CN202046772U - 电梯能耗综合检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电梯能耗综合检测仪，其要点在于主要是由主站、从站、电梯运行信号采集传感器这三个部份组成，主站具有液晶显示模块、电源模块、处理器、无线收发模块、电能检测模块、I/O接口、计时器，从站由电源模块、信号处理器、无线收发模块、I/O接口组成，电梯运行信号采集传感器包括：抱闸检测传感器、速度距离传感器、电流互感器、轿门检测传感器、光敏传感器、电梯载荷检测传感器，主站接收来自抱闸检测传感器、速度距离传感器、电流互感器的数据及从站通过无线传输的数据，并对数据进行分析运算存储，本测量仪不需停梯检测，在实际应用中对电梯进行检测，操作方便、自动化程度高，对电梯能耗进行科学、全面、客观地检测。

Description

电梯能耗综合检测仪

技术领域

本实用新型属于电梯检测装置，尤其属于电梯能耗综合检测仪。

背景技术

电梯是现代建筑最大的用电设备之一，电梯的用电量仅次于空调用电量，远高于照明、供水等系统的用电量。曳引式电梯是垂直交通运输工具中使用最为普遍的一种电梯，电梯的拖动实际就是对曳引电机实行正反转及速度控制，但由于电梯的对重平衡了轿厢及部分负载的重量，因此对电机来说，它的负载特性与其它起重设备略有不同，上行时它可能不需要做功，而下行时却可能需要做功。由于电梯运行时总是作上、下往复运动，而轿厢的负载经常会发生变化，因此电机通常是在电动和发电两种交替状态下工作，目前节能电梯的情况是：当电梯空载或轻载上行及重载或满载下行时，电机工作在发电制动状态下，电机做的是负功，将机械能转化为电能，根据电梯拖动方式的不同，这些电能可以消耗在电机上、制动电阻上，或者回馈到电网上(部分电梯还未利用这部分能量)，电梯空载或轻载下行及重载或满载上行时，电机工作在电动状态下，此时电机从电网吸收能量，将电能转化为机械能。综上所述可知电梯的能耗复杂，不是我们通常概念中的上行一定是耗电，下行一定是发电的。电梯负载和运行方向与电机的工作状态的关系见下表。

(注：m是指载重，Q是指电梯轿厢自重，G是指电梯的对重)

电梯产品自身的能耗主要包括：曳引系统的能耗，包括曳引机损耗、轿厢和对重装置的能耗、平衡装置和随行电缆的能耗、钢丝绳的损耗等、驱动系统的损耗、控制显示的能耗：包括机房、层站和轿厢在内的所有的控制电路和显示电路(门机系统的控制系统除外，将其归入门机系统的能耗)；门机系统的能耗包括门机系统的控制系统和驱动电机的能耗；电梯轿厢内的照明、通风系统(风扇或空调)等其它设备的能耗。在电梯运行过程中，各部分能耗所占的比例不同。一般来说，电梯驱动和曳引系统的能耗占电梯总能耗的75％左右；电梯门机系统的能耗占电梯总能耗的12％左右；电梯的控制和显示、照明、通风系统等设备的能耗占电梯总能耗的13％左右。

我国电梯能源效率的检测工作刚刚起步，主要采用人工测量，由于采用人工测量电梯能耗指标精度低、数据量大、工作效率低，目前正在研究制作能耗检测仪，经查有中国专利ZL00820141789.2《电梯能效检测仪》，但该检测仪只能检测电梯定载的动态能耗，而电梯动载的动态能耗、以及电梯的待机能耗是指电梯停留在某层，电梯内的照明及通风系统等尚在打开状态，电梯休眠能耗是指电梯静止一段时间后，为了省电电梯的照明及通风系统等关闭，但控制部分仍在运行，电梯的门机能耗，这三个状态用此检测仪无法进行检测，且要停机检测，与实际使用还有一定区别。

