CN105905724A - 一种电梯平衡系数的检测方法及其检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯平衡系数的检测方法及其检测装置，步骤：S1、在电梯初步安装完成后，将电梯对重和电梯轿厢处于齐平位置；S2、输出恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段；S3、获取电梯运行时的稳定加速度a，代入公式k＝[F1+m'(g‑a)]/[(g‑a)·Q]计算出电梯平衡系数k，Q为电梯额定载重，g为重力加速度，m'为电梯的载重，当电梯空载时，m'为0。本发明能够快速且精确的检测出电梯平衡系数，具有安全可靠的优点。

Description

一种电梯平衡系数的检测方法及其检测装置

技术领域

本发明属于电梯系统自动化检测领域，特别涉及一种电梯平衡系数的检测方法及其检测装置。

背景技术

电梯平衡系数是电梯最重要的特性参数之一，它直接影响着电梯的整体性能，电梯平衡系数即与电梯运行的安全性能和舒适性能有重要关系，也是电梯节能经济运行的一个重要因素。每一台电梯在初步安装完成后都需要进行电梯的平衡系数测定，并不断优化电梯对重的配重额度，合格的电梯平衡系数不仅仅能保证电梯在运行时的稳定和流畅，防止轿厢出现明显抖动等情况，还关系到电梯运行的安全，其与钢丝绳或传送带是否打滑也有直接或间接的关系。现有的电梯平衡系数测定方式主要有三种：

第一种是根据电梯轿厢在不同载重的情况下，控制电梯上下运行，并记录当电梯轿厢与对重齐平时的电流值，根据上述值分别绘制上行的电流曲线和下行的电流曲线，两条曲线的焦点即为当前电梯的平衡系数。然而这种测试方法非常不方便，需要人工对轿厢内的载重物进行移动或添加，从而达到改变轿厢载重的目的，耗费时间也长，而且其测试精度不高，若想得到在焦点处的精确值，就需要在焦点附近取多个值并绘制成曲线，也意味着需要多次更改轿厢内的载重并测定其运行时的电流值，然而即使这样，在实际情况下的测量精度依然很不精确。

第二种是通过直接或间接测量电梯轿厢和对重的质量或其质量差，并带入平衡系数的计算公式中，计算得出电梯的平衡系数。然而在这种方式中，多数情况需要专门的工具去测量如质量或力矩等参数值，这样增加了额外的硬件成本，同时也引入了额外的误差来源，如测量工具的精度误差以及电梯自身的静摩擦等，而且该方式主要还是由人工进行操作，不符合自动化的需求。

第三种则是用专用测定设备进行测定，这种方式往往要更精确些，但也额外增加了许多成本，且需要随处携带，很不方便调试与维护。

在当前的技术背景下，工业设备都在逐渐实现自动化和智能化，且在此基础上还不应增加或只应增加很少的成本来实现原来的功能，同时还应该能满足新时代的精确度需求等，而上述三种方式都存在不同的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电梯平衡系数的检测方法，该方法能够快速且精确的检测出电梯平衡系数，且具有安全可靠的优点。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述检测方法的电梯平衡系数检测装置。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种电梯平衡系数的检测方法，步骤如下：

S1、将电梯对重和电梯轿厢处于齐平位置；

S2、输出恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段；

S3、获取电梯运行时的稳定加速度a，然后代入以下公式计算出电梯平衡系数k：

k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]；

其中Q为电梯额定载重，g为重力加速度，m'为电梯的载重，当电梯空载时，m'为0。

优选的，还包括以下步骤：S4、根据电梯平衡系数标准值k1的范围，通过以下公式计算出对应电梯对重标准值W1的范围，从而根据电梯对重标准值W1对实际电梯对重进行优化：

