CN110304508A - 电梯系统的绳索摇摆检测和减轻 - Google Patents

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Abstract

一种电梯系统的绳索摇摆检测系统，包括位于电梯系统的悬挂构件附近的磁性拾取器。所述磁性拾取器被配置为通过所述磁性拾取器处的磁场变化来检测所述悬挂构件的运动。信号处理单元可操作地连接到所述磁性拾取器。所述信号处理单元被配置为基于所述磁场变化确定所述悬挂构件的摇摆的最大振幅，将所述最大振幅与预先选择的阈值进行比较，以及基于所述阈值的实际或预测的超过量来发信号通知所述电梯系统的操作变化。

Description

电梯系统的绳索摇摆检测和减轻
背景技术
示例性实施方案涉及电梯系统领域。更具体地，本公开涉及电梯系统的悬挂构件摇摆的检测和校正。
电梯系统可用于在建筑物的各个层面之间运载乘客、货物或两者都运载。一些电梯是基于牵引的并且利用诸如绳索或皮带等悬挂构件来支撑电梯轿厢并实现电梯轿厢的期望运动和定位。
电梯系统的绳索摇摆可以对电梯系统井道中的绳索和其他物体或设备造成损坏。此外，绳索摇摆引起不希望的振动，这导致乘客不适。绳索摇摆通常不是直接测量的，而是通过感测诱发条件(诸如建筑物摇摆或振动)来评估的。当检测到建筑物摇摆时，采取行动以限制电梯系统的电梯轿厢的行进，和/或停止电梯轿厢的操作直到建筑物摇摆事件过去。
利用诸如建筑物摇摆的次要条件来评估绳索摇摆可能在没有发生绳索摇摆事件时导致错误触发，并且当绳索摇摆事件发生时可能无法触发响应。
发明内容
在一个实施方案中，电梯系统的绳索摇摆检测系统包括位于电梯系统的悬挂构件附近的磁性拾取器。磁性拾取器被配置为通过磁性拾取器处的磁场变化来检测悬挂构件的运动。信号处理单元可操作地连接到磁性拾取器。信号处理单元被配置为基于磁场变化确定悬挂构件的摇摆的最大振幅，将最大振幅与预先选择的阈值进行比较，以及基于阈值的实际或预测的超过量来发信号通知电梯系统的操作变化。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，两个或更多个磁性拾取器位于井道处，相对于绳索中心轴线以一定角度分开。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，磁性拾取器可选择地可以伸缩。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器可操作地连接到磁性拾取器。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器和磁性拾取器被配置为发射致动信号以破坏悬挂构件的摇摆。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器和磁性拾取器被配置为发射保持信号以将悬挂构件吸引到磁性拾取器。
在另一个实施方案中，电梯系统包括井道、位于井道中的电梯轿厢、可操作地连接到电梯轿厢以使电梯轿厢沿井道移动的悬挂构件，以及位于井道中的绳索摇摆检测系统。绳索摇摆检测系统包括邻近悬挂构件定位的磁性拾取器。磁性拾取器被配置为通过磁性拾取器处的磁场变化来检测悬挂构件的运动。信号处理单元可操作地连接到磁性拾取器。信号处理单元被配置为基于磁场变化确定悬挂构件的摇摆的最大振幅，将最大振幅与预先选择的阈值进行比较，以及基于阈值的实际或预测的超过量来发信号通知电梯系统的操作变化。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，两个或更多个磁性拾取器位于井道处，相对于绳索中心轴线以一定角度分开。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，磁性拾取器可选择地可以伸缩。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器可操作地连接到磁性拾取器。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器和磁性拾取器被配置为发射致动信号以减少悬挂构件的摇摆。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，功率驱动器和磁性拾取器被配置为发射保持信号以将悬挂构件吸引到磁性拾取器。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，磁性拾取器位于电梯系统的驱动绳轮处或其附近。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，悬挂构件是由多个金属线形成的绳索。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，绳索摇摆检测系统被配置为感测电梯轿厢的速度或电梯驱动器的操作频率中的一个或多个。