发明内容

本实用新型目的在于克服目前电梯能耗检测存在的缺点，提供一种能客观记录电梯各种工况下的能耗，科学、全面、客观地对电梯的能耗进行检测的电梯能耗综合检测仪。

本实用新型所采用的技术方案为一种电梯能耗综合检测仪，其要点在于它是由主站、从站、电梯运行信号采集传感器这三个部份组成，主站具有液晶显示模块、电源模块、处理器、无线收发模块、电能检测模块、I/O接口、计时器，从站由电源模块、信号处理器、无线收发模块、I/O接口组成，所述的电梯运行信号采集传感器包括：抱闸检测传感器、速度距离传感器、电流互感器、轿门检测传感器、光敏传感器、电梯载荷检测传感器，轿门检测传感器又分为开门检测传感器、关门检测传感器，主站的I/O接口包括抱闸检测传感器接口、速度距离传感器接口、电流互感器接口，分别与抱闸检测传感器、速度距离传感器，电流互感器相接，从站的I/O接口包括：轿门检测传感器接口、光敏传感器接口、电梯载荷检测传感器接口，分别与轿门检测传感器、光敏传感器、电梯载荷检测传感器相接，主站处理器接收来自抱闸检测传感器、速度距离传感器、电流互感器的数据及从站通过无线传输的数据，并对数据进行分析运算存储。

具体安装位置：开门检测传感器安装于电梯轿厢固定架的端部，关门检测传感器安装于电梯轿厢固定架中部，电梯载荷检测传感器安装于电梯钢丝绳上。

与开门检测传感器、关门检测传感器相配合的磁铁片安装于电梯轿门顶部，关门后与关门检测传感器相对应处。

所述的电梯载荷检测传感器安装于电梯钢丝绳上是指电梯载荷检测传感器固定于支座上，上方固定有支承，在支座的中部有一可调节的压板，以压板的中心线为对称轴，在支座的另一端也固定有一支承，将电梯钢丝绳放入两支承的上方、压板下方的空间中，调节压板把钢丝绳压紧在上下两支承上。

本测量仪可根据需要对电梯分载荷、分距离进行逐一累计，分析能耗分布，也可根据上述分类对不同的电梯能耗进行不同的分类统计，以期对同一电梯的能耗分布进行分析比较，与同一系列的电梯进行纵向比较，也可与其它类型的电梯进行横向比较，给电梯的后续研发提供准确科学的依据。本测量仪不需停梯检测，可安装在电梯中，在实际应用中对电梯进行检测，所测结果是电梯真实使用时的能耗，而不是目前的用法码的与实际应用有区别的定载检测。该系统具有快速安装、检测安全、操作方便、自动化程度高等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为图1的A向视图

图3为轿厢内光敏传感器与轿厢照明灯的安装示意图

图4为本实用新型主站原理示意图

图5为本实用新型从站原理示意图

图6为电梯载荷检测传感器的安装示意图

图7为电梯载荷检测传感器的受力分析图

其中：1磁铁片  2关门检测传感器  3开门检测传感器   4导轨     6轿厢7从站   9电梯载荷检测传感器  10速度距离传感器  11曳引电机  12抱闸装置13抱闸检测传感器    14曳引轮    15主站    16电流互感器      17控制柜18电梯钢丝绳  19对重  20轿厢照明灯  21光敏传感器  22电梯轿厢固定架31液晶显示模块  32电源模块    33处理器   34无线收发模块35电能检测模块   36电流互感器接口  37速度距离传感器接口38抱闸检测传感器接口  41电源模块   42信号处理器43电梯载荷检测传感器接口  44光敏传感器接口  45轿门检测传感器接口46无线收发模块。

具体实施方式

下面结合视图对本实用新型进行详细的描述，该实施例可以使本专业的技术人员更理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型是一种电梯能耗综合检测仪，它主要是由主站15、从站7、电梯运行信号采集传感器这三个部份组成，主站具有液晶显示模块31、电源模块32、处理器33、无线收发模块34、电能检测模块35、I/O接口、计时器，从站7由电源模块41、信号处理器42、无线收发模块46、I/O接口组成，所述的电梯运行信号采集传感器包括：抱闸检测传感器13、速度距离传感器10、电流互感器16、轿门检测传感器、光敏传感器21、电梯载荷检测传感器9，轿门检测传感器又分为开门检测传感器3、关门检测传感器2，主站15的I/O接口包括抱闸检测传感器接口38、速度距离传感器接口37、电流互感器接口36，分别与抱闸检测传感器13、速度距离传感器10，电流互感器16相接，从站7的I/O接口包括：轿门检测传感器接口45、光敏传感器接口44、电梯载荷检测传感器接口43，分别与轿门检测传感器、光敏传感器21、电梯载荷检测传感器9相接，主站15接收来自抱闸检测传感器13、速度距离传感器10、电流互感器16的数据及从站7通过无线传输的数据，并对数据进行分析运算存储。

