CN111807178B - 一种多功能电梯性能参数检测系统 - Google Patents

一种多功能电梯性能参数检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能电梯性能参数检测系统，包含数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、液晶显示模块，属于机器测量技术领域。该发明专利通过测量电压、电流、速度3个基本参数，经过数学处理，可完成电梯平衡系数、能效、制停距离等涉及电梯安全与节能的关键性能参数的测试，其中，在对电梯能效测量中，给用户提供空载、典型工况、全工况3种检测方案，精确测量电梯输送有效载荷所做的功，并根据电梯的实际运行情况，将待机能耗和运行能耗进行数学折算后得到总能耗，所得的能效值更准确、科学、合理。对检测结果系统可自动生成检测报告，对不符合标准的测试参数，系统可给出调试和改造方案，保障电梯能以更安全、更节能的方式运行。

Description

一种多功能电梯性能参数检测系统
所属技术领域
一种多功能电梯性能参数检测系统，包含数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、液晶显示模块，属于机器测量技术领域。
背景技术
截至2019年3月，中国电梯保有量已超过628万台，占全世界电梯的1/3，每年还以接近20％的速率增长，中国已经成为全球最大的电梯制造地和销售国。电梯作为现代最常用的垂直交通工具，其安全和节能问题也越来越受到人们的关注。为保证电梯安全节能运行，检验人员需定期对电梯相关参数进行检测，其中，平衡系数、制停距离、能效等参数都是电梯很重要的性能指标，取值直接影响到电梯的安全性、可靠性及节能降耗。由于这些参数相互独立，目前，尚未出现一个检测系统可同时完成上述参数的测量，检验人员每换一个参数就要换一种检测工具，而电梯检验均为现场作业，因此，检验人员需要携带大量检测设备，费时费力。
本发明专利通过测量电压、电流、速度3个基本参数，经过数学计算，可完成电梯平衡系数、能效、制停距离等涉及电梯安全与节能的关键性能参数的测试，其中，在对电梯能效测量中，给用户提供空载、典型工况、全工况3种检测方案，精确测量电梯输送有效载荷所做的功，并根据电梯的实际运行情况，将待机能耗和运行能耗进行数学折算后得到总能耗，所得的能效值更准确、科学、合理。对检测结果系统可自动生成检测报告，对不符合标准的测试参数，系统可给出调试和改造方案，保障电梯能以更安全、更节能的方式运行。
本发明采用以下技术方案：
1.一种多功能电梯性能参数检测系统，其特征在于：该系统包括：
数据采集模块：采集钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000011
电梯运行时，电梯主控制柜处的三相电压和三相电流、电梯待机时，电梯主开关处的三相电压和三相电流；
数据存储模块：用于存储电梯钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000012
电梯运行时的三相电压值和三相电流值、电梯待机时的三相电压值和三相电流值、电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vu、电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vd、电梯的总层站数c、轿厢以额定速度稳定运行并通过中间层以后，切断电梯主电源，记录切断电源时刻开始到曳引轮停止转动的时长Tz、电梯每天平均运行时长t、测量的电梯待机时长t1、电梯额定速度v额、钢丝绳的绕法、电梯额定载重Q、单块对重块的重量W以及根据电梯使用场所所对应的有效载荷M占额定载重Q的百分比；
数据处理模块：根据数据存储模块里存储的数据计算电梯性能参数，包括：平衡系数、能效、制停距离、功率；
液晶显示模块：液晶显示模块的输入与数据处理模块的输出连接，用于显示数据和波形以及电梯调试改造方案。
进一步的，所述的液晶显示模块分为主界面和子界面，其中，子界面包含平衡系数测试、能效测试、制停距离测试、电压测试、电流测试、功率测试、速度测试。
进一步的，所述的数据处理模块中，根据数据存储模块中存储的层站数c，确定停靠的中间层站数m，以及中间层站的位置。通过测得的钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000021
计算轿厢提升高度H(m)，从而利用加权求和公式计算电梯输送有效载荷所做的机械能W(J)，通过电梯运行时的三相电压、三相电流和测试周期T，计算电梯运行时所消耗的电能E运(kw.h)，再通过电梯待机时的三相电压值、三相电流值和电梯待机时长t1，计算电梯待机时所消耗的电能E待(kw.h)，从而利用运行及待机能耗加权科学折算法计算电梯总能耗E(kw.h)，最终利用公式δ＝W/E*3.6*106计算出电梯能效值；