在另一个实施方案中，一种检测电梯系统的悬挂构件的运动的方法包括：将磁性拾取器定位在悬挂构件附近，感测磁性拾取器的磁场变化，所述磁场变化指示悬挂构件的运动，以及基于磁场变化确定运动的最大振幅。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，将最大振幅与预定的阈值进行比较，以及基于阈值的实际或预测的超过量来改变电梯系统的操作。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，致动信号被从磁性拾取器朝向悬挂构件传递，以减少悬挂构件的运动。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，从磁性拾取器发射保持信号以将悬挂构件吸引到磁性拾取器以减少悬挂构件的运动。
附加地或可选地，在本实施方案或其他实施方案中，感测电梯轿厢的速度或电梯驱动器的操作频率中的一个或多个。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件编号相同：
图1是电梯系统的实施方案的示意图；
图2是电梯系统的绳索的实施方案的剖视图；
图3是电梯系统的绳索摇摆检测系统的实施方案的图示；
图4是磁性拾取器的实施方案的图示；
图5是电梯系统的绳索摇摆检测系统的实施方案的另一个图示；
图6是一种检测电梯悬挂构件的运动的方法的图示；
图7是电梯系统的绳索摇摆检测和致动系统的实施方案的另一个图示；以及
图8是电梯系统的绳索摇摆检测和致动系统的实施方案的又一图示。
具体实施方式
本文通过示例而非限制的方式参考附图给出了所公开的装置和方法的一个或多个实施方案的详细描述。
图1所示是电梯系统10的实施方案。本文不讨论对于理解本发明不需要的电梯系统10的特征(诸如导轨、安全装置等)。电梯系统10包括用一个或多个悬挂构件(例如，悬挂绳索16)可操作地悬挂或支撑在井道14中的电梯轿厢12。一个或多个悬挂绳索16与一个或多个绳轮18相互作用，以围绕电梯系统10的各个部件布置。一个或多个悬挂绳索16还连接到配重20，用于帮助平衡电梯系统10并减小操作期间一个或多个绳轮18两侧上的绳索张力差。每个绳轮18具有直径22，其可以与电梯系统10中的其他绳轮18的直径相同或不同。至少一个绳轮18可以是由机器24驱动的驱动绳轮。机器24引起的驱动绳轮的运动(通过牵引)驱动、移动和/或推进围绕驱动绳轮18布置的一个或多个悬挂绳索16，从而沿着井道14使电梯轿厢12运动。电梯系统10可以进一步包括一个或多个补偿绳索26，从电梯轿厢12朝向井道底坑28延伸围绕补偿绳轮27直到配重20。系紧质量块60可以设置在井道底坑28中并且固定到补偿绳轮27。补偿绳索26、补偿绳轮27和系紧质量块60使电梯轿厢12沿井道14的运动稳定。
现在参考图2，悬挂绳索16和/或补偿绳索26可以由多个线材30(例如，钢绞线30)形成，这些线材在一些实施方案中形成一个或多个绳股32。虽然本文描述了绳索16，但是本领域技术人员将容易理解，本公开也可以应用于具有涂层钢带或其他结构作为悬挂构件的电梯系统10。
现在参考图3，绳索摇摆检测系统34位于井道14中，以在电梯系统10的操作期间检测悬挂绳索16和/或补偿绳索26的摇摆。虽然下面的描述利用悬挂绳索16的摇摆的检测作为示例，但是本领域技术人员将容易理解，这种绳索摇摆检测系统34可以类似地应用于检测补偿绳索26的摇摆。绳索摇摆检测系统34包括位于井道14中的一个或多个传感器，以直接检测悬挂绳索16的摇摆。在一些实施方案中，一个或多个传感器是一个或多个磁性拾取器36。如图4所示，磁性拾取器36包括永磁体38，线圈40围绕着永磁体38。再次参考图3，磁性拾取器36放置在悬挂绳索16附近。
悬挂绳索16相对于磁性拾取器36的运动引起磁性拾取器36的磁场42的变化，从而导致线圈40两端的电压变化。在信号处理单元44处分析和处理测量的电压，以推断悬挂绳索16运动的行波的最大振幅。将推断的最大振幅与阈值进行比较，并将结果传送到电梯控制系统46，以便可以采取适当的行动，诸如限制电梯轿厢12的运动，或者停止电梯系统10的操作。
