CN104192662B - 一种电梯制动器制动力矩的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯制动器制动力矩的检测方法，在电梯处于空闲时，判断运行时间和运行次数，当二者之一达到检测阈值时自动启动制动器制动力矩检测功能，使电梯轿厢运行到顶层后向曳引电机施加转矩电流，根据施加在曳引电机上的转矩电流和曳引电机的运动情况来检测制动力矩的范围，并发出相应的警告。本发明的制动力矩检测方法能够及时检测制动器故障，提高了对制动器故障的预判能力，能够有效避免制动器制动力矩不足导致的安全问题，在检测时首先使电梯运行到顶层以防检测失败时电梯发生严重冲顶事故，且该检测方法的实施，不需要改变现有电梯控制系统的硬件结构，有利于降低实施成本，便于推广。

Description

一种电梯制动器制动力矩的检测方法

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，具体涉及一种电梯制动器制动力矩的检测方法。

背景技术

电梯是现今社会最常用的运载工具之一，其高安全性主要归功于电梯上的诸多安全装置，而曳引电机的制动器是曳引式电梯最重要的安全保护装置，也是电梯上动作最频繁的安全装置，一旦发生坠落或冲顶时，制动器也是第一道安全防线，所以制动器制动性能的好坏直接影响一台电梯整机的安全性能。

双向推力电梯制动器是通电时产生双向电磁推力，使刹车机构与曳引电机旋转部分脱离，断电时电磁力消失，在外加制动弹簧压力的作用下，形成失电制动的摩擦式制动器。它主要与电梯曳引机上的曳引电机配套成电磁制动三相异步电动机，广泛适用于能实现平稳停车和快速起动，以及在断电时安全制动的场合。

对于电磁电梯制动器，当电梯处于静止状态时，曳引电机、制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块(闸瓦)在制动弹簧压力作用下，将曳引轮抱紧，保证曳引电机不旋转；当曳引电机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，闸瓦张开(抬起)，与曳引轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电机失电、制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使闸瓦再次将曳引轮抱住(落下)，电梯停止工作。

现有的电梯控制系统中，通过制动器的行程开关反馈信号，来检测制动器的闸瓦是抬起和落下，并不能检测出制动器的制动力矩是否满足要求。随着电梯使用年限的增加，制动器的闸瓦会因磨损而导致制动器与曳引轮之间的间隙增大，导致制动器制动力不足，容易引发安全事故。所以对制动器的最大制动力矩进行周期性的检测，是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电梯制动器制动力矩的检测方法。

一种电梯制动器制动力矩的检测方法，包括：

(1)将电梯轿厢运行至顶楼后停止；

(2)向电梯轿厢的曳引电机的空载方向施加第一转矩电流，并判断曳引电机是否转动：

(a)若曳引电机不转动，则结束检测；

(b)若曳引电机转动，则屏蔽电梯的召唤指令，改为向曳引电机的空载方向施加小于第一转矩电流的第二转矩电流，并判断曳引电机是否转动：

(b1)若曳引电机不转动，则发出制动力矩不足警告，恢复响应电梯的召唤指令，并结束检测；

(b2)若曳引电机转动，则发出制动力矩严重不足警告，结束检测。

本发明中的空载方向是指曳引电机带动轿厢向上运行的方向。

本发明中设定两级警告，分别为制动力矩不足警告和制动力矩严重不足警告，分别对应于第一转矩电流和第二转矩电流。通常，施加给曳引电机的转矩电流越大，曳引电机产生的转矩也越大，本发明中第一转矩电流大于第二转矩电流。本发明中在施加转矩电流时，电梯制动器的闸瓦处于放下状态，因此，在第一转矩电流作用下曳引电机转动，则说明制动器的制动力转矩不足，直接使屏蔽电梯的召唤指令(即不响应召唤指令)，然后进一步施加第二转矩电流，确定不足的等级，若在第二转矩电流作用下曳引电机不转动，则说明制动力矩不足，但是仍然可以继续运行，则恢复响应召唤指令，若在第二转矩电流作用下曳引电机转动，则说明制动力矩严重不足，已经存在较为严重的安全隐患了，继续屏蔽召唤指令，需要先维修后才能恢复响应召唤指令。

本发明的制动力矩的检测方法在检测制动器制动力矩时，首先使电梯轿厢运行到顶层以防检测失败时电梯发生严重冲顶事故，其中顶层具体指最高层的极限位置(靠近天花板的位置)。检测过程中，向曳引电机施加的转矩电流的方向是空载方向，即使电梯轿厢具有向上运动的趋势，一旦出现制动力矩不足时，电梯轿厢会加速上升。因此，当电梯轿厢处于顶层时，没有加速距离，与最高层天花板撞击时的速度较小，这样冲顶造成的危害也较小。

