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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen einer
Treibfähigkeit
einer Aufzugsanlage, wobei die Aufzugsanlage wenigstens einen über eine
Treibscheibe geführten
Seilzug aufweist, an dessen einem Ende ein Fahrkorb und an dessen
anderem Ende ein Gegengewicht befestigt ist, wobei die Aufzugsanlage
mit einem an der Treibscheibe angreifenden Antrieb betrieben wird.
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Aufzugsanlagen
wie Lasten- und Personenaufzüge
unterliegen regelmäßigen Sicherheitsüberprüfungen,
wobei Kennwerte wie Fahrwege, Bremswege, Fangwege und die Treibfähigkeit
des von der Treibscheibe angetrieben Seilzugs zu überprüfen ist. Die
Treibfähigkeit
ist für
den sicheren Betrieb von Treibscheibenaufzügen eine wesentliche Komponente.
Für den
Normalbetrieb, das Beladen des Fahrkorbes und den Nothalt muss eine
ausreichende Treibfähigkeit
verfügbar
sein.
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Aus
DE 39 11 391 C2 ist
eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Überprüfung einer Treibfähigkeit
einer Treibscheibe eines Seilaufzuges bekannt. Zwischen einem oder
mehreren Seilen des Seilzuges und einem Festpunkt wie beispielsweise
die den Aufzugsschacht abschließende
Decke wird ein Kraftmesssignalgeber befestigt. Durch manuelles Drehen des
Handrades oder Bewegen des Antriebes wird während der Rutschprüfung so
lange die Zugkraft erhöht,
bis entweder ein Grenzwert erreicht wird oder das Seil beziehungsweise
die Seile auf der Treibscheibe zu rutschen beginnen. Ein mit dem
Seil und/oder mit der Treibscheibe bewegungsverbundener Wegstreckenaufnehmer
erkennt einen Seilrutsch. Aus den Wegstreckensignalen des Wegstreckenaufnehmers
sowie dem Kraftmesssignal wird mit einer Auswerteeinheit die maximale
durch die Treibscheibe auf den Seilzug übertragbare Antriebskraft ermittelt.
Aus
WO 92/08665 ist
eine transportable, mit dem Fahrkorb lösbar befestigte Messeinheit
zum Erfassen physikalischer Kenngrößen, insbesondere Bewegungsparameter
eines Personen- und/oder Lastenaufzuges bekannt. Die Messeinheit
umfasst einen Sensor, einen Zwischenspeicher sowie einen Schnittstellenbaustein,
der mit einer Auswerteeinheit verbindbar ist. Ein Triggerbaustein
löst ab
einem bestimmten Beschleunigungswert eine Messwerteerfassung und – speicherung
aus.
DE 42 01 840 A1 beschreibt
ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Prüfen einer Treibfähigkeit
von Aufzügen.
Der Fahrkorb wird dabei gegen eine Aufwärtsbewegung arretiert. An dem
Handrad wird mit Hilfe eines umgelegten Schlingenbandes ein Hebelarm
befestigt und ein auf dem Hebelarm verschiebbares Gewicht wird bis zum
Durchrutschen der Treibscheibe unter den Seilen zumindest einmal
in Drehrichtung "Fahrkorb
auf und einmal in Drehrichtung "Fahrkorb
ab" verschoben.
Das Verhältnis
der so ermittelten Momente beziehungsweise der daraus ermittelten
Seilzugkräfte ist
ein Maß für die Treibfähigkeit.
Anstelle das Gewicht an einer vorgegebenen Länge des Hebelarmes einzuhängen, ist
es auch möglich,
eine Waage mit Schleppzeiger einzuhängen und durch Ziehen an der Lastseite
der Waage die aufzubringende Kraft zu ermitteln, welche zum Durchrutschen
der Treibscheibe erforderlich ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Prüfen
einer Treibfähigkeit
einer Aufzugsanlage mit einem über
eine Treibscheibe geführten
Seilzug vorzuschlagen, welche dem Prüfpersonal einen geringen Aufwand
und mehr Komfort bei der Prüfung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Prüfen einer Treibfähigkeit
einer Aufzugsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit
einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen und Merkmale sind in den jeweiligen Unteransprüchen vorgesehen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Prüfen einer Treibfähigkeit
oder eines Belastungszustandes einer Aufzugsanlage vorgeschlagen,
wobei die Aufzugsanlage wenigstens einen über eine Treibscheibe geführten Seilzug
aufweist, über den
ein Fahrkorb und ein zum Fahrkorb zugehöriges Gegengewicht verfahrbar
ist, wobei die Aufzugsanlage mit einem an der Treibscheibe angreifenden
Antrieb betrieben wird. Die Vorrichtung umfasst eine erste Messeinheit
zum Erfassen eines erstes Signals, welches einen Schlupf zwischen
Seilzug und Treibscheibe oder eine Belastung charakterisiert, eine
zweite Messeinheit zum Erfassen eines zweiten Signals, welches eine
oder mehrere elektrische Betriebsparameter des Antriebs charakterisiert,
und eine Auswerteeinrichtung, welche ein Signal erzeugt, welches
die Treibfähigkeit
oder einen Belastungszustand der Aufzugsanlage charakterisiert.
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Im
Sinne der Erfindung ist eine Charakterisierung des Schlupfes über das
erste Signal so zu verstehen, dass nicht nur eine Detektierung eines auftretenden
Schlupfes unter Prüfbedingungen
sondern auch ein Zustand aufzufassen ist, bei dem unter Prüfbedingungen
noch oder gerade noch kein Schlupf beziehungsweise kein Schlupf
auftritt. Eine Weiterbildung sieht vor, dass das erste Signal einen Zustand
charakterisiert, bei dem eine der genannten Möglichkeiten auftritt. Beispielweise
ist über
das erste Signal der Schlupf selbst beispielsweise hinsichtlich
seiner zeitlichen Dauer, seiner Geschwindigkeit und/oder anderer
Parameter charakterisiert.