W1＝G+k1·Q；

其中G为电梯轿厢的重量。

更进一步的：S5、根据步骤S3中得到电梯平衡系数k，通过以下公式计算得出电梯对重实际值W：

W＝G+k·Q；

S6、根据步骤S4中得到的电梯对重标准值W1的范围和步骤S5中得到的电梯对重的实际值W，计算出电梯对重的优化范围，从而根据该优化范围对电梯对重进行优化。

优选的，所述恒定力矩F1的方向为电梯主机指向电梯轿厢或电梯主机指向电梯对重。

优选的，步骤S2中输出恒定力矩F1控制电梯运行的时间段为5～20秒；步骤S2中输出恒定力矩F1控制电梯的启动速度为0.1～0.5m/s。

优选的，步骤S3中电梯运行时的稳定加速度a获取过程如下：实时检测电梯运行的加速度，当检测到电梯运行的加速度在预设时间内保持不变或者其变化幅度在预设幅度范围内时，则将该加速度作为稳定加速度。

优选的，所述预设时间为5～20秒，所述预设幅度范围为-20％～+20％。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：

一种用于实现上述检测方法的电梯平衡系数的检测装置，包括电梯控制系统、加速度传感器和输出恒定力矩至电梯的电梯主机，所述加速度传感器和电梯主机分别与电梯控制系统连接；所述加速度传感器置于电梯轿厢上。

优选的，所述加速度传感器通过有线或无线方式与电梯控制系统连接。

优选的，所述电梯控制系统包括主控板和变频器，所述电梯主机通过变频器与主控板连接。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明检测方法在电梯轿厢与电梯对重运行到齐平位置时通过一个恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段，然后获取到电梯在恒定力矩F1情况下运行时的稳定加速度，最后将该稳定加速度a代入到k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]公式中即可得到电梯平衡系数；本发明检测方法只需给定一个恒定力矩F1，在检测到电梯的稳定加速度的情况下即可计算出电梯的平衡系数，具有检测速度快的优点，几乎可以在几秒钟时间内完成电梯平衡系数的检测。本发明上述电梯平衡系数计算公式在电梯轿厢空载或者带负载(符合电梯正常运行的任何载重)的情况下均可实现电梯平衡系数的检测，当为空载时，将m'置为零即可，因此本发明检测方法中电梯轿厢无需人工添加任何砝码以模拟其载重情况，具有检测过程简单的优点。

(2)本发明检测方法通过k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]的计算公式计算得出电梯平衡系数，通过上述电梯平衡系数计算公式可以看出，本发明检测方法电梯平衡系数的精确度主要和加速度的精确度有关，而现有加速度传感器精确度完全能够满足现有工业需求，因此本发明具有电梯平衡系数检测精度高的优点。由于本发明检测方法不需要电梯做大范围的运行或快速运行，因此其测量过程安全可靠。

(3)本发明检测方法在检测到电梯平衡系数k的情况下，可通过公式W＝G+k·Q计算得到电梯对重实际值W，在知晓电梯平衡系数标准值k1范围的情况下，通过公式W1＝G+k1·Q计算得到电梯对重标准值W1的范围，将电梯对重实际值W和标准值W1范围进行比较后，能够获取到电梯对重的偏差范围，辅助电梯现场调试人员对电梯对重进行优化，实现系统的快速调整和调试。

(4)本发明检测方法通过恒定力矩F1可以使得电梯以微小的速度启动，该微小的速度不大于当前电梯检修运行时的速度，由常识可知，由于惯性以及自身重量的作用，当电梯启动速度越大，则电梯钢丝绳或传送带的弹性形变越大，对系统造成的震荡干扰越剧烈，这将极大的降低电梯轿厢的加速度的正确性，因此，本发明检测方法通过恒定力矩F1使得电梯以微小的速度启动有助于降低电梯钢丝绳或传送带的弹性形变造成的系统震荡干扰。

(5)本发明检测方法输出恒定力矩F1使得电梯运行一个时间段，该时间段可以取微小的一个时间段，满足可以测得稳定加速度的时间段即可，如5～20秒，该微小时间段可以进一步消除由电梯钢丝绳或传送带的弹性形变造成的系统震荡干扰。