如图2、图3所示，开门检测传感器3安装于电梯轿厢固定架22的端部，关门检测传感器2安装于电梯轿厢固定架22中部，与开门检测传感器3、关门检测传感器2相配合的磁铁片1安装于电梯轿门顶部，关门后与关门检测传感器2相对应处，光敏传感器21安装于轿厢内的顶部轿厢照明灯20旁。

如图6所示，电梯载荷检测传感器9固定于支座24上，上方固定有支承25，在支座24的中部有一可调节的压板26，以压板26的中心线为对称轴，在支座24的另一端也固定有一支承25，使用安装时，调松压板26将电梯钢丝绳18放入两支承25的上方、压板26下方的空间中，调节压板26把钢丝绳压紧在上下两支承上，这样电梯载荷检测传感器9就固定在电梯钢丝绳18上了，压板26通过螺栓把钢丝绳18压紧在两端的支承上，形成三点受力方式。

安装好后，钢丝绳经载荷检测装置形成一个夹角，其受力图如图7所示，张力F与钢丝绳轴线方向一致，由于夹角存在，产生一个径向合力P。在不考虑外在因素及钢丝绳本身弹性变形，测量装置受力分析如下：合力P与F之间存在以下关系，即

$P=2\×\frac{h}{\sqrt{h^2+L^2}}\×F$

上下支承径向力为合力P的一半，大小为压力传感器所受的力也就是上支承所受的径向力，测量传感器信号变化，就可以测算出钢丝绳张力。

本实用新型的工作原理是：当本检测仪安装好后先进行人工控制下的单位时间的电梯待机能耗检测

1、单位时间的电梯待机能耗e的测量方法：

1)电梯抱闸装置处于抱闸状态(抱闸检测传感器)；

2)轿厢照明灯处于通电状态(光敏传感器)；

3)电梯轿门处于关闭状态(关门检测传感器)；

当检测以上三种状态同时存在时，系统启动计时器开始计算电梯待机时间，同时主站处理器33将此刻的电能检测模块所检测的电能使用的累计值E1存储起来作为电梯待机状态下能耗测量的电能基准数；主站处理器在电梯待机状态下实时从电能检测模块中取得电能的累计值E2，并将取得的电能的累计数减去电能基准数，除以待机时间Δt，从而得到单位时间的电梯待机能耗

$e=\frac{E2-E1}{\mathrm{\Δt}}$

这个能耗对每台电梯而言是相对固定不变的，因此可以根据统计学的需要在有限次测量如3～20次或更多次测量，取平均数后，就不再测量了，作为电梯其它能耗测量的基础能耗储存起来。

2、单位时间的电梯休眠能耗的测量方法：

1)电梯抱闸装置处于抱闸状态(抱闸检测传感器)；

2)电梯轿门处于关闭状态(关门检测传感器)；

3)轿厢照明灯处于断电状态(光敏传感器)；

当检测以上三种状态同时存在时，系统启动主机控制处理器的计时器开始计算电梯休眠时间，同时主站处理器33将此刻的电能检测模块所检测的电能使用的累计值E1存储起来作为电梯休眠状态下能耗测量的电能基准数；主站处理器在电梯休眠状态下实时从电能检测模块中取得电能的累计值E2，并将取得的电能的累计数减去电能基准数，除以休眠时间Δt，从而得到单位时间内的电梯休眠能耗