进一步的，所述的数据处理模块中，根据数据存储模块中存储的电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pu，根据电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pd，再根据数据存储模块中存储的速度vu、vd和电梯额定载重Q，利用公式k＝Pdvd+Puvu/2Qgvdvu计算出电梯平衡系数。
进一步的，所述的数据处理模块中，根据电梯制停时长Tz和钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000022
利用积分公式为
Figure BSA0000181968450000031
计算钢丝绳制停距离，结合钢丝绳绕法，计算轿厢制停距离。
进一步的，所述液晶显示模块的子界面所包含的电梯能效测试界面，可提供3种测试选择，分别为空载测试法、典型工况测试法和全工况测试法。
进一步的，所述的电梯能效测试界面中提供的空载测试方法具体是：电梯在空载情况下，记录在一个测试周期T内，所消耗的电能E运，以及在电梯待机时长t1内，电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E；
典型工况测试法具体是：根据电梯使用场所，选定某一有效载荷，记录在一个测试周期内，输送有效载荷所做的机械能W和电梯运行时长T所消耗的电能E运，以及电梯待机时长t1内，记录电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E和能效值；
全工况测试法具体是：依次记录轿厢分别加载0％Q、25％Q、50％Q、75％Q、100％Q的有效载荷，在每一个测试周期T内，记录电梯输送有效载荷所做的机械能与所消耗的电能，及电梯待机时长t1内，记录电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E和能效值。
进一步的，所述的典型工况测试法中涉及的有效载荷M选取方法是根据电梯使用场所，选定额定载荷Q某一百分比，具体为：电梯使用强度非常低频率非常少，选定的有效载荷为M＝15％Q；电梯使用强度低频率少，选定的有效载荷为M＝25％Q；使用强度较高频率中等，选定的有效载荷为M＝50％Q；使用强度大频率高的选定的有效载荷为M＝75％Q；使用强度非常大频率非常高，选定的有效载荷为M＝100％Q。
进一步的，所述的测试周期T是指选择同一有效载荷上下运行一次作为一个测试周期，运行距离采用单层、多层、全程综合法进行模拟。即在测量电梯运行能耗时，向上单层运行1次到达次底层、多层运行m次到达次顶层，再单层运行1次到达顶层，在电梯按上述方式运行时，记录其运行一个周期所花费的时间T。
进一步的，所述的停靠的中间层站数m选取方法为，当电梯层站数n≤5时，m＝0；当5＜n≤24时，m＝1，当24＜n≤35时，m＝2；当35＜n≤46时，m＝3；当n＞46时，m＝4。
进一步的，所述的停靠的中间层站位置采用公式：中间层站位置＝2+j|(n-2)/(m+1)|向下取整j＝1，2，3，...m计算。
进一步的，所述的机械能的利用加权求和公式
Figure BSA0000181968450000041
计算，所述的总能耗利用运行及待机能耗加权科学折算法公式
Figure BSA0000181968450000042
计算，当K＝1时，对应的是典型工况法，当K＝5时，对应的是全工况法，rki是第i种使用场所，有效载荷为Mk情况下的权重系数。
进一步的，所述的液晶显示模块中电梯调试改造方案主要是指，当电梯的平衡系数在(40％ 50％)以外时，即当平衡系数k＞0.5时，需要减少的对重块的数目范围为
Figure BSA0000181968450000043
当平衡系数k＜0.4时，需要增加的对重块的数目范围为
Figure BSA0000181968450000044
本发明的优点：
1、电梯能效测量中，给用户提供空载、典型工况、全工况3种检测方案，用户可根据自身情况选择合适的检测方案。
2、本发明在计算电梯总能耗时，考虑电梯实际使用情况，将运行能耗和待机能耗科学折算到一起计量，所得结果更科学、更准确、更合理。
3、本发明中运行距离采用单层、多层、全程综合法进行模拟，包含电梯全部运行模式，中间停靠层采用插值法计算，测量结果更科学、更合理。
附图说明
图1为本发明方法总的技术路线图。
图2为本发明方法中平衡系数测试技术路线图
图3为本发明方法中电梯能效测试技术路线图。
图4为本发明方法中电梯运行能效测试结构示意图。
图5为本发明方法中电梯待机能效测试结构示意图。
图6为测试周期运行图。
具体实施方式
请参照图4、5所示，一种多功能电梯性能参数检测系统，其特征在于：该系统包括：数据采集模块1、数据存储模块2、数据处理模块3、液晶显示模块4。
数据存储模块2的输入与数据采集模块1的输出连接，用于存储由数据采集系统1测得的电梯钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000051
