CN111348511B - 一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法，涉及升降梯控制领域。该方法考虑了电梯空载时向对重方向的偏载，能够实现对任意平衡系数电梯的检测，使用电梯空载稳速下行时的输出电流关联平衡系数，利用电梯的这两个特征参数，将电流通过转矩与电梯载荷相关联，给出准确的检测电流数值，从而精确检测其制动力是否满足国标中按额定载荷考量的指标。该方法检测时间短，不影响电梯的正常使用，可以设置合理的周期自动检测，如果检测合格，则该电梯的制动力完全能够保障电梯的安全可靠运行，这样同时满足了国家标准《GB7588‑2003电梯制造与安装安全规范》和《GB7588‑2003第一号修改单》中关于制动力与制动力验证的强制要求。

Description

一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法

技术领域

本发明涉及升降梯控制领域，特别涉及一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法。

背景技术

制动系统是电梯的重要组成部分，有效保障电梯安全可靠运行。电梯制动系统以摩擦型机电式制动器即电梯抱闸为主要部件，且对其制动力有严格的指标要求。在国家标准《GB7588-2003电梯制造与安装安全规范》12.4制动系统条文中，12.4.2.1明确要求“当轿厢载有125％额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。……所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果一组部件不起作用，应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。”

按照上述国标要求，通常电梯在验收测试时，需要先依据电梯额定载荷的125％计算轿厢内应填充物质量，在安置好砝码后控制电梯轿厢以额定梯速向下运行，而后操作制动器检验，如果曳引轮可停止运转，则制动力满足国标要求。但这种测试方法无疑会对电梯的机械部件造成严重损伤，测试中需要足够的砝码，如果电梯额定载荷较大如3吨或5吨的货梯，物料以及相应的搬运人工成本极高，另外一旦电梯的制动力不足，甚至在搬运砝码过程中，就有引发溜车造成门口人员被剪切的危险。

此外，在以强制实施的《GB7588-2003第一号修改单》9.11轿厢意外移动保护装置条文中要求：“在使用驱动主机制动器的情况下，自监测包括对机械装置正确提起(或释放)的验证和(或)对制动力的验证。……对于仅采用对制动力验证的，则制动力自监测周期不应大于24小时。”这就对制动力检测提出了更高的要求，即当一台电梯已经通过验收正常使用后，仍需要按照一定周期对其制动器的制动力进行检测，同时该检测应尽量利用电梯现有资源条件，如果为了检测制动力增加配置或按上述方法进行周期性检测，无疑会提高电梯设备成本与维护成本，为电梯的销售使用带来不良影响。

因此，如何简单易行地仅利用电梯控制系统，安全准确地检测一台已安装甚至已经交付使用的电梯制动器的制动力是否满足国标要求，就成为一个必须攻克的技术难题。

据相关文献报导，申请号为CN200310115130.1的“电梯制动力矩的测定装置和测定方法”和申请号为CN201510991790.9的“抱闸制动力矩的检测方法和系统”，无需增加配置仅通过电梯控制系统实现制动力检测，但要求在制动器闭合的条件下对曳引机施加转矩令其产生位移，甚至慢速运行，进而检测输出转矩或编码器溜车脉冲数，来计算电梯制动力。这种检测方法无疑会对摩擦式制动器造成磨损，因此每一次检测实质上都会减小电梯制动力；再如申请号为CN201610503756.7的“基于大数据的电梯曳引机制动力监测方法”与申请号为CN201910296494.5的“一种电梯抱闸力矩检测方法”，利用网络云端大数据或者对于该制动器预先拟合的速度与转矩曲线，来对比当前电梯制动检测结果，但类似方法更倾向于电梯制动力的横向对比，以及每个检测周期的制动力退化情况，难以准确判断出制动力是否已出现安全隐患；又如申请号为CN201610895341.9的“检测抱闸制动力的方法及装置”和申请号为CN201810703087.7的“抱闸制动力的检测方法”，可以满足无损电梯部件的需求直接检测电梯制动力，但其侧重点或者在于台阶式提升曳引机输出转矩以确保检测过程安全，或者在于空闲时段检测避免影响电梯正常使用，没有给出制动力检测是否合格的指标，即使提到的检测指标也是针对曳引机的额定转矩，没有契合国标要求按照电梯实际额定载荷进行比较，也没有考虑每台电梯均不一致的平衡系数即电梯对重偏载的影响，无法满足工程实际需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1，获取电梯平衡系数K；

步骤2，通过直接测量获取电梯空载下行稳速时的曳引机的输出电流I_空载，并计算曳引机的输出电流I_检测，计算公式如下：

式中，C为电梯制动力的检测目标值，在检测所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器的制动力时，检测目标值C至少设为电梯额定载荷的125％及以上；在检测一组参与向制动轮或盘施加制动力的制动器的制动力时，检测目标值C至少为电梯额定载荷的100％及以上；