$E=\frac{E2-E1}{\mathrm{\Δt}}$

这个能耗对每台电梯而言是相对固定不变的，因此可以在有限次测量取平均数后，就不再测量了，它与单位时间的电梯待机能耗相减得出的是电梯的照明及通风系统的能耗，这也是一种相对稳定的能耗，但是在目前仅有部分电梯有此功能，一旦将来这种节能设计成为电梯必备，也可以它作为本检测系统的基础能耗，应用于电梯其它状态作为比较参数使用，本检测仪综合目前所有电梯的状态，当电梯有此功能就能检测出来，若无此功能就无数据。

3、电梯门机能耗的测量方法：

1)电梯抱闸装置处于抱闸状态(抱闸检测传感器)；

2)电梯关门检测传感器处于未接通状态；

3电梯开门检测传感器处于未接通状态；

当检测以上三种状态同时存在时，表示门机在工作状态(门机的工作是由开门检测传感器、关门检测传感器共同检测)，关门检测传感器下降沿表示开门开始，开门检测传感器上升沿表示开门结束，开门检测传感器的下降沿表示关门开始，关门检测传感器的上升沿表示关门结束。正常的一次开门过程中检测传感器信号依次是：关门检测传感器下降沿-开门检测传感器上升沿，关门过程中检测传感器信号依次是：开门检测传感器的下降沿-关门检测传感器的上升沿，如果关门过程中出现不按照开关检测传感器信号循环规律的，如关门未结束又开门，系统将该次检测数据判断为无效数据，并予以剔除。正常开关门过程中，系统启动计时器计算电梯门机运行时间，同时主站处理器将此刻的电能检测模块所检测的能耗累计值E1存储起来作为电梯开关门状态下能耗测量的电能基准数；主站处理器在电梯门机工作状态下实时从电能检测模块中取得能耗的累计值E2，并将取得的E2减去E1，再减去电梯单位时间待机能耗与门机运行时间Δt的乘积

E＝E2-E1-e×Δt

从而得到门机开一次或关一次门的能耗；这个能耗对每台电梯而言是相对固定不变的，因此可以在有限次测量取平均数后，就不再测量了。

4、单位距离电梯空载能耗的测量方法：

1)电梯抱闸装置处于开闸状态(抱闸检测传感器)；

2)速度距离传感器的编码器处于旋转状态(速度距离传感器)；

3)载荷检测传感器检测轿厢处于空载状态；

当检测以上三种状态同时存在时，系统启动计时器开始计算电梯空载运行时间Δt，根据速度距离传感器的编码器反馈的脉冲数计算运行距离L，根据电梯载荷检测传感器装置检测轿厢载荷，判断是否处于空载状态，根据速度距离传感器的编码器反馈的方向检测电梯上行或下行运行方向。同时主站处理器将此刻的电能检测模块所检测的电能使用的累计值E1存储起来作为电梯空载状态下能耗测量的电能基准数；主站处理器在电梯空载状态下实时从电能检测模块中取得电能的累计值E2，并将取得的电能的累计值E2减去上述电能基准数E1的差，再减去电梯单位时间待机能耗e与运行时间Δt的乘积，从而得到当前的状态下的电能消耗。

E＝E2-E1-e×Δt

当前的状态下的电能消耗是正数表示电梯处于电动状态，当前的状态下的电能消耗是负数表示电梯处于发电状态；结合电梯运行方向可实现电梯空载能耗的检测，如空载上行发电运行能耗、下行电动运行能耗等；为了各电梯间的统计参数具有可比性，我们将空载上行发电运行能耗、下行电动运行能耗分别除以根据速度距离传感器的编码器反馈的脉冲数计算所得到的空载上行距离和空载下行距离L，从而得到单位距离的空载上行发电运行能耗和单位距离的空载下行电动运行能耗