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Im
Folgenden wird besonders eine Treibfähigkeitsprüfung beschrieben. Die dabei
genutzte Vorgehensweise wie auch eingesetzten Mittel sind auch bei
einer Belastungsprüfung
einsetzbar. Die Belastungsprüfung
kann permanent, zu bestimmten Ereignissen wie beispielsweise Zeiten,
Lasten etc. oder auch durch sonstige, z.B. manuelle Triggerung,
ausgeführt
werden. Beispielsweise ist mittels der Belastungsprüfung eine
Halblastprüfung
ausführbar.
Dabei wird das Verhalten des Aufzugs unter definierten Bedingungen
getestet. Als Ergebnis der Belastungsprüfung kann auch festgestellt
werden, ob und wie weit Verschleiß bei ein oder mehreren Komponenten
der Aufzugsanlage aufgetreten bzw. vorangeschritten ist. Auch kann über den
Schlupf auf die Belastung bzw. den Belastungszustand der Aufzugsanlage
geschlossen werden.
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Die
Aufzugsanlage kann derart sein, dass als besondere Ausgestaltung
der Treibscheibe eine Treibwelle eingesetzt wird. Zum Beispiel können über diese
als Seilzug ein oder mehrere Treibgurte bewegt werden. Die Treibgurte
sind beispielsweise mit einer Seele aus einem ersten Material und
mit einer Ummantelung aus einem zweiten Material versehen. Auch
kann der Seilzug unterschiedlich verlaufen. Beispielsweise kann
ein erstes Ende des Seilzuges mit einem Fahrkorb und ein anderes
Ende mit einem Gegengewicht befestigt sein. Eine andere Ausgestaltung
sieht beispielsweise vor, dass ein Ende des Seilzuges ortsfest in
seiner Position verbleibt, während über einen
ersten Bereich des Seilzuges der Aufzugskorb und einen anderen Bereich
das Gegengewicht bewegt werden. Beispielsweise kann ein Ende dieses
Seilzuges mit dem Gegengewicht oder dem Aufzugskorb verbunden sein.
Auch andere Ausgestaltungen einer Führung des Seilzuges sind möglich.
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Für eine Prüfung einer
Treibfähigkeit
wird die Aufzugsanlage gemäß einer
ersten Ausgestaltung in einen Sonderbetriebszustand gebracht, bei
dem zwischen der Geschwindigkeit des Tragseiles und der Umfangsgeschwindigkeit
der Treibscheibe eine Geschwindigkeitsdifferenz in Form eines Schlupfs
auftritt. Eine Möglichkeit
dazu besteht darin, den Fahrkorb in die Schachtgrube oder in den
Schachtkopf zu fahren, bis entweder der Fahrkorb oder sein Gegengewicht
auf dem Boden der Schachtgrube aufsetzt, so dass der Fahrkorb bezüglich seiner
letzten Fahrtrichtung nicht weiter verfahren werden kann. Sodann wird
der Schlupf erzeugt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den
Antrieb aus einer fixierten Position anzufahren, wobei der Fahrkorb
arretiert ist und arretiert bleibt. Zum Fixieren können beispielsweise
eine Fangbremse oder andere mechanische Hilfsmittel verwendet werden.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung erfolgt eine Überwachung der Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage während
eines Normalbetriebes. Wird der Fahrkorb verfahren, kann beispielsweise
beim Anfahren oder Bremsen ermittelt werden, ob eine ausreichende
Treibfähigkeit
vorliegt. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass über eine
Gewichtsüberwachung am
Fahrkorb festgestellt werden kann, ob sich eine Last darin befindet.
In Abhängigkeit
von der ermittelten Last kann sodann ein spezielles Anfahr- oder Bremsprogramm
genutzt werden, um eine daran angepasste Treibfähigkeitsmessung vorzunehmen.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass bei einer vorgebbaren Abweichung der
Treibfähigkeit
von Sollwerten eine weitere Benutzung der Aufzugsanlage aus Sicherheitsgründen unterbunden
wird. Beispielsweise können
hierzu die Türen
automatisiert verriegelt werden. Diese Verriegelung ist erst durch
eine Bestätigung
durch eine dafür
autorisierte Person aufhebbar.
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Eine
Meldung an eine zentrale Warte, die mehrere Aufzüge überwacht, insbesondere Aufzüge aus verschiedenen
Gebäuden,
ist mittels eines automatisierten Benachrichtigungssystems ausführbar. Darüber können Ergebnisse
von Treibfähigkeitsüberprüfungen wie
aber auch kritische Zustände
gemeldet werden. Ein Wartungspersonal oder eine Notrufüberwachungszentrale
für Aufzüge kann
auf Basis der darüber
verfügbaren
Daten entscheiden, was für
Tätigkeiten
notwendig sind.
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Zusätzlich oder
anstatt einer bereits bestehenden Notrufüberwachung kann die Aufzugsanlage mit
einer Datenfernübertragung über Ethernet
oder Telefonnetz einer Ferndiagnose und/oder einer ferngesteuerten
Treibfähigkeitsprüfung unterzogen
werden. Dazu können
individuelle Prüfungsintervalle, Prüfungszeitpunkte,
Prüfungsmethoden
und eine Anzahl von Prüfungsdurchgängen individuell
vorgegeben werden. Bei Aufzugsanlagen mit einer hohen Auslastung
in bestimmten Zeitintervallen ist eine Prüfung außerhalb dieser Zeitintervalle
möglich.