步骤3，在进行电梯制动力检测时，令电梯处于空载状态且制动器处于闭合状态，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出检测转矩；施加检测转矩后，判断曳引机是否转动，如果转动则说明电梯制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯制动力满足预设检测目标值C，判定当前电梯的制动力满足国标要求。

上述方案中，定步骤2中输出电流I_空载的另一种替换方案为：

不直接测量电梯空载下行稳速时的曳引机的输出电流I_空载，而通过电梯控制系统获取该运行状态下曳引机输出电流与其额定电流的比值，公式如下：

I_空载＝δI_额定

式中，I_额定是电机的额定电流，δ为电梯空载下行稳速时输出电流与电机额定电流的占比。

本发明的有益效果是：该基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法，该方法考虑了电梯空载时向对重方向的偏载，能够实现对任意平衡系数电梯的检测，使用电梯空载稳速下行时的输出电流关联平衡系数，利用电梯的这两个特征参数，将电流通过转矩与电梯载荷相关联，给出准确的检测电流数值，从而精确检测其制动力是否满足国标中按额定载荷考量的指标。该方法检测时间短，不影响电梯的正常使用，可以设置合理的周期自动检测，如果检测合格，则该电梯的制动力完全能够保障电梯的安全可靠运行，这样同时满足了国家标准《GB7588-2003电梯制造与安装安全规范》和《GB7588-2003第一号修改单》中关于制动力与制动力验证的强制要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中电梯平衡系数与空载下行稳速电流示意图；

图2为按照国标要求检测全部制动器制动力的原理图；

图3为本发明实施例中检测全部制动器制动力的一个实施例的示意图；

图4为按照国标要求检测单个制动器制动力的原理图；

图5为本发明实施例中检测单个制动器制动力的一个实施例的示意图。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图5和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，当电梯空载时，负载转矩完全来源于对重与空轿厢之间的偏差。电梯平衡系数K就是反应这一偏差的特征参数，该参数的实质就是设计配置对重的质量大小，合理平衡电梯轿厢与轿内载荷，减轻曳引机的运行负荷，按照国标要求为电梯额定载荷的40％～50％。因此电梯空载时，负载转矩在对重方向，大小为K倍的电梯额定载荷。鉴于电梯平衡系数K在电梯验收时必须测试获取，在以下实施例中都将其作为已知量。

而当电梯空载下行至稳速时，制动器完全开启后摩擦力降为零，曳引机曳引轮上仅有电磁转矩与负载转矩且二者平衡，鉴于上述的负载转矩，电磁转矩为轿厢方向，大小同样为K倍的电梯额定载荷。由于电磁转矩与电机输出电流成正比，因此更便于获取曳引机电流，特别是电梯空载下行稳速时曳引机的输出电流I_空载，即对应了K倍的电梯额定载荷。

上述两个参数，即电梯平衡系数K与电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载，均为电梯特征参数，获取便捷且比例关联，给出了从曳引机控制量到电梯额定载荷的对应关系。

如图2所示，轿厢内载有125％的额定载荷，考虑对重质量以及电梯的平衡系数，此时的负载转矩为(125％-K)倍的电梯额定载荷。按照国标要求，当电梯轿厢在该负载条件下以额定速度下行时，制动器可使轿厢停止，因此要求制动力应大于该条件下的负载转矩，即要求制动力大于(125％-K)倍的电梯额定载荷，这就是国标对于折合为电梯额定载荷的电梯全部制动力的要求。

实施例1：

按照国标检测全部制动器的制动力，如图3所示。

已知电梯平衡系数K与电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。

设置制动力检测的目标值c＝125％，计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(125％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(125％-K)倍的电梯额定载荷，与国标要求的制动力标准一致。

使电梯制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯制动力满足预设检测目标值c＝125％，即电梯制动力大于轿厢内放置125％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯的制动力满足国标要求。

实施例2：

高于国标要求检测全部制动器的制动力。

已知电梯平衡系数K与电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。

设置制动力检测的目标值高于国标要求，例如设置该目标值c＝150％，计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(150％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(150％-K)倍的电梯额定载荷，高于国标要求的制动力标准。

使电梯制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯制动力满足预设检测目标值c＝150％，即电梯制动力已大于轿厢内放置150％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯的制动力不但满足国标要求，而且还高于国标标准。

实施例3：

高于国标要求并更易于实施地检测全部制动器的制动力。

已知电梯平衡系数K，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。通常电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载并不易于测试，而且可能存在较大的测试误差。对于电梯控制系统而言，输出转矩或电流会按照电机的额定折算成百分比进行矢量运算，该值精度更高而且更易于获取，因此可在电梯控制系统内部矢量运算中获取空载下行稳速时曳引机输出电流为δI_额定，其中δ为此时输出电流与电机额定电流的占比。