本发明的制动力矩检测方法能够及时检测制动器故障，提高了对制动器故障的预判能力，能够有效避免制动器制动力矩不足导致的安全问题。利用本发明的检测方法，在电梯的安装阶段，能第一时间判断制动器是否合格。本发明的检测方法能够自动完成对制动力矩的检测，无需人工干预，且该检测方法的实施，不需要改变现有电梯控制系统的硬件结构，有利于降低实施成本，便于推广。

为最大程度上减小检测功能对电梯运行状态的影响，在制动力矩检测时，在步骤(b)之间，如果收到电梯召唤指令，则立即停止检测，响应召唤指令，等待下一次空闲时重新进入检测进程。进入步骤(b)后则不响应召唤指令，并根据检测结果确定是否恢复响应召唤指令。

所述的第一转矩电流I_thA根据公式：

I_thA＝Min{ω₁I₁，ω₂I₂}

计算，Min{ω₁I₁，ω₂I₂}表示取ω₁I₁和ω₂I₂中的较小者，I₁为曳引电机的额定电流，I₂为用于驱动为曳引电机的变频器的额定电流，ω₁，ω₂为常数，且ω₁>ω₂。

作为优选，ω₁＝2，ω₂＝1.8。

为了获得最大的驱动力矩，同时又不对曳引机和驱动器造成损坏综合考虑曳引机、驱动器选型ω₁取2，ω₂取1.8，ω₁I₁为检测制动力矩需要的电流，ω₂I₂为驱动器输出的最大电流。

所述的第二转矩电流I_thB根据公式：

$I_{\mathrm{thB}}=\frac{\mathrm{\η}\×m\×g\×d\×I_1}{2\×K_1\×K_2\×M}$

计算，I₁为曳引电机的额定电流，m为电梯额定载重，g为重力加速度，d为曳引电机曳引轮的直径，K₁为电梯的绕绳比，K₂为电梯的齿轮比，M为曳引电机的额定扭矩，η为0.45～0.5。

通过使η为0.45～0.5，保证在满足国际标准要求最恶劣的情况下，能够有效制动。

本发明中根据电梯运行的整梯参数设定第一转矩电流和第二转矩电流。其中，整梯参数包括电梯额定载重、电梯的绕绳比、电梯的齿轮比、用于驱动为曳引电机的变频器的额定电流、曳引电机的额定电流、曳引电机的额定扭矩和曳引电机曳引轮的直径。

电梯的绕绳比为悬吊轿厢的钢丝根数与曳引轮轿厢侧下垂的钢丝根数之比。

电梯的齿轮比，当曳引电机和曳引轮之间设有变速箱，齿轮比即为变速箱的齿轮比。

第一转矩电流和第二转矩电流的设定直接影响到检测结果的可靠性。对于不同的电梯，其运行的整梯参数也不同，相应的对制动力矩的要求也不同。若采用同样的第一转矩电流和第二转矩电流，对于某种型号的电梯可能出现检测结果的可靠性不高的问题，影响电梯的正常运行甚至出现安全事故。本发明中根据电梯运行的整梯参数，针对不同的型号的电梯灵活设置第一转矩电流和第二转矩电流，大大提高了该检测方法的可靠性和针对性。

作为优选，利用传感器检测曳引电机是否转动。传感器检测曳引机转动的角度，并将检测到的信号发送给电梯的控制系统，控制系统对该信号进行处理，进而判断出曳引电机是否转动。利用传感器检测方便，易于实现，且可靠性高。

作为优选，步骤(1)之前，在电梯空闲时判断电梯的运行次数或运行时间是否大于或等于各自的检测阈值，并根据判断结果进行如下操作：

若运行次数或运行时间均小于各自的检测阈值，不执行步骤(1)；

否则，执行步骤(1)。

运行次数和运行时间的检测阈值根据电梯的实际运行状况设定。通过运行次数和运行时间双重限制，二者中有一个达到检测阈值则启动检测功能，综合考虑了电梯的实际运行情况，有利于提高电梯的安全系数。所述运行次数的检测阈值为2000～3000次。

所述运行时间的检测阈值为5～10。

检测阈值的设置直接决定了检测功能启动的频率，若检测阈值设置过低，启动频率过高，会造成电梯的不必要的制动器力矩检测，不利于电梯的正常运行。而设置过高，检测频率过低，又可能存在安全隐患。

本发明的制动力矩检测方法能够及时检测制动器故障，提高了对制动器故障的预判能力，能够有效避免因制动器制动力矩不足而导致的安全问题，在电梯的安装阶段，能第一时间判断制动器是否合格。检测过程中首先使电梯运行到顶层，以防检测失败时电梯发生严重冲顶事故。且本发明的检测方法能够自动完成对制动力矩的检测，无需人工干预，实施是也不需要改变现有控制系统的硬件结构，有利于降低实施成本，便于推广。

附图说明

图1为电梯制动器制动力矩的检测方法的流程图；

图2为向曳引电机施加的转矩电流的波形图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本实施例的电梯制动器制动力矩的检测方法实施的电梯的整梯参数如下：