So kann eine Aufzugsanlage in einem großen Bürokomplex beispielsweise außerhalb
der regulären
Bürozeiten geprüft werden.
Ebenso können
kürzere
Prüfintervalle
als sicherheitstechnisch notwendig festgelegt werden. Bei Lastaufzugsanlagen
beispielsweise kann eine tägliche,
eine wöchentliche
oder eine vierteljährliche
Prüfung
während
der Pausenzeiten oder eines Schichtwechsels des Personals ausgeführt werden. Eine
Prüfung
der Treibfähigkeit
in einem Sonderbetriebszustand sollte nur außerhalb der regulären und benötigten Betriebszeiten
des Aufzuges erfolgen und es sollte ablauftechnisch möglich sein,
die Aufzugsanlage während
der Prüfung
stillzulegen. Eine Festlegung bezüglich einer Anzahl von Prüfungen zu
den jeweiligen Prüfungszeitpunkten
ist denkbar. So könnten
bei sensiblen Anlagen mehrere aufeinanderfolgende Prüfungen zu
einem vorgegebenen Zeitpunkt und eine anschließende statistische Auswertung
der Prüfergebnisse
durchgeführt
werden.
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Beim
Auftreten eines Schlupfes erfolgt beispielsweise eine Änderung
des mechanischen Drehmomentes am Antriebsmotor. Das vom Antriebsmotor
abgegebene mechanische Drehmoment steht im definierten Verhältnis zu
der aus dem speisenden elektrischen Netz aufgenommenen Wirkleistung,
wobei der Antrieb gemäß einer
Ausgestaltung einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe oder
einem Frequenz-Umrichter am Elektromotor als Stromrichterantrieb
umfasst. Somit ist eine Änderung
des mechanischen Drehmomentes an der Treibscheibe durch Messen der
vom speisenden Netz aufgenommene Wirkleistung – also durch elektrische Betriebsparameter – charakterisierbar.
Die bei der Wandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie auftretenden
Verluste sind jedoch jeweils anlagenspezifisch. Bei einem Antrieb
mit Frequenz-Umrichter und Motor kann die Messung der aufgenommenen
Wirkleistung auch direkt am Motor erfolgen. Prinzipiell ist es auch
möglich,
eine Messung der auftretenden mechanischen Spannungen beziehungsweise
der Drehmomente durchzuführen,
wenn ein Getriebe zwischen dem Antriebsmotor und der Treibscheibe
angeordnet ist.
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Bei
einer elektrischen Leistungsmessung am Eingang eines Antriebes,
d.h. vor einem Frequenz-Umrichter gilt, dass die aus dem speisenden Netz
aufgenommene Wirkleistung PW der zeitliche Mittelwert
der Augenblicksleistung p(t)
ist. Die Augenblicksleistung p(t)
ist das Produkt von Augenblickswert der Spannung u(t) und Augenblickswert des
Stromes i(t) zum gleichen Augenblick. Die Wirkleistung kann auch
aus dem Effektivwert der Spannung Ueff,
dem Effektivwert des Stromes Ieff und dem Phasenverschiebungswinkel φ berechnet
werden, wobei die Grundfrequenz des speisenden Netzes zugrunde gelegt
wird: PW = Ueff · Ieff · cos(φ).
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Für die Messung
hinter dem Frequenz-Umrichter, d.h. am Motoreingang, kann je nach
Messart die Spannung und/oder der Strom als ein elektrisches Zeitsignal
f(t) angenommen werden, dass sich in Abhängigkeit des momentanen Drehmomentes am
Antrieb aus resultierenden Teilschwingungen der Kreisfrequenz ω = 2 π f ergibt.
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Zur
Bewertung dieser Funktion f(t) kann u.a. mittels der Spektralanalyse
die Amplitude und Phase jeder Teilschwingung d.h. die sogenannten
Basisfunktionen und/oder neben der elektrischen Leistungsbestimmung
auch aus der transformierten Zeitreihe ein Leistungsspektrum zur
Bewertung der Energieverteilung generiert werden. Die zur Bewertung relevante
Analyse der elektrischen Kennwerte f(t) lässt sich somit über die
Transformation in den Frequenzbereich
mittels der Fouriertransformation
realisieren.
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Gemäß einer
Weiterbildung umfasst eine Vorrichtung zur Überprüfung der Treibfähigkeit
bzw. des Belastungszustandes eine erste Messeinheit, welche beispielsweise
zumindest einen, vorzugsweise mittels zweier optischer Sensoren
eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des Tragseiles
und der Umfangsgeschwindigkeit der Treibscheibe detektiert. Eine
erste Lichtquelle emittiert Licht in Richtung der Treibscheibe und
eine zweite Lichtquelle emittiert Licht in Richtung des Seilzuges.
Die Lichtstrahlung wird dabei vorzugsweise von einer Festkörperlichtquelle
erzeugt, die aus langlebigen und äußerst leistungsfähigen Halbleiterelementen
besteht. Die verwendete Strahlung muss dabei nicht im sichtbaren
Bereich des Lichtes liegen und wird vorzugsweise moduliert, um eine
höhere
Momentanleistung, höhere
Reichweiten und eine große Unempfindlichkeit
gegenüber
Fremdlicht zu erzielen. Der erste optische Sensor detektiert die
von der Treibscheibe reflektierte Strahlung und der zweite optische
Sensor detektiert die von dem Seilzug reflektierte Strahlung. Die
mit dem ersten Sensor und die mit dem zweiten Sensor detektierte
Strahlung wird in elektrische Signale umgewandelt. Mittels eines
Analysemoduls wird beispielsweise in der ersten Messeinheit aus
den elektrischen Signalen ein erstes Signal generiert, welches mit
dem Schlupf zwischen dem Seilzug und der Treibscheibe in Verbindung steht.