(6)本发明电梯平衡系数的检测方法也可作为当前电梯平衡系数重复检验的一种手段，即通过设定不同的电梯轿厢载重值，并测量不同电梯轿厢载重值下的电梯平衡系数值从而对该电梯平衡系数进行不断的优化和自检，评估系统的稳定性。

(7)本发明检测装置通过电梯主机实现恒定力矩F1的输出，通过加速度传感器实时检测出电梯的加速度并且传送到电梯控制系统，电梯控制系统通过加速度传感器获取到电梯的稳定加速度，然后根据电机主机输出的恒定力矩F1和电梯的稳定加速度即可实现电梯平衡系数的检测，具有硬件构成简单，开发成本低的优点，并且只需要通过程序升级就能进行后期的优化开发。

附图说明

图1是本发明检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种电梯平衡系数的检测方法，具体步骤如下：

S1、在电梯初步安装完成后将电梯对重和电梯轿厢处于齐平位置；

S2、输出恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段；在本实施例中，电梯主机输出恒定力矩F1控制电梯运行一个微小时间段，该微小时间段一般为5～20秒。其中恒定力矩F1的方向为电梯主机指向电梯轿厢或电梯主机指向电梯对重，即电梯主机通过钢丝绳或钢带作用于电梯轿厢或电梯对重，电梯主机输出的恒定力矩F1大小根据现场电梯功率进行选择，通过该恒定力矩F1控制电梯以0.1～0.5m/s的速度启动。

S3、获取电梯运行时的稳定加速度a，然后代入以下公式计算出电梯平衡系数k：

k＝[F1+m'·(g-a)]/[(g-a)·Q]；

其中Q为电梯额定载重，g为重力加速度，m'为电梯的载重，当电梯空载时，m'为0，即当电梯空载时，上述公式变为k＝F1/[(g-a)·Q]。其中本实施例中电梯运行时的稳定加速度a获取过程如下：实时检测电梯运行的加速度，当检测到电梯运行的加速度在预设时间内保持不变或者其变化幅度在预设幅度范围内时，则将该加速度作为稳定加速度。该预设时间可以为5～20秒范围，预设幅度范围可以为-20％～+20％，也可为出厂时预设或现场调试确定。在本实施例中，若本步骤S3中在预设时间内不能获取到稳定的加速度a，则可以通过适当增大预设时间或调整预设幅度范围进一步获取到稳定加速度a。

S4、根据电梯平衡系数标准值k1的范围(如国标规定为45％-55％)，将标准值k1的阈值(即国标中取k1＝0.45和0.55两个值)代入以下公式计算出对应电梯对重标准值W1的范围，从而根据电梯对重的标准值W1对实际电梯对重进行优化：

W1＝G+k1·Q；

其中G为电梯轿厢的重量。

S5、根据步骤S3中得到电梯平衡系数k，通过以下公式计算得出电梯对重的实际值W：

W＝G+k·Q；

S6、根据步骤S4中得到的电梯对重标准值W1和步骤S5中得到的电梯对重的实际值W，计算出电梯对重的优化范围，即W1-W，从而根据该优化范围对电梯对重进行优化。

本实施例电梯平衡系数k＝(F1+m'g)/[(g-a)·Q]的推导过程如下：

已知

F＝(m+m')a；(1)

W＝G+kQ；(2)

其中F为当前电梯对重、电梯轿厢、电梯轿厢负载以及电梯主机输出的恒定力矩F1的合力，a为电梯的稳定加速度。W为电梯对重的重量值，G为电梯轿厢空载的重量值，Q为电梯额定载重，k为电梯平衡系数；m为空载时电梯轿厢与电梯对重之重量之差，即m＝G-W，m'为电梯轿厢载重，即电梯轿厢中负载的重量。

由于

F＝F1+mg+m'g；(3)