电梯主控制柜处三相电压和三相电流以及将电梯停运5分钟后，保持待机状态，在电梯主开关处持续测试时长t1所得的三相电压和三相电流、电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vu、电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vd、其输出与数据处理模块3的输入连接。数据存储模块2中还存有电梯基本信息，包含电梯的总层站数c、轿厢以额定速度稳定运行并通过中间层以后，切断电梯主电源，记录切断电源时刻开始到曳引轮停止转动的时长Tz、电梯每天平均运行时长t、测量的电梯待机时长t1、电梯额定速度v额、钢丝绳的绕法、电梯额定载重Q、单块对重块的重量W以及根据电梯使用场所所对应的有效载荷M占额定载重Q的百分比，如表1所示。
数据处理模块3的输入与数据存储模块2输出连接，数据处理模块3根据数据存储模块2中存储的层站数c，查表2确定停靠的中间层站数m，中间层站的位置由公式(1)确定。在测量电梯运行能耗时，运行方式采用单层、多层、全程综合法进行模拟。即向上单层运行1次到达次底层、多层运行m次到达次顶层，再单层运行1次到达顶层，如图6所示。在电梯按上述方式运行时，记录其运行一个周期所花费的时间T。根据用户在电梯能效测试界面选择的测试方案，数据处理模块3选用对应的处理方式。当用户选用空载测试法时，电梯在空载情况下，记录在一个测试周期T内，所消耗的电能E运，以及在电梯待机时长t1内，电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E；当用户选用典型工况测试法或全工况测试法时，通过电梯钢丝绳的绕法以及钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000052
折算轿厢速度v，再利用有效载荷速度积分法，确定在每一个测试周期T内，计算轿厢提升高度H，再利用加权求和公式
Figure BSA0000181968450000061
计算电梯输送有效载荷所做的机械能W(J)，同时根据数据存储模块2中存储的电梯主控制柜处三相电压、三相电流和测试时长T，计算电梯运行能耗E运(Kw.h)，以及电梯主开关处的三相电压、三相电流和待机时长t1，计算电梯待机能耗E待，再利用运行及待机能耗加权科学折算法公式
Figure BSA0000181968450000062
计算电梯总能耗，当K＝1时，对应的是典型工况法，当K＝5时，对应的是全工况法，rki是第i种使用场所，有效载荷为Mk情况下的权重系数，取值如表3所示，最终利用公式δ＝W/E*3.6*106计算出电梯能效值。
中间层站位置＝2+j|(n-2)/(m+1)|向下取整j＝1，2，3，...m (1)
数据处理模块3根据数据存储模块2中存储的电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pu，根据电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pd，再根据数据存储模块中存储的速度vu、vd和电梯额定载重Q，利用公式k＝Pdvd+Puvu/2Qgvdvu计算出电梯平衡系数。
数据处理模块3根据数据存储模块2中存储的电梯制停时长Tz和钢丝绳速度
Figure BSA0000181968450000065
利用积分公式为
Figure BSA0000181968450000063
计算钢丝绳制停距离，结合钢丝绳绕法，计算轿厢制停距离。
Figure BSA0000181968450000064
Figure BSA0000181968450000071
表1
电梯安装层站数 n≤5 5＜n≤24 24＜n≤35 35＜n≤46 n＞46
中间层站数m 0 1 2 3 4
表2
Figure BSA0000181968450000072
表3

Claims (1)

1.一种多功能电梯性能参数检测系统，其特征在于：该系统包括：
数据采集模块：采集钢丝绳速度
Figure FDA0003369884880000013
电梯运行时，电梯主控制柜处的三相电压和三相电流、电梯待机时，电梯主开关处的三相电压和三相电流；
数据存储模块：用于存储电梯钢丝绳速度
Figure FDA0003369884880000014
电梯运行时的三相电压值和三相电流值、电梯待机时的三相电压值和三相电流值、电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vu、电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流和速度vd、电梯的总层站数c、轿厢以额定速度稳定运行并通过中间层以后，切断电梯主电源，记录切断电源时刻开始到曳引轮停止转动的时长Tz、电梯每天平均运行时长t、测量的电梯待机时长t1、电梯额定速度v额、钢丝绳的绕法、电梯额定载重Q、单块对重块的重量W以及根据电梯使用场所所对应的有效载荷M占额定载重Q的百分比；