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Als
optische Elemente eines optischen Sensors können beispielsweise Photoelemente,
Photodioden sowie Phototransistoren verwendet werden.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise ergänzend oder alternativ vor,
dass eine Drehzahlmessung der Treibscheibe sowie eine Geschwindigkeitsmessung
des Seilzuges mittels einer Korrelationsmesstechnik zu erfassen.
Für eine
Erfassung der Betriebszustände
von Treibscheibe und Seilzug können
jeweils zwei optische Sensoren eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit
zum Erfassen eines Schlupfes besteht in der Anwendung von analogen
optischen Positionssensoren oder CCD- beziehungsweise CMOS-Kameras und bildverarbeitenden Verfahren.
Eine andere Möglichkeiten
zum Erfassen eines Schlupfes mit einem optischen Sensor besteht darin,
an der Treibscheibe und am Seilzug angebrachte Markierungen wie
beispielsweise einen Gray-Code zu detektieren.
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Ein
Einsatz eines Stroboskops mit einem am Seilzug und an der Treibscheibe
angebrachten Raster ist ebenfalls möglich. Eine Drehzahlerfassung
ist weiterhin mit einer Lichtschranke oder mit einem Hall-Sensor
in Verbindung mit einem Permanentmagneten möglich.
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Bei
Detektion eines Schlupfes wird in der ersten Messeinheit für eine zweite
Messeinheit ein Triggersignal erzeugt, welches in der zweiten Messeinheit
aufgenommen wird. Eine Übertragung
des Triggersignals zur zweiten Messeinheit erfolgt vorzugsweise über eine
kabellose Verbindung. Eine Übertragung
des Triggersignals über
eine kabelgebundene Verbindung ist auch möglich. Vorteilhafterweise wird
das Triggersignal vor einer Übertragung mit
einem A/D-Wandler digitalisiert. Um die erste Messeinheit ortsunabhängig betreiben
zu können, wird
vorgeschlagen, in der Messeinheit eine elektrische Energieversorgungseinheit
wie beispielsweise ein Primär-
oder ein Sekundärelement,
zu integrieren. Vorteilhafterweise sind in der ersten Messeinheit eine
Anzeigevorrichtung und eine Schnittstelle integriert, um die Funktion
der Messeinheit bei Inspektionen beziehungsweise Wartungen überprüfen zu können.
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Das
Triggersignal löst
mit einem Startmodul in der zweiten Messeinheit eine Messung eines
zweiten Signals aus, welches von einer vom elektrischen Antrieb
aufgenommenen elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen
Strom und/oder einer elektrischen Leistung abhängig ist. Dabei kann eine Messung über eine
oder mehrere Phasen des speisenden elektrischen Netzes in einer
vorgebbaren Abfolge mit einer vorgebbaren Abtastfrequenz beziehungsweise
Abtastrate erfolgen. Damit die elektrische Maschine ein bestimmtes
Moment erzeugt, liefert eine Motorregelung eines elektrischen Antriebsmotors
den beziehungsweise die Stromsollwerte an die Stromregelung, welche
Ströme
in die Zuleitungen des Motors einprägt. Dabei werden die Einschaltsignale
an die Leistungselektronik des Stromrichters übertragen. Dies kann über Zündimpulse
bei Thyristoren beziehungsweise über
Pulsweitenmodulationssignale bei Transistoren erfolgen. Bei einer
digitalen Realisierung der Motorregelung sind hierbei Abtastraten
zwischen 25 μs
und 5 ms möglich.
Für die zweite
Messeinheit sind beispielsweise Abtastraten von 40 ms bis 400 ms
für die
vom elektrischen Antrieb aufgenommenen elektrischen Spannung und/oder
elektrischen Strom und/oder elektrischen Leistung vorgesehen. Die
Abtastraten beziehungsweise die Abtastfrequenzen können jedoch
anwendungsspezifisch variiert werden.
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Zur
Messung eines Signals, welches von einem elektrischen Strom abhängig ist,
kann ein faseroptischer Sensor, ein Hall-Sensor, ein Rogowski-Sensor,
ein Stromwandler oder ein Shunt-Widerstand verwendet werden. Vorzugsweise
wird ein berührungslos
wirkender Stromsensor wie beispielsweise ein Hall-Sensor verwendet.
Zur Messung eines Signals, welches von einer elektrischen Spannung abhängig ist,
kann ein Spannungswandler oder ein Spannungsteiler verwendet werden.
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Für eine Voranalyse
umfasst die Auswerteeinrichtung zumindest ein Filterelement zum
Ausblenden definierter Oberschwingungen des zweiten Signals sowie
ein Modul zum Bestimmen eines Effektivwertes des zweiten Signals.
Vorteilhafterweise weist die Auswerteeinrichtung weitere Funktionen auf
wie beispielsweise zum Bestimmen eines zeitlichen Mittelwertes eines
Signals oder zum Bestimmen einer Phasenverschiebung zwischen Signalen. Die
Auswerteeinrichtung umfasst ferner einen Komperator und/oder einen
Korrelator sowie einen Korrelationsdatenspeicher, in welchem Referenzwerte und/oder
Referenzmuster auf Grundlage von Sollwerten, Normen und Vorschriften
hinterlegt sind. Zur Ermittlung eines dritten Signals, welches die
Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage charakterisiert, wird das zweite Signal mit diesen
Referenzwerten und/oder Referenzmustern verglichen und/oder korreliert.