将上述公式(3)代入公式(1)中即可得到：

m＝[F1+m'(g-a)]/(a-g)(4)；

由于m＝G-W，将公式(4)代入到公式(2)中，得到电梯平衡系数k为：

k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]；

本实施例检测方法通过一个恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段，然后获取到电梯在恒定力矩F1情况下运行时的稳定加速度a，最后将该稳定加速度a代入到k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]公式中即可得到电梯平衡系数。因此本实施例在输出恒定力矩F1下，在检测到电梯加速度的情况下即可计算出电梯的平衡系数，具有检测速度快的优点，几乎可以在几秒钟时间内完成电梯平衡系数的检测。

本实施例上述电梯平衡系数计算公式在电梯轿厢空载或者带负载的情况下均可实现电梯平衡系数的检测，当为空载时，m'置为零即可，即步骤S3中电梯平衡系数计算公式为：k＝F1/[(g-a)·Q]。

本实施例检测方法通过k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]的计算公式计算得出电梯平衡系数，通过上述电梯平衡系数计算公式可以看出，本实施例检测方法电梯平衡系数的精确度主要和加速度的精确度有关，而现有加速度传感器精确度完全能够满足现有工业需求，因此本实施例检测方法的检测精度较高。

本实施例检测方法在检测到电梯平衡系数k的情况下，可通过公式W＝G+k·Q计算得到电梯对重实际值W，在知晓电梯平衡系数标准值或预设范围k1的情况下，通过公式W1＝G+k1·Q计算得到电梯对重标准值W1的范围，将电梯对重实际值W和标准值W1进行比较后，能够获取到电梯对重的偏差范围，将该偏差范围反馈出来后可以辅助电梯现场调试人员对电梯对重进行优化，实现系统的快速调整和调试。

本实施例检测方法步骤S2中通过恒定力矩F1可以使得电梯以微小的速度启动，该微小的速度不大于当前电梯检修运行时的速度，由常识可知，由于惯性以及自身重量的作用，当电梯启动速度越大，则电梯钢丝绳或传送带的弹性形变越大，对系统造成的震荡干扰越剧烈，这将极大的降低电梯轿厢的加速度的正确性，因此，本实施例检测方法通过恒定力矩F1使得电梯以微小的速度启动有助于降低电梯钢丝绳或传送带的弹性形变造成的系统震荡干扰。另外本实施例检测方法输出恒定力矩F1使得电梯运行一个时间段，该时间段可以取微小的一个时间段，满足可以测得稳定加速度的时间段即可，如5～20秒，该微小时间段可以进一步消除由电梯钢丝绳或传送带的弹性形变造成的系统震荡干扰。

本实施例检测方法也可作为当前电梯平衡系数重复检验的一种手段，即通过设定不同的电梯轿厢载重值m'，并测量不同电梯轿厢载重值下的电梯平衡系数值k，从而对该电梯平衡系数进行不断的优化和自检，评估系统的稳定性。

本实施例还公开了一种用于实现上述检测方法的电梯平衡系数的检测装置，如图1所示，包括电梯控制系统1、加速度传感器5和输出恒定力矩至电梯的电梯主机2，其中加速度传感器5和电梯主机2分别与电梯控制系统1连接；加速度传感器置于电梯轿厢4上。

本实施例中电梯控制系统1包括主控板和变频器，所述电梯主机2通过变频器与主控板连接，主控板可以通过变频器改变电梯主机2输出的力矩，所使用的加速度传感器5可以为MPU6050。

本实施例中加速度传感器5通过有线或无线方式与电梯控制系统1连接。本实施例中电梯主机2和电梯控制系统1安装于机房中，加速度传感器5可以集成于电梯轿厢上，通过电梯系统内部通信与电梯控制系统1进行通信。需要说明的是，加速度传感器5也可以以单独的模块或专用设备的形式设置于电梯轿厢4上。