设置制动力检测的目标值高于国标要求，例如设置该目标值c＝150％。计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电机额定的百分比电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(150％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(150％-K)倍的电梯额定载荷，高于国标要求的制动力标准。

使电梯制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯制动力满足预设检测目标值c＝150％，即电梯制动力已大于轿厢内放置150％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯的制动力不但满足国标要求，而且还高于国标标准。

如图4所示。轿厢内载有100％的额定载荷，考虑对重质量以及电梯的平衡系数，此时的负载转矩为(100％-K)倍的电梯额定载荷。按照国标要求，当电梯轿厢在该额定载荷条件下以额定速度下行时，单独一组制动器可使轿厢停止，因此要求制动力应大于该条件下的负载转矩，即要求单个制动器的制动力大于(100％-K)倍的电梯额定载荷，这就是国标对于折合为电梯额定载荷的电梯单个制动力的要求。

实施例4：

按照国标检测单个制动器的制动力，如图5所示。

已知电梯平衡系数K与电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。

设置单个制动器制动力检测的目标值c＝100％，计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(100％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(100％-K)倍的电梯额定载荷，与国标要求的制动力标准一致。

使电梯待检测的单个制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯该受检制动器的制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯该制动器的制动力满足预设检测目标值c＝100％，即电梯单个制动器的制动力大于轿厢内放置100％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯受检制动器的制动力满足国标要求。

实施例5：

高于国标要求检测单个制动器的制动力。

已知电梯平衡系数K与电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。

设置单个制动器的制动力检测的目标值高于国标要求，例如设置该目标值c＝110％，计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(110％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(110％-K)倍的电梯额定载荷，高于国标要求的制动力标准。

使电梯待检测的单个制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯该受检制动器的制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯该制动器的制动力满足预设检测目标值c＝110％，即电梯单个制动器的制动力大于轿厢内放置110％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯受检制动器的制动力不但满足国标要求，而且还高于国标标准。

实施例6：

高于国标要求并更易于实施地检测单个制动器的制动力。

已知电梯平衡系数K，当电梯空载时，曳引轮的负载转矩为K倍的电梯额定载荷。通常电梯空载下行稳速时曳引机输出电流I_空载并不易于测试，而且可能存在较大的测试误差。对于电梯控制系统而言，输出转矩或电流会按照电机的额定折算成百分比进行矢量运算，该值精度更高而且更易于获取，因此可在电梯控制系统内部矢量运算中获取空载下行稳速时曳引机输出电流为δI_额定，其中δ为此时输出电流与电机额定电流的占比，为内部测试量，可在运行中根据实际施加结果留存，而I_额定是电机的已知量。

设置单个制动器的制动力检测的目标值高于国标要求，例如设置该目标值c＝110％。计算曳引机的输出转矩，即输出电流I_检测为：

该值表示，按此电机额定的百分比电流输出时，对应曳引机的电磁转矩为(110％-2*K)倍的电梯额定载荷，当施加方向为对重方向时，考虑对重质量与电梯平衡系数即已有的K倍的电梯额定载荷，总转矩达到(110％-K)倍的电梯额定载荷，高于国标要求的制动力标准。

使电梯待检测的单个制动器闭合、轿厢空载，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出电流I_检测的检测转矩，而后判断曳引机是否转动，如果转动则电梯该受检制动器的制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯该制动器的制动力满足预设检测目标值c＝110％，即电梯单个制动器的制动力大于轿厢内放置110％额定载荷时的负载转矩，可判定当前电梯受检制动器的制动力不但满足国标要求，而且还高于国标标准。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取电梯平衡系数K；

步骤2，通过直接测量获取电梯空载下行稳速时的曳引机的输出电流I_空载，并计算曳引机的输出电流I_检测，计算公式如下：

式中，C为电梯制动力的检测目标值，在检测所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器的制动力时，检测目标值C至少设为电梯额定载荷的125％及以上；在检测一组参与向制动轮或盘施加制动力的制动器的制动力时，检测目标值C至少为电梯额定载荷的100％及以上；

步骤3，在进行电梯制动力检测时，令电梯处于空载状态且制动器处于闭合状态，利用电梯控制系统使电梯曳引机向对重方向输出检测转矩；施加检测转矩后，判断曳引机是否转动，如果转动则说明电梯制动力不足，检测失败；如果曳引机未发生转动，则电梯制动力满足预设检测目标值C，判定当前电梯的制动力满足国标要求。

2.如权利要求1所述的基于电梯平衡系数的电梯制动力精确检测方法，其特征在于，确定步骤2中输出电流I_空载的另一种替换方案为：

不直接测量电梯空载下行稳速时的曳引机的输出电流I_空载，而通过电梯控制系统获取该运行状态下曳引机输出电流与其额定电流的比值，公式如下：

I_空载＝δI_额定

式中，I_额定是电机的额定电流，δ为电梯空载下行稳速时输出电流与电机额定电流的占比。

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