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Um
die Auswerteeinrichtung ortsunabhängig betreiben zu können, wird
vorgeschlagen, auch in der Auswerteeinrichtung eine elektrische
Energieversorgungseinheit zu integrieren. Ferner enthält die Auswerteeinrichtung
zum Speichern der ermittelten Daten vorzugsweise eine nichtflüchtige Speichervorrichtung
wie beispielsweise eine Festplatte, eine Kompakt-Flash-Karte, eine
Smart-Media-Karte oder einen Memory-Stick. Zum Austausch der ermittelten Daten
zwischen der Auswerteeinrichtung und einem Computer sind unterschiedliche
Schnittstellen wie beispielsweise eine RS-232-, RS-422-, RS-485-, IEEE
802.3-, 802.11-, IEEE 1394-, IEEE 488-, Bluetooth- oder USB-Schnittstellen
geeignet. Im Bereich der Aufzugstechnik haben sich vor allem die
Bussysteme CAN und LON etabliert. Ebenso können standardisierte Bussystemen
wie EIB, EHS, LON, CAN, Profibus und Interbus für einen Datenaustausch der ermittelten
Daten verwendet werden. Es besteht die Möglichkeit, die mit der ersten
Messeinheit, der zweiten Messeinheit und/oder der Auswerteeinheit
ermittelten Daten über
einen bereits in der Aufzugsanlage installierten Datenbus zu übertragen.
Dazu wird, eine geeignete Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Gemäß einer
Ausgestaltung wird die Vorrichtung als Nachrüstsatz zur Verfügung gestellt.
Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Schlupfmessung bzw. zur Belastungsmessung
dadurch auch nachträglich
bei einer bestehenden Aufzugsanlage u.a. stationär eingerichtet werden.
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In
der Auswerteeinheit kann die jeweils am Antrieb gemessene elektrische
Kenngröße, respektive
Signal f(t) mit einem oder mehrerer zeitlich früher erfasster Signale gx(t)
mathematisch mittels der Kreuzkorrelation
verknüpft werden, um die Kreuzleistung
zu bewerten und um eine Musteraussage bezüglich der zeitlichen Veränderung
der Treibfähigkeit
zu ermitteln und ermöglicht
somit, einen Verschleiß der
Komponenten des Systems Seilzug/Treibscheibe zu erkennen.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass bei einer Auswertung der Ergebnisse überprüft wird,
wo sich die ermittelten Werte für
die Treibfähigkeit
sich in Bezug zu einem beispielsweise vorgebbaren Bereich oder hinsichtlich
eines vorgebbaren Minimalwertes befinden. Aufgrund der vorzugsweise
automatisierten Überwachung
und Überprüfung kann
bei Detektierung einer Annäherung
des momentan ermittelten Wertes ein Zeitraum bis zur nächsten Prüfung automatisiert
angepasst, insbesondere verkleinert werden. Auch kann eine Prüfbedingung
automatisch geändert
werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass
eine Gewichtung des ermittelten Wertes für die Treibfähigkeit
erfolgt. Auf Basis dieser Wichtung allein und oder in Verbindung
mit ein oder mehreren anderen Parametern kann beispielsweise ebenfalls eine
Anpassung eines Prüfabstandes
oder auch einer Prüfbedingung
erfolgen. Des Weiteren ermöglicht die Überprüfung der
Treibfähigkeit über den
Antrieb die Möglichkeit,
verschiedene Testmuster automatisch abfahren zu lassen und direkt
ein Auswertungsergebnis zu erhalten. Darüber hinaus kann die automatisierte
Treibfähigkeitsprüfung auch
in ein computergestütztes,
vorausschauendes Wartungsprogramm eingebunden sein. Mittels diesem
ist beispielsweise ein vorausschauender Austausch von Verschleißkomponenten
der Aufzugsanlage möglich.
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Weitere
Ausgestaltungen und Merkmale sind aus den nachfolgenden Zeichnungen
zu entnehmen. Diese sind jedoch nicht beschränkend auszulegen. Vielmehr
können
ein oder mehrere Merkmale aus einer oder mehreren Figuren untereinander
wie auch miteinander, insbesondere auch mit Merkmalen der obigen
Beschreibung kombiniert werden. In den Figuren werden dabei gleiche
Bezugszeichen verwendet, sofern gleiche beziehungsweise gleichartige Komponenten
beziehungsweise Signale damit bezeichnet werden können. Es
zeigen im Einzelnen:
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1 zeigt
schematisch eine Aufzugsanlage im normalen Betriebszustand zum Prüfen vorgegebener
aufzugstechnischer Belastungszustände,
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2 zeigt
schematisch eine Aufzugsanlage in einem ersten Sonderbetriebszustand
zum Prüfen einer
Treibfähigkeit
einer Aufzugsanlage,
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3 zeigt
schematisch die Aufzugsanlage aus 2 in einem
zweiten Sonderbetriebszustand zum Prüfen einer Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage,
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4 zeigt
schematisch die Aufzugsanlage aus 2 in einem
dritten Sonderbetriebszustand zum Prüfen einer Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage,
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5 zeigt
schematisch eine erste Ausgestaltung einer ersten Messeinheit zum
Erfassen eines Schlupfes zwischen einer Treibscheibe und einem Seilzug
einer Aufzugsanlage,
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6 zeigt
schematisch die erste Messeinheit in Verbindung mit einer Analyseeinheit,
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7 zeigt
schematisch eine zweite Ausgestaltung der ersten Messeinheit aus 6,
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8 zeigt
schematisch eine erste Ausgestaltung einer zweiten Messeinheit,
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9 zeigt
schematisch eine zweite Ausgestaltung der zweiten Messeinheit aus 8,
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10 zeigt
schematisch eine Auswerteeinrichtung,
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11 zeigt
einen Verfahrensablauf zum Prüfen
einer Treibfähigkeit
oder der Belastungsverhältnisse
eines Antriebs,
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12 zeigt
eine erste Ausgestaltung einer Anordnung zum Erfassen elektrischer
Betriebsparameter eines Antriebes, und
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13 zeigt
eine zweite Ausgestaltung der Anordnung aus 12 zum
Erfassen elektrischer Betriebsparameter des Antriebes.