如图1所示，磁性拾取器36沿着悬挂绳索16放置在驱动绳轮18处或其附近。在这样的位置，悬挂绳索16的运动的振幅相对较小，因此磁性拾取器36可以放置在悬挂绳索16附近，在磁性拾取器36与悬挂绳索16之间具有相对小的气隙48。这样的放置提高了悬挂绳索16运动的测量灵敏度，同时悬挂绳索16与磁性拾取器36之间的碰撞风险相对较低。然而，应当理解，磁性拾取器36可以位于沿井道14的另一个位置处，或者当使用多个磁性拾取器36时，它们可以放置在除驱动绳轮18处或其附近之外的位置。
参考图5，可以使用一个以上的磁性拾取器36来检测悬挂绳索16的摇摆。在一个实施方案中，两个磁性拾取器36位于感测位置处，诸如在驱动绳轮18处或其附近。在图4的实施方案中，磁性拾取器36相对于绳索中心轴线以一定角度间隔定位，因此绳索摇摆检测系统34可以检测并确定绳索在多于一个方向上的摇摆。所述角度可以是90度，如图4所示，或者可选地可以是某一其他合适的角度。在其他实施方案中，磁性拾取器36可以定位在井道14中，以在电梯轿厢12沿井道14行进时可选择地可以伸缩。
图6中示出了一种操作绳索摇摆检测系统34的方法。在框100中，悬挂绳索16移动，并触发磁性拾取器36处的磁场变化。在框102处，磁场变化的变化引起磁性拾取器36处的电压变化。在框104处，信号处理单元44执行电压信号的模数转换，并且在框106处确定绳索摇摆频率。在框108处，在信号处理单元44处确定绳索摇摆的行波的最大振幅。最大振幅的确定可以包括诸如绳索16长度和/或电梯轿厢12的重量等因素。信号处理单元44将最大振幅与预先选择的阈值进行比较，并且在框110处，如果超过阈值，则绳索摇摆检测系统34发信号通知电梯控制系统46采取行动，诸如限制电梯系统10的操作和/或停止操作。
此外，在一些实施方案中，信号处理单元44的分析可以是预测性的，查看阈值如何随时间变化，然后在预测的摇摆事件之前发信号通知电梯控制系统46，以基于对摇摆事件的预测改变电梯系统10的操作。此外，在其他实施方案中，磁性拾取器36可以连接到电梯控制系统46，并且信号处理逻辑可以位于电梯控制系统46中。
除了悬挂绳索16的摇摆和补偿绳索26的摇摆之外，可以通过绳索摇摆检测系统34来感测或监控电梯系统10的其他操作特性。例如，绳索摇摆检测系统34可用于感测电梯驱动器(未示出)的操作频率，所述电梯驱动器通过脉冲宽度调制(PWM)命令对机器24的电压。PWM具有可由磁性拾取器36观察到的一个或多个频率，因为它非常靠近驱动器和电动机绕组。
此外，磁性拾取器36可以检测通过磁性拾取器36的悬挂绳索16表面中的变化，并且可以基于所感测的频率确定电梯轿厢12的速度。此外，磁性拾取器36可用于具有多个绳索16和多个磁性拾取器36的系统10中的电梯轿厢12的负载感测和/或相对绳索16张力。
在一些实施方案中，如图7所示，绳索摇摆检测系统34可以包括致动部分50。在信号处理单元44处确定绳索摇摆的频率时，致动部分50生成致动信号52以产生具有所测量信号的逆频率响应的磁场。致动信号52经由功率驱动器54通过磁性拾取器36或者可选地通过次级发射器发射。致动信号52用作对绳索16摇摆的破坏性干扰，从而减少绳索16的运动。
此外，如图8所示，一旦绳索摇摆检测系统34检测到绳索16摇摆，并且电梯控制系统46发信号通知停止电梯轿厢12的运动，功率驱动器52和磁性拾取器36可用于生成保持信号56，磁性拾取器36的磁场将绳索16吸引并保持在磁性拾取器36处，从而在电梯轿厢12空转时停止或减少悬挂绳索16的摇摆。
本文公开的绳索摇摆检测系统34提供绳索摇摆的直接感测和测量，以及用于一旦检测到绳索摇摆时减少和/或停止绳索摇摆的解决方案。系统成本相对较低，并且可以容易地实施到现有电梯系统中。
术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用设备的特定量的测量相关联的误差程度。
本文所用术语仅出于描述具体实施方案的目的且不意图限制本公开。如在此所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。应进一步理解的是，说明书中所用的术语“包括”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
虽然已经参考一个或多个示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员将会理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使具体的情形或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于预期为实现本公开而作为最佳模式公开的具体实施方案，而是本公开将包括落入权利要求书范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种电梯系统的绳索摇摆检测系统，其包括：