数据处理模块：根据数据存储模块里存储的数据计算电梯性能参数，包括：平衡系数、能效、制停距离、功率；
液晶显示模块：液晶显示模块的输入与数据处理模块的输出连接，用于显示数据和波形以及电梯调试改造方案；
所述的液晶显示模块分为主界面和子界面，其中，子界面包含平衡系数测试、能效测试、制停距离测试、电压测试、电流测试、功率测试、速度测试；
所述的数据处理模块中，根据数据存储模块中存储的层站数c，确定停靠的中间层站数m,以及中间层站的位置；通过测得的钢丝绳速度
Figure FDA0003369884880000015
计算轿厢提升高度H(m)，从而利用加权求和公式计算电梯输送有效载荷所做的机械能W(J)，通过电梯运行时的三相电压、三相电流和测试周期T，计算电梯运行时所消耗的电能E运(kw.h)，再通过电梯待机时的三相电压值、三相电流值和电梯待机时长t1，计算电梯待机时所消耗的电能E待(kw.h)，从而利用运行及待机能耗加权科学折算法计算电梯总能耗E(kw.h)，最终利用公式δ＝W/E*3.6*106计算出电梯能效值；
所述的数据处理模块中，根据数据存储模块中存储的电梯从底层空载上行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pu，根据电梯从顶层空载下行至楼层总高度的一半时，电梯主控制柜处的三相电压、三相电流，计算功率Pd，再根据数据存储模块中存储的速度vu、vd和电梯额定载重Q，利用公式k＝Pdvd+Puvu/2Qgvdvu计算出电梯平衡系数；
所述的数据处理模块中，根据电梯制停时长Tz和钢丝绳速度
Figure FDA0003369884880000011
利用积分公式为
Figure FDA0003369884880000012
计算钢丝绳制停距离，结合钢丝绳绕法，计算轿厢制停距离；
所述液晶显示模块的子界面所包含的电梯能效测试界面，可提供3种测试选择，分别为空载测试法、典型工况测试法和全工况测试法；
所述的电梯能效测试界面中提供的空载测试方法具体是：电梯在空载情况下，记录在一个测试周期T内，所消耗的电能E运，以及在电梯待机时长t1内，电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E；
典型工况测试法具体是：根据电梯使用场所，选定某一有效载荷，记录在一个测试周期内，输送有效载荷所做的机械能W和电梯运行时长T内所消耗的电能E运，以及电梯待机时长t1内，记录电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E和能效值；
全工况测试法具体是：依次记录轿厢分别加载0％Q、25％Q、50％Q、75％Q、100％Q的有效载荷，在每一个测试周期T内，记录电梯输送有效载荷所做的机械能与所消耗的电能E运，及电梯待机时长t1内，记录电梯所消耗的待机能耗E待，计算总能耗E和能效值；
所述的典型工况测试法中涉及的有效载荷M选取方法是根据电梯使用场所，选定额定载荷Q某一百分比，具体为：电梯使用强度非常低频率非常少，选定的有效载荷为M＝15％Q；电梯使用强度低频率少，选定的有效载荷为M＝25％Q；使用强度较高频率中等，选定的有效载荷为M＝50％Q；使用强度大频率高的选定的有效载荷为M＝75％Q；使用强度非常大频率非常高，选定的有效载荷为M＝100％Q；
所述的测试周期T是指选择同一有效载荷上下运行一次作为一个测试周期，运行距离采用单层、多层、全程综合法进行模拟；即在测量电梯运行能耗时，向上单层运行1次到达次底层、多层运行m次到达次顶层，再单层运行1次到达顶层，在电梯按上述方式运行时，记录其运行一个周期所花费的时间T；
所述的停靠的中间层站数m选取方法为，当电梯层站数n≤5时，m＝0；当5＜n≤24时，m＝1，当24＜n≤35时，m＝2；当35＜n≤46时，m＝3；当n＞46时，m＝4；
所述的停靠的中间层站位置采用公式：中间层站位置＝2+j|(n-2)/(m+1)|向下取整j＝1,2,3,...m计算；
所述的机械能是利用加权求和公式
Figure FDA0003369884880000021
计算，所述的总能耗利用运行及待机能耗加权科学折算法公式
Figure FDA0003369884880000022
计算，当K＝1时，对应的是典型工况法，当K＝5时，对应的是全工况法，rki是第i种使用场所，有效载荷为Mk情况下的权重系数；
所述的液晶显示模块中电梯调试改造方案主要是指，当电梯的平衡系数在(40％50％)以外时，即当平衡系数k＞0.5时，需要减少的对重块的数目范围为
Figure FDA0003369884880000023
当平衡系数k＜0.4时，需要增加的对重块的数目范围为
Figure FDA0003369884880000024
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