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1 zeigt
schematisch eine Aufzugsanlage 1 mit einem an einer Treibscheibe 2 angreifenden
Antrieb 3 und einen über
die Treibscheibe 2 geführten Seilzug 4,
an dessen einem Ende ein Fahrkorb 5 und an dessen anderem
Ende ein Gegengewicht 6 befestigt ist.
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2 zeigt
schematisch Komponenten einer Aufzugsanlage 1 in einem
ersten Sonderbetriebszustand zum Prüfen einer Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage. Ein Fahrkorb 5 ist derart in einem Schacht
positioniert, dass ein Gegengewicht 6 auf einem Boden 7 des
Schachtes aufliegt und der Fahrkorb 5 mit einem Antrieb 3 nicht
weiter aufwärts
bewegbar ist. Das Gegengewicht, beispielsweise selbst ein Fahrkorb,
kann beispielsweise auf einem Boden einer Schachtgrube oder bei
nichtvorhandener Schachtgrube auf dem Schachtboden stehen. Ebenso
besteht die Möglichkeit,
dass das Gegengewicht auf dem Boden aufsitzt.
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3 zeigt
schematisch die Aufzugsanlage 1 aus 2 in einem
zweiten Sonderbetriebszustand zum Prüfen einer Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage 1. Der Fahrkorb 5 ist derart
positioniert, dass der Fahrkorb 5 auf dem Boden 7 der
Schachtgrube aufliegt und mit dem Antrieb 3 nicht weiter
abwärts
bewegbar ist.
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4 zeigt
schematisch die Aufzugsanlage 1 aus 2 in einem
dritten Sonderbetriebszustand zum Prüfen einer Treibfähigkeit
der Aufzugsanlage 1. Der Seilzug 4 ist beispielsweise
mit einer Stange 8 an einer Seitenwand 9 der Schachtgrube
so fixiert, dass der Fahrkorb 5 und das Gegengewicht 6 mit
dem Antrieb 3 nicht weiter verfahrbar sind. Anstelle einer Stange
kann auch ein Bremssystem des Fahrkorbes und/oder des Gegengewichtes
genutzt werden, um eine Fixierung zu erzielen.
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5 zeigt
schematisch eine erste Messeinheit 10 zum Erfassen eines
Schlupfes zwischen einem Seilzug 4 und einer Treibscheibe 2.
Zum Emittieren eines ersten Laserstrahls 11 auf die Treibscheibe 2 befindet
sich in der ersten Messeinheit 10 ein erster Laser 12.
Zum Detektieren eines von der Treibscheibe 2 reflektierten
Lichtstrahls 13 ist in der Messeinheit 10 ein
erster optische Sensor 14 angeordnet. Zum Emittieren eines
zweiten Laserstrahls 15 auf den Seilzug 4 befindet
sich in der ersten Messeinheit 10 ein zweiter Laser 16.
Zum Detektieren eines von dem Seilzug 4 reflektierten Lichtstrahls 17 ist
in der Messeinheit 10 ein zweiter optischer Sensor 18 angeordnet.
Bei einem Auftreten eines Schlupfes findet eine Signaländerung
am ersten optischen Sensors 14 und/oder am zweiten optischen
Sensors 18 statt. Deren Signale unterscheiden sich von
Signalen bei einer gleichen Geschwindigkeit des Tragseiles und der
Umfangsgeschwindigkeit der Treibscheibe.
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6 zeigt
schematisch eine erste Messeinheit 10 und einen durch ein
Dreieck angedeuteten Signalfluss aus der erste Messeinheit 10 heraus.
Zum Ermitteln eines ersten Signals 19 verarbeitet eine Analyseeinheit 20 Signale
von einem ersten optischen Sensor 14 und einem zweiten
optischen Sensor 18. In Abhängigkeit vom ersten Signal 19 erfolgt eine
Generierung eines übertragbaren
Triggersignals 21 in einem nachgeschalteten Modul 22.
Für einen mobilen
Einsatz umfasst die erste Messeinheit 10 eine elektrische
Energieversorgungseinheit 23, welche ein Sekundärelement
ist.
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7 zeigt
die erste Messeinheit 10 aus 6 in einer
weiteren Ausgestaltung. Ein erster optische Sensor besteht aus einer
Photodiode 24 und ein zweiter optische Sensor besteht aus
einem Photoelement 25. Innerhalb der Analyseeinheit 20 erfolgt sowohl
eine Bestimmung des ersten Signals 19 als auch eine Generierung
des Triggersignals 21. Zur Übertragung des Triggersignals 21 aus
der ersten Messeinheit 10 heraus ist der Analyseeinheit 20 ein Funkmodul 26 nachgeschaltet.
Für einen
stationären Einsatz
umfasst die erste Messeinheit 10 ein Netzteil 27.
