama matka oli 16,12 m. Nostokoneistossa ei ollut käytössä nostoköysien kompensointia. Tasaisen nopeuden tehot esitetäänkin seuraavissa vertailuissa maksimi- ja minimiarvojen keskiarvona. Verkosta otettu teho muuttui tämän lisäksi eri ajojen välillä koneiston käyttötilan ja lämpenemän mukaan, joiden määrittämiseksi hissin H97226 MR17-koneistolle oli suoritettu vertailevia mittauksia eri käyttötilanteissa (Torenius, 1996).
• Ensimmäiset mittaukset oli tehty pitkän seisonta-ajan jälkeen, jolloin vaihde oli ympäristön lämpötilassa 23°C. Hissikoriin oli asetettu 109 kg kuorma ja raskaaseen suuntaan ajettaessa vetopyörällä vaikuttavaksi täyden nopeuden, 1,42 m/s, keskimääräiseksi nostotehoksi saatiin 4,6 kW mitattujen köysivoimien perusteella. Samanaikaisesti vastaava hissikäytön verkosta ottama pätöteho oli 10,9 kW. Nostotehon ja verkosta otetun sähkötehon suhteeksi saadaan näin ollen 0,42.
• Toinen mittaus oli tehty 2-3 ajon jälkeen, jolloin vaihde oli hieman ehtinyt lämmetä ja voidella itseään. Verkosta otettu keskimääräinen pätöteho oli tällöin tasaisella nopeudella 9,8 kW. Köysivoimista laskettu nostoteho ei muuttunut, joten nostotehon ja verkosta otetun sähkötehon suhteeksi saatiin 0,47.
• Kolmas mittaus oli tehty n. 100 ajokerran jälkeen, jolloin hissi oli ajanut yli 20 minuutin yhtämittaisesti aukaisematta ovia kerrostasoilla ajojen välillä. Vaihteen pinnalta mitattiin tällöin 32°C pintalämpötila ja verkosta otettu keskimääräinen pätöteho oli täyden nopeuden ajalta 8,4 kW. Köysivoimista laskettu nostoteho ei muuttunut, joten nostotehon ja verkosta otetun sähkötehon suhteeksi saatiin 0,55.
Kun hissikäytön taajuudenmuuttajalle oletetaan hyötysuhteeksi 0,95, niin MR17- koneiston 1,42 m/s nopeuden keskimääräinen hyötysuhde raskaaseen suuntaa 109 kg kuormalla vaihteli 0,44, 0,49 ja 0,58 välillä koneiston käyttötilan mukaan.
MR17-koneistolla varustetun hissin H97226 tehon ja energiankulutukset laskettiin nopeudella 1,42 m/s ja 1,65 m/s, jotta niitä voitaisiin helposti vertailla MX 18- koneistolle mitattujen ja laskettujen tulosten kanssa. MX18-koneistolla varustettuna hissin H97226 tehon- ja energiankulutukset laskettiin muokkaamalla MR17- koneistolle aiemmin tehtyä laskentamallia siten, että se vastasi hissikäytöstä mitattuja tehoja. Hissin nostokoneiston laskentaan ei tehty muutoksia. Kojetaulun tehon ja energiankulutusten kannalta ainoa merkittävä muutos oli MX18-koneiston jarrun suurempi tehon kulutus ja koneistolle lisätty erillinen 0,2 kW tuuletin.
MR17-koneisto
Hissille H97226 tehty laskentamalli oli optimoitu MR17-koneistolle nopeudella 1,42 m/s, joten sille saadut tulokset esitettiin vertailupohjan saamiseksi. Täydellä kuormalla saadut tulokset on esitetty kuvissa 35 - 36 sekä ylös- että alassuuntaan tehdyille ajoille. Kuviin merkityt energiat osoittavat koko nostokorkeuden, 16,12 m mittaisen ajon energiankulutuksia ja tehot vastaavasti hissin tasaisen nopeuden, 1,42 m/s aikaista tehonkulutusta. Koneiston häviöt laskettiin lämpimän koneiston mukaan.