本实施例装置中在电梯轿厢4与电梯对重3处于齐平位置时，通过电梯主机2输出一个恒定力矩F1至电梯，使得电梯以一个稳定的加速度运行一个时间段。其中该恒定力矩F1的方向为电梯主机2指向电梯轿厢4或电梯主机2指向电梯对重3。本实施例通过加速度传感器实时检测电梯的加速度并将加速度发送至电梯控制系统，电梯控制系统通过加速度传感器获取到电梯的稳定加速度，然后根据稳定加速度a和电梯主机输出的恒定力矩F1，通过公式k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]计算出电梯平衡系数。其中Q为电梯额定载重，g为重力加速度，m'为电梯的载重。

本实施例中电梯控制系统在计算得到电梯平衡系数k的情况下，可通过公式W＝G+k·Q计算得到电梯对重实际值W，在知晓电梯平衡系数的标准值或预设范围k1的情况下，通过公式W1＝G+k1·Q计算得到电梯对重标准值W1的范围，电梯控制系统将电梯对重实际值W和标准值W1进行比较后，能够获取到电梯对重的偏差范围，并且将该偏差范围反馈出来后，以辅助电梯现场调试人员对电梯对重进行优化，实现系统的快速调整和调试。

本实施例检测装置通过电梯主机实现恒定力矩F1的输出，通过加速度传感器检测出电梯的稳定加速度，并且传送到电梯控制系统，电梯控制系统根据电机主机输出的恒定力矩F1和加速度传感器检测的稳定加速度即可实现电梯平衡系数的检测，具有硬件构成简单，开发成本低的优点，并且只需要通过程序升级就能进行后期的优化开发。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，步骤如下：

S1、将电梯对重和电梯轿厢处于齐平位置；

S2、输出恒定力矩F1控制电梯运行一个时间段；

S3、获取电梯运行时的稳定加速度a，然后代入以下公式计算出电梯平衡系数k：

k＝[F1+m'(g-a)]/[(g-a)·Q]；

其中Q为电梯额定载重，g为重力加速度，m'为电梯的载重，当电梯空载时，m'为0。

2.根据权利要求1所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：S4、根据电梯平衡系数标准值k1的范围，通过以下公式计算出对应电梯对重标准值W1的范围，从而根据电梯对重标准值W1对实际电梯对重进行优化：

W1＝G+k1·Q；

其中G为电梯轿厢的重量。

3.根据权利要求2所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：S5、根据步骤S3中得到电梯平衡系数k，通过以下公式计算得出电梯对重实际值W：

W＝G+k·Q；

S6、根据步骤S4中得到的电梯对重标准值W1的范围和步骤S5中得到的电梯对重的实际值W，计算出电梯对重的优化范围，从而根据该优化范围对电梯对重进行优化。

4.根据权利要求1所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，所述恒定力矩F1的方向为电梯主机指向电梯轿厢或电梯主机指向电梯对重。

5.根据权利要求1所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，步骤S2中输出恒定力矩F1控制电梯运行的时间段为5～20秒；步骤S2中输出恒定力矩F1控制电梯的启动速度为0.1～0.5m/s。

6.根据权利要求1所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，步骤S3中电梯运行时的稳定加速度a获取过程如下：实时检测电梯运行的加速度，当检测到电梯运行的加速度在预设时间内保持不变或者其变化幅度在预设幅度范围内时，则将该加速度作为稳定加速度。

7.根据权利要求6所述的电梯平衡系数的检测方法，其特征在于，所述预设时间为5～20秒，所述预设幅度范围为-20％～+20％。

8.一种用于实现权利要求1所述检测方法的电梯平衡系数的检测装置，其特征在于，包括电梯控制系统、加速度传感器和输出恒定力矩至电梯的电梯主机，所述加速度传感器和电梯主机分别与电梯控制系统连接；所述加速度传感器置于电梯轿厢上。

9.根据权利要求8所述的电梯平衡系数的检测装置，其特征在于，所述加速度传感器通过有线或无线方式与电梯控制系统连接。

10.根据权利要求8所述的电梯平衡系数的检测装置，其特征在于，所述电梯控制系统包括主控板和变频器，所述电梯主机通过变频器与主控板连接。