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8 zeigt
schematisch eine zweite Messeinheit 28 und einen durch
Dreiecke angedeuteten Signalfluss in die zweite Messeinheit 28 hinein
und heraus. Ein Eingang 29 nimmt ein Triggersignal 21 auf.
Ein nachgeschaltetes Startmodul 31 initiiert bei einem
Empfang des Triggersignals 21 eine Messung eines zweiten
Signals 30. Zum Wählen
einer elektrischen Messgröße Spannung,
Strom oder Leistung ist vor einem Spannungsaufnehmer 32,
einem Stromaufnehmer 33 und einem Leistungsaufnehmer 34 ein Umschalter 35 angeordnet.
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9 zeigt
schematisch die zweite Messeinheit 28 aus 8 in
einer weiteren Ausgestaltung. Eine kabellose Aufnahme des Triggersignals 21 erfolgt
mit einem Empfangsmodul 36. Das nachgeschaltete Startmodul 31 initiiert
bei einem Empfang des Triggersignals 21 eine zeitgleiche
Messung mit dem Spannungsaufnehmer 32 und dem Stromaufnehmer 33.
Zur Bestimmung des zweiten Signals 30, welches in Abhängigkeit
zu einer Wirkleistung steht, ermittelt ein Modul 37 einen
zeitlichen Mittelwert aus einem Produkt der Signale. Ein Funkmodul 38 bildet eine
Verbindung zur Übertragung
des zweiten Signals 30 aus der zweiten Messeinheit 28.
Eine kabelgebundene Übertragung
ist auch möglich.
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10 zeigt
schematisch eine Auswerteeinrichtung 39 und einen durch
Dreiecke angedeuteten Signalfluss in die Auswerteeinrichtung 39 hinein
und heraus. Die Auswerteeinrichtung umfasst ein als Hochpass ausgestaltetes
Filterelement 40 zum Ausblenden von definierten Oberschwingungen
eines zweiten Signals 30 sowie ein Modul u.a., zum Bestimmen
eines Effektivwertes bzw. eines Zeitsignals f(t) 41. Zum
Wählen
zwischen einer anschließenden Auswertung
mit einem Komperator 42 oder einem Korrelator 43 ist
ein Umschalter 44 angeordnet. Ein Korrelationsdatenspeicher 45 enthält Referenzwerte und
Referenzmuster für
einen Vergleich oder eine Korrelation zu Bestimmung eines dritten
Signals 46, welches eine Treibfähigkeit oder auch die Belastungsverhältnisse
zwischen einer Treibscheibe und einem Seilzug einer Aufzugsanlage
charakterisiert. Der Komperator 42, der Korrelator 43 und
der Korrelationsdatenspeicher 45 können auch in einer Einheit integriert
sein. Zum Speichern des dritten Signals 46 ist ein Datenspeicher 47 nachgeschaltet.
Vorzugsweise ist in der Auswerteeinrichtung 39 auch eine
Anzeigevorrichtung 48 für
eine Visualisierung des dritten Signals 46 integriert.
Eine nachgeschaltete Schnittstelle 49 dient zum Übertragen
des dritten Signals 46 zu einem PC oder anderen Komponenten.
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11 zeigt
beispielhaft einen möglichen Verfahrensablauf
zum Prüfen
einer Treibfähigkeit
einer Aufzugsanlage. Ein Seilzug 4 wird mit einer Stange 8 an
einer Seitenwand 9 einer Schachtgrube fixiert, so dass
ein Fahrkorb 5 und ein Gegengewicht 6 mit einem
Antrieb 3, welcher mit einem ersten Leiter 50,
einem zweiten Leiter 51 und einem dritten Leiter 52 aus
einem elektrischen Netz gespeist wird, nicht weiter verfahren werden
kann. Zum Fixieren kann auch eine Fangbremse verwendet werden. Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, den Fahrkorb 5 derart in einem Schacht zu
positionieren, dass das Gegengewicht 6 auf einem Boden
der Schachtgrube aufliegt und der Fahrkorb 5 mit dem Antrieb 3 nicht weiter
aufwärts
bewegbar ist. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, den Fahrkorb 5 derart zu positionieren,
dass der Fahrkorb 5 auf dem Boden der Schachtgrube aufliegt
und mit dem Antrieb 3 nicht weiter abwärts bewegbar ist. Mit einem
ersten Laser 12 wird ein erster Laserstrahl 11 auf
die Treibscheibe 2 projiziert und ein von der Treibscheibe 2 reflektierter
Lichtstrahl 13 wird mit einem ersten optischen Sensor 14 erfasst.
Mit einem zweiten Laser 16 wird ein zweiter Laserstrahl 15 auf
den Seilzug 4 projiziert und ein vom Seilzug 4 reflektierter
Lichtstrahl 17 wird mit einem zweiten optischen Sensor 18 erfasst.
In einer Analyseeinheit 20 wird in Abhängigkeit von Signalen des ersten
optischen Sensors 14 und des zweiten optischen Sensors 18 ein
erstes Signal 19 ermittelt, das einen Schlupf charakterisiert.
In Abhängigkeit
vom ersten Signal 19 wird in einem nachgeschalteten Modul 22 ein
Triggersignal 21 generiert, welches mit einem Funkmodul 26 gesendet
und in einem Empfangsmodul 36 empfangen wird. Mit dem Triggersignal 21 wird
in einem Startmodul 31 eine berührungslose Messung eines zweiten
Signals 30 gestartet, welches einen elektrischen Betriebsparameter des
Antriebs charakterisiert. Ein elektrischer Strom 53, welcher
den dritten Leiter 52 durchfließt, wird mit einem Rogowski-Sensor 54 und
einem Stromaufnehmerer 33 ermittelt. Dieses zweite Signal 30 wird
mit einem Funkmodul 38 zu einem Empfangsmodul 55 übertragen.