电梯额定载重为m＝1000kg，电梯的绕绳比K₁＝2:1，电梯的齿轮比为K₂＝1:1，曳引电机的额定电流为I₁＝14A，变频器的额定电流为I₂＝17A，曳引电机的额定扭矩为M＝600N·M(牛顿·米)，曳引电机曳引轮的直径为d＝400mm。

本实施例的电梯制动器制动力矩的检测方法，如图1所示，具体过程如下：

在电梯空闲时判断电梯的运行次数或运行时间是否大于或等于各自的检测阈值(本实施例中运行次数的检测阈值为3000次，运行时间的检测阈值为5天)，并根据判断结果进行如下操作：

若运行次数或运行时间均小于各自的检测阈值，则不检测；

否则，检测电梯制动器制动力矩，包括如下步骤：

(1)将电梯轿厢运行至顶楼后停止；

(2)向曳引电机施加第一转矩电流，并判断曳引电机是否转动：

(a)若曳引电机不转动，则停止检测；

(b)若曳引电机转动，则使屏蔽电梯的召唤指令，并向曳引电机施加大于第一转矩电流的第二转矩电流，判断曳引电机是否转动：

(b1)若曳引电机不转动，则发出制动力矩不足警告，停止检测，并使电梯恢复响应电梯的召唤指令；

(b2)若曳引电机转动，则发出制动力矩严重不足警告，并停止检测。

第一转矩电流和第二转矩电流根据电梯运行的整梯参数设定。本实施例的转矩电流的波形图如图2所示，其中，0～T1时间段对应于第一转矩电流，T1～T2时间段内为第二转矩电流(本实施例中T1为3s，T2为3s)。第一转矩电流I_thA根据公式：

I_thA＝Min{ω₁I₁，ω₂I₂}

确定，Min{ω₁I₁，ω₂I₂}表示取ω₁I₁和ω₂I₂中的较小者，I₁为曳引电机的额定电流，I₂为变频器的额定电流，ω₁＝2，ω₂＝1.8。

第二转矩电流I_thB根据公式：

$I_{\mathrm{thB}}=\frac{\mathrm{\η}\×m\×g\×d\×I_1}{2\×K_1\×K_2\×M}$

确定，I₁为曳引电机的额定电流，m为电梯额定载重，g为重力加速度，d为曳引电机曳引轮的直径，K₁为电梯的绕绳比，K₂为电梯的齿轮比，M为曳引电机的额定扭矩，η为0.45。

本实施例中第一转矩电流I_thA＝28.0A，第二转矩电流I_thB＝12.5A。

本实施例中利用传感器判断曳引电梯是否转动。传感器将检测到的信号发送给电梯的控制系统，控制系统对该信号进行处理，最终判断出曳引电机的是否转动。本实施例中使用传感器为海德汉1387旋转编码器。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，包括：

(1)将电梯轿厢运行至顶楼后停止；

(2)向电梯轿厢的曳引电机的空载方向施加第一转矩电流，并判断曳引电机是否转动：

(a)若曳引电机不转动，则结束检测；

(b)若曳引电机转动，则屏蔽电梯的召唤指令，改为向曳引电机的空载方向施加小于第一转矩电流的第二转矩电流，并判断曳引电机是否转动：

(b1)若曳引电机不转动，则发出制动力矩不足警告，恢复响应电梯的召唤指令，并结束检测；

(b2)若曳引电机转动，则发出制动力矩严重不足警告，结束检测；

所述的第一转矩电流I_thA根据公式：

I_thA＝Min{ω₁I₁，ω₂I₂}

计算，Min{ω₁I₁，ω₂I₂}表示取ω₁I₁和ω₂I₂中的较小者，I₁为曳引电机的额定电流，I₂为用于驱动曳引电机的变频器的额定电流，ω₁，ω₂为常数，且ω₁>ω₂。

2.如权利要求1所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，ω₁＝2，ω₂＝1.8。

3.如权利要求1所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，所述的第二转矩电流I_thB根据公式：

$I_{thB}=\frac{\mathrm{\η}\×m\×g\×d\×I_1}{2\×K_1\×K_2\×M}$

计算，I₁为曳引电机的额定电流，m为电梯额定载重，g为重力加速度，d为曳引电机曳引轮的直径，K₁为电梯的绕绳比，K₂为电梯的齿轮比，M为曳引电机的额定扭矩，η为0.45～0.5。

4.如权利要求1所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，利用传感器检测曳引电机是否转动。

5.如权利要求1所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，步骤(1)之前，在电梯空闲时判断电梯的运行次数或运行时间是否大于或等于各自的检测阈值，并根据判断结果进行如下操作：

若运行次数或运行时间均小于各自的检测阈值，不执行步骤(1)；

否则，执行步骤(1)。

6.如权利要求5所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，所述运行次数的检测阈值为2000～3000次。

7.如权利要求5所述的电梯制动器制动力矩的检测方法，其特征在于，所述运行时间的检测阈值为5～10天。