40,4 Wh 35,4 Wh 21,1 Wh
Kojetaulun häviöt:
1. Ohjaustaulu:
0,8 kW, 3,1 Wh 2. Taajuudenmuuttaja:
0,6 kW, 1,9 Wh
"V
MR 17 -koneiston häviöt:
1. Moottorin häviöt:
1,2 kW, 3,9 Wh 2. Kierukka vaihteen
häviöt:
3,4 kW, 10,4 Wh
Nostokoneiston häviöt:
1,0 kW. 3,5 Wh
Kuva 35. Hissi H97226, MR17-koneisto, ylösajo 16,12 m, nopeus 1,42 m/s, kiihtyvyys 0,5 m/s2, kuorma 800 kg
MR 17 -koneisto 0,8 kW,
3,1 Wh, kiihdytys ja
jarrutus
MR 17 -koneiston häviöt:
1. Moottorin häviöt:
0,3 kW, 0,8 Wh
Kuva 36. Hissi H97226, MR17-koneisto, alasajo 16,12 m, nopeus 1,42 m/s, kiihtyvyys 0,5 m/s2, kuorma 800 kg
MR17-koneiston kierukkavaihteen hyötysuhde parani laskentamallin mukaan, kun hissin nopeutta kasvatettiin. Tämä vaikuttaa todenmukaiselta, sillä koneiston nimellisnopeus oli 1,6 m/s. Koneiston lämpenemä oletettiin samaksi kuten edellä.
Hissikäytön eri komponenttien tehon ja energiankulutukset täydellä kuormalla on esitetty kuvissa 37 - 38 sekä ylös- että alassuuntaan tehdyille ajoille. Kuviin merkityt energiat osoittavat koko nostokorkeuden, 16,12 m mittaisen ajon aikaista energiankulutusta ja tehot vastaavasti tasaisen nopeuden, 1,65 m/s aikaista tehonkulutusta.
MR 17 -koneisto
MR 17 -koneiston häviöt:
Kojetaulun häviöt: 1. Moottorin häviöt:
1. Ohjaustaulu: 1,4 kW, 3,9 Wh Nostokoneiston häviöt:
0,8 kW, 2,8 Wh 2. Kiemkkavaihteen 1,4 kW, 3,6 Wh
2. Taajuudenmuuttaja:
0,7 kW, 1,9 Wh 3.8 kW. 10,4 Wh
v
Kuva 37. Hissi H97226, MR17-koneisto, ylösajo 16,12 m, nopeus 1,65 m/s, kiihtyvyys 0,7 m/s2, kuorma 800 kg
► 3,0Wh
Kojetaulun häviöt 1. Ohjaustaulu:
0,8 kW, 2,8 Wh 2. Taajuudenmuuttaja:
0,1 kW, 0,3 Wh 3. Jarrutusvastus
2,3 kW, 6,4 Wh
MR 17 -koneiston häviöt:
1. Moottorin häviöt:
0,3 kW, 0,8 Wh 2. Kiemkkavaihteen
häviöt:
2,4 kW, 6,5 Wh
Nostokoneiston häviöt:
1,4 kW, 3,6 Wh
Kuva 38. Hissi H97226, MR17-koneisto, alasajo 16,12 m, nopeus 1,65 m/s, kiihtyvyys 0,7 m/s2, kuorma 800 kg
MX18-koneisto
Laskentamallilla tarkennetut hissikäytön eri komponenttien tehon- ja energiankulutukset 1,65 m/s nopeudella ja täydellä kuormalla sekä ylös- että alassuuntaan ajettaessa on esitetty kuvissa 39 - 40 koko nostokorkeuden, 16,12 m mittaisille ajoilla.
MX18 -koneisto 2. Taajuudenmuuttaja:
0,5 kW, 1,7 Wh
Koneiston häviöt:
2.1 kW, 10,8 Wh
Nostokoneiston häviöt:
1,4 kW, 3,6 Wh
Kuva 39. Hissi H97226, MX18-koneisto, ylösajo 16,12 m, nopeus 1,65 m/s, kiihtyvyys 0,7 m/s2, kuorma 800 kg
MX 18 -koneisto 1,1 kW,
3,8 Wh, kiihdytys ja
jarrutus
Kuva 40. Hissi H97226, MX18-koneisto, alasajo 16,12 m, nopeus 1,65 m/s, kiihtyvyys 0,7 m/s•?, kuorma 800 kg