$E^{,}=\frac{E2-E1-\mathrm{e\Δt}}{L}$

这个能耗对每台电梯而言是相对固定不变的，因此可以在有限次测量取平均数后，就不再测量了。

5、单位重量距离的电梯运载能耗R测量方法：

1)电梯抱闸装置处于开闸状态(抱闸检测传感器)；

2)速度距离传感器的编码器处于旋转状态(速度距离传感器)；

3)载荷检测传感器检测轿厢处于非空载状态；

当检测以上三种状态同时存在时，系统启动计时器计算电梯的运载时间，根据速度距离传感器的编码器反馈的脉冲数计算运行距离L，根据电梯载荷检测传感器装置检测出轿厢载荷m，根据速度距离传感器的编码器反馈的方向检测电梯上行或下行运行方向。同时主站处理器此刻的电能检测模块所检测电能使用的累计值E1存储起来作为电梯运载状态下能耗测量的电能基准数；主站处理器在电梯运载状态下实时从电能检测模块中取得电能的累计数，并将取得的电能的累计值E2减去上述电能基准数E1，再减去电梯单位时间待机能耗e与运行时间的乘积Δt，从而得到当前的状态下的电能消耗E

E＝E2-E1-e×Δt

当前的状态下的电能消耗是正数表示电梯处于电动状态，当前的状态下的电能消耗是负数表示电梯处于发电状态；结合电梯运行方向可实现电梯运载能耗的检测，如运载上行电动能耗、运载上行发电能耗、运载下行电动能耗、运载下行发电能耗等；将运载上行电动能耗、运载上行发电能耗除以速度距离传感器的编码器反馈得到运载上行距离L和载荷检测传感器反馈得到轿厢载荷m的乘积，从而得到单位重量距离的运载上行电动运行能耗和单位重量距离的运载上行发电运行能耗E’，即

$E^{,}=\frac{E2-E1-\mathrm{e\Δt}}{\mathrm{Lm}}$

将运载下行电动能耗、运载下行发电能耗、除以速度距离传感器的编码器反馈得到运载下行距离和载荷传感器反馈得到轿厢载荷的乘积，从而得到单位重量距离的运载下行电动运行能耗和单位重量距离的运载下行发电运行能耗。

Claims (4)

1.一种电梯能耗综合检测仪，其特征在于：它是由主站(15)、从站(7)、电梯运行信号采集传感器这三个部份组成，主站具有液晶显示模块(31)、电源模块(32)、处理器(33)、无线收发模块(34)、电能检测模块(35)、I/O接口、计时器，从站(7)由电源模块(41)、信号处理器(42)、无线收发模块(46)、I/O接口组成，所述的电梯运行信号采集传感器包括：抱闸检测传感器(13)、速度距离传感器(10)、电流互感器(16)、轿门检测传感器、光敏传感器(21)、电梯载荷检测传感器(9)，轿门检测传感器又分为开门检测传感器(3)、关门检测传感器(2)，主站(15)的I/O接口包括抱闸检测传感器接口(38)、速度距离传感器接口(37)、电流互感器接口(36)，分别与抱闸检测传感器(13)、速度距离传感器(10)，电流互感器(16)相接，从站(7)的I/O接口包括：轿门检测传感器接口(45)、光敏传感器接口(44)、电梯载荷检测传感器接口(43)分别与轿门检测传感器(3)、光敏传感器(21)、电梯载荷检测传感器(9)相接，主站(15)接收来自抱闸检测传感器(13)、速度距离传感器(10)、电流互感器(16)的数据及从站(7)通过无线传输的数据，并对数据进行分析运算存储。

2.权利要求1所述的一种电梯能耗综合检测仪，其特征在于：开门检测传感器(3)安装于电梯轿厢固定架(22)的端部，关门检测传感器(2)安装于电梯轿厢固定架(22)中部，电梯载荷检测传感器(9)安装于电梯钢丝绳(18)上。

3.权利要求2所述的一种电梯能耗综合检测仪，其特征在于：与开门检测传感器(3)、关门检测传感器(2)相配合的磁铁片(1)安装于电梯轿门顶部，关门后与关门检测传感器(2)相对应处。

4.权利要求2所述的一种电梯能耗综合检测仪，其特征在于：所述的电梯载荷检测传感器(9)安装于电梯钢丝绳(18)上是指电梯载荷检测传感器(9)固定于支座(24)上，上方固定有支承(25)，在支座(24)的中部有一可调节的压板(26)，以压板(26)的中心线为对称轴，在支座(24)的另一端也固定有一支承(25)，将电梯钢丝绳(18)放入两支承(25)的上方、压板(26)下方的空间中，调节压板(26)把钢丝绳压紧在上下两支承上。

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