Eine kabelgebundene Übertragung
ist auch möglich.
Aus dem zweiten Signal 30 wird in einem Korrelator 43 und/oder
einem Komperator mit in einem Korrelationsdatenspeicher 45 gespeicherten Referenzwerten
ein drittes Signal 46 ermittelt, welches eine Treibfähigkeit
zwischen dem Seilzug 4 und der Treibscheibe 2 charakterisiert.
Das dritte Signal 46 wird in einem Datenspeicher 47 gespeichert
und über
eine Schnittstelle 49, welche aus einem Funkmodul und einem
Empfangsmodul 56 bestehen kann, zu einem PC 57 übertragen.
Das dritte Signal 46 wird mit einer Anzeigevorrichtung 58 visualisiert und
mit früher
erfassten Signalen verglichen, welche ebenfalls in der Anzeigevorrichtung 58 dargestellt werden,
um eine zeitliche Veränderung
der Treibfähigkeit
erkennen zu können.
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12 zeigt
beispielhaft eine mögliche
erste Ausgestaltung einer Anordnung zum Erfassen elektrischer Betriebsparameter
eines Antriebes 3 und einen durch Dreiecke angedeuteten
Signalfluss. Der Antrieb 3 wird über einen ersten Leiter 50,
einen zweiten Leiter 51 und einen dritten Leiter 52 von
einem speisenden Netz mit elektrischer Energie versorgt. Bei einer
Belastung durch den Antrieb 3 kann eine Strangleistungsmessung
erfolgen, indem ein in einem Leiter fließender Strom und dessen Spannung gegenüber einem
Mittelpunktsleiter 60 gemessen wird. Nach einem Empfang
eines Triggersignals 21 wird mit einem Startmodul 31 eine
Messung mit einem Strommessmodul 33 und einem Spannungsmessmodul 32 gestartet.
Bei Bedarf kann zur Bestimmung definierter Belastungsverhältnisse
während des
Normalbetriebs eine kontinuierliche Strom-, Spannungs- und Leistungsmessung
erfolgen, indem das Triggersignal beispielsweise manuell gesetzt wird.
Mit einer Strommesszange 61 wird ein Stromsensorsignal 62 in
Abhängigkeit
von einem in dem ersten Leiter 50 fließenden Strom erfasst. Das Stromsensorsignal 62 wird
dem Strommessmodul 33 zugeführt, welches Wandlungsfaktoren
zwischen einem Stromsensorsignal und einem Strom berücksichtigt. Zwischen
einem ersten Leiter 50 und dem Mittelpunktsleiter 60 wird
mit einem Spannungsteiler 64 ein Spannungssensorsignal 63 erfasst.
Als Spannungssensor kann auch ein Spannungswandler benutzt werden.
Das Spannungssensorsignal 63 wird dem Spannungsmessmodul 32 zugeführt, welches
Wandlungsfaktoren zwischen einem Spannungssensorsignal und einer
Spannung berücksichtigt.
Ein Ausgangssignal 65 des Strommessmoduls 33 und
ein Ausgangssignal 66 des Spannungsmessmoduls 32 werden
einem Leistungsmessmodul 67 zugeführt, welches ein zu einer Wirkleistung
in Beziehung stehendes zweites Signal 30 ermittelt. Eine
Gesamtleistung beträgt
bei symmetrischer Belastung das 3-fache der Strangleistung. Es ist
auch möglich,
alle 3 Strangleistungen zu messen. Dann betragt die Gesamtleistung
die Summe der drei Strangleistungen.
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13 zeigt
beispielhaft eine mögliche
zweite Ausgestaltung einer Anordnung zum Erfassen elektrischer Betriebsparameter
des Antriebes 3 aus 12 und
einen durch Dreiecke angedeuteten Signalfluss. Bei anzunehmender
symmetrischer Belastung durch den An trieb 3 kann eine Leistungsmessung
erfolgen, indem mit einer Aronschaltung in zwei Leitern fließende Ströme und deren
Spannungen gegenüber
einem dritten Leiter gemessen werden. Die Gesamtleistung ist die
Summe der beiden gemessenen Leistungen. Nach einem Empfang eines
Triggersignals 21 wird eine Messung mit dem Strommessmodul 33 und
dem Spannungsmessmodul 32 gestartet. Mit einer ersten Strommesszange 61 wird
ein erstes Stromsensorsignal 62 in Abhängigkeit von dem in dem ersten
Leiter 50 fließenden
Strom erfasst und mit einer zweiten Strommesszange 66 wird
ein zweites Stromsensorsignal 67 in Abhängigkeit von in dem dritten
Leiter 52 fließenden
dritten Strom erfasst. Die Stromsensorsignale 62 und 67 werden
dem Strommessmodul 33 zugeführt. Ein erstes Spannungssensorsignal 68 zwischen
dem ersten Leiter 50 und dem zweiten Leiter 51 wird
mit einem ersten Spannungsteiler 69 erfasst und ein zweites
Spannungssensorsignal 70 zwischen dem zweiten Leiter 51 und
dem dritten Leiter 52 wird mit einem zweiten Spannungsteiler 71 erfasst.
Die Ausgangssignale 65 des Strommessmoduls 33 und
das Ausgangssignal 66 des Spannungsmessmoduls 32 werden über ein
Bussystem 72 zu einer Auswerteeinrichtung übertragen.