磁性拾取器，所述磁性拾取器设置在电梯系统的悬挂构件附近，所述磁性拾取器被配置为通过所述磁性拾取器处的磁场变化来检测所述悬挂构件的运动；以及
信号处理单元，所述信号处理单元可操作地连接到所述磁性拾取器，所述信号处理单元被配置为：
基于所述磁场变化确定所述悬挂构件的摇摆的最大振幅；
将所述最大振幅与预先选择的阈值进行比较；以及
基于所述阈值的实际或预测的超过量来发信号通知所述电梯系统的操作变化。
2.根据权利要求1所述的绳索摇摆检测系统，进一步包括两个或更多个磁性拾取器，所述磁性拾取器设置在所述井道处，相对于绳索中心轴线以一定角度分开。
3.根据权利要求1所述的绳索摇摆检测系统，其中所述磁性拾取器可选择地可以伸缩。
4.根据权利要求1所述的绳索摇摆检测系统，进一步包括可操作地连接到所述磁性拾取器的功率驱动器。
5.根据权利要求4所述的绳索摇摆检测系统，其中所述功率驱动器和所述磁性拾取器被配置为发射致动信号以破坏所述悬挂构件的摇摆。
6.根据权利要求4所述的绳索摇摆检测系统，其中所述功率驱动器和所述磁性拾取器被配置为发射保持信号以将所述悬挂构件吸引到所述磁性拾取器。
7.一种电梯系统，其包括：
井道；
电梯轿厢，所述电梯轿厢设置在所述井道中；
悬挂构件，所述悬挂构件可操作地连接到所述电梯轿厢，以使所述电梯轿厢沿着所述井道移动；以及
绳索摇摆检测系统，所述绳索摇摆检测系统设置在所述井道中并且包括：
磁性拾取器，所述磁性拾取器设置在所述悬挂构件附近，所述磁性拾取器被配置为通过所述磁性拾取器处的磁场变化来检测所述悬挂构件的运动；以及
信号处理单元，所述信号处理单元可操作地连接到所述磁性拾取器，所述信号处理单元被配置为：
基于所述磁场变化确定所述悬挂构件的摇摆的最大振幅；
将所述最大振幅与预先选择的阈值进行比较；以及
基于所述阈值的实际或预测的超过量来发信号通知所述电梯系统的操作变化。
8.根据权利要求7所述的电梯系统，进一步包括两个或更多个磁性拾取器，所述磁性拾取器设置在所述井道处，相对于绳索中心轴线以一定角度分开。
9.根据权利要求7所述的电梯系统，其中所述磁性拾取器可选择地可以伸缩。
10.根据权利要求7所述的电梯系统，进一步包括可操作地连接到所述磁性拾取器的功率驱动器。
11.根据权利要求10所述的电梯系统，其中所述功率驱动器和所述磁性拾取器被配置为发射致动信号以减少所述悬挂构件的摇摆。
12.根据权利要求10所述的电梯系统，其中所述功率驱动器和所述磁性拾取器被配置为发射保持信号以将所述悬挂构件吸引到所述磁性拾取器。
13.根据权利要求7所述的电梯系统，其中所述磁性拾取器设置在所述电梯系统的驱动绳轮处或其附近。
14.根据权利要求7所述的电梯系统，其中所述悬挂构件是由多个金属线形成的绳索。
15.根据权利要求7所述的电梯系统，其中所述绳索摇摆检测系统被配置为感测以下一者或多者：所述电梯轿厢的速度、电梯驱动器的操作频率、所述电梯轿厢的负载感测或悬挂构件相对张力。
16.一种检测电梯系统的悬挂构件的运动的方法，其包括：
将磁性拾取器定位在所述悬挂构件附近；
感测所述磁性拾取器的磁场变化，所述磁场变化指示所述悬挂构件的运动；以及
基于所述磁场变化确定所述运动的最大振幅。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
将所述最大振幅与预定的阈值进行比较；以及
基于所述阈值的实际或预测的超过量来改变所述电梯系统的操作。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：将来自所述磁性拾取器的致动信号朝向所述悬挂构件传递，以减少所述悬挂构件的运动。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：从所述磁性拾取器发射保持信号以将所述悬挂构件吸引到所述磁性拾取器以减少所述悬挂构件的运动。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括通过所述磁性拾取器感测以下一者或多者：电梯轿厢的速度、电梯驱动器的操作频率、所述电梯轿厢的负载感测和/或悬挂构件相对张力。
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