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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Traktionsfähigkeit einer Aufzugsanlage mit Treibscheibenantrieb sowie eine Überwachungsvorrichtung zur automatischen Überwachung und/oder Überprüfung einer Aufzugsanlage mit Treibscheibenantrieb.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Ermittlung einer Traktionsfähigkeit von Aufzugsanlagen mit Treibscheibenantrieb bekannt. So geht beispielsweise aus der
DE 10 2006 011 092 A1 ein Verfahren zur Messung von einem Betriebsparameter mittels eines Prüfhebels hervor. Hierbei wird eine Kraft mit dem Prüfhebel auf zumindest ein Treibseil ausgeübt, wobei diese Kraft bis zu einem Durchrutschen des Treibseils auf der Treibscheibe erhöht wird.
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DE 10 2006 036 251 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen einer Treibfähigkeit oder eines Belastungszustands einer Aufzugsanlage, wobei die Aufzugsanlage über eine Treibscheibe geführten Seilzug aufweist, über den ein Fahrkorb und ein zum Fahrkorb zugehöriges Gegengewicht verfahrbar ist.
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DE 42 01 840 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Treibfähigkeit bei Aufzügen mit Treibscheibenantrieb.
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DE 10 2008 051 292 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung zumindest eines Betriebsparameters einer Aufzugsanlage mit Treibscheibe.
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Aufgabe ist es, ein verbessertes und vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung einer Traktionsfähigkeit bei einer Aufzugsanlage mit Treibscheibenantrieb zu finden.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einer Aufzugsanlage nach Anspruch 6 und einem Anlagenüberwachungssystem nach Anspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausgestaltungen sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern können mit anderen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
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Es wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Traktionsfähigkeit einer Aufzugsanlage mit Treibscheibenantrieb vorgeschlagen, wobei die Aufzugsanlage zumindest eine Treibscheibe und über die Treibscheibe geführte Treibseile aufweist. Eine erste Masse und eine zweite Masse, die auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Treibscheibe angeordnet sind, sind über die Treibscheibe verbunden, wobei die Treibseile einen ersten, auf der Seite der ersten Masse angeordneten Teil und einen zweiten, auf der Seite der zweiten Masse angeordneten Teil aufweisen. Es wird vorgeschlagen, dass eine erste Seilkraft S1 gemessen wird. Danach wird die erste Masse fixiert. Ausgehend von der ersten Seilkraft S1 und weiterer Parameter der Aufzugsanlage wird eine Treibscheibenumfangskraft Ft ermittelt. Auch eine maximale Entlastungskraft FT/E wird ermittelt, bei der ein Treibseil der Aufzugsanlage gerade noch nicht anfängt, über die Treibscheibe zu rutschen. Eine maximale Entlastungskraft FT/E wird in den ersten Teil der Treibseile eingebracht, indem die erste Masse fixiert wird und nachfolgend eine definierte Treibscheibenbewegung erzeugt wird, wobei eine Differenzkraft Sd = S1-FT/E am ersten Teil gemessen wird und daraufhin eine Prüfaussage generiert wird.
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Unter einer ersten Masse und einer zweiten Masse sind im Rahmen der Erfindung ein Fahrkorb und ein Gegengewicht zu verstehen. Wobei in einer Ausgestaltung die erste Masse den Fahrkorb und die zweite Masse das Gegengewicht umfasst und in einer weiteren Ausgestaltung die erste Masse das Gegengewicht und die zweite Masse den Fahrkorb umfasst. Die Treibseile, die über die Treibscheibe geführt sind, verbinden die erste Masse mit der zweiten Masse. Unter einer Seilkraft ist eine Kraft zu verstehen, die in das Treibseil zumindest auf einer Seite der Treibscheibe eingebracht ist. Diese Kraft ist insbesondere eine durch die erste oder zweite Masse eingebrachte Gewichtskraft. Jedoch kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass weitere Kräfte, beispielsweise eine zusätzliche Kraft in die Treibseile eingebracht wird. Die Treibscheibenumfangskraft
Ft entspricht der Differenz der Seilkräfte
S2 -
S1 . Somit ist
wobei e
f(µ)β der Treibfähigkeit der Treibscheibe entspricht, wobei e die eulerische Zahl, f(µ) eine Funktion der Reibung in Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten µ und β der Umschlingungswinkel der Treibseile um die Treibscheibe ist. Eine maximale Entlastungskraft
FT/E muss somit kleiner
Ft , das heißt kleiner S
1·(e
f(µ)β-1) sein. Die Treibfähigkeit der Treibscheibe e
f(µ)β ist die Solltreibfähigkeit beziehungsweise die Treibfähigkeit, die beispielsweise durch Berechnung ermittelt wird. Vorzugsweise ist e
f(µ)β die minimal zulässige Treibfähigkeit der Treibscheibe eines Treibscheibentyps einer Aufzugsanlage. Auch kann e
f(µ)β durch Messung eines oder mehrerer Parameter Messung ermittelt werden.
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Für alle Treibseile ergibt sich unter Berücksichtigung der möglichen Kennwerte der Aufzugsanlage und mittels der konkret berechneten spezifischen Entlastungskraft
FT/E somit die zu messende neue Differenzkraft
Sd :
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In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest eine Kraft ermittelt wird, indem zumindest der erste Teil der Treibseile in einer definierten Position zu einer Schwingung angeregt wird und eine dadurch erzeugte Schwingung detektiert wird. Auf diese Weise ist eine rasche Messaussage bezüglich eines Parameters insbesondere der Kraft, die auf ein Treibseil oder eine Anzahl von Treibseilen wirkt, möglich. Beispielsweise wird in einer Ausgestaltung zumindest ein Parameter der erzeugten Schwingung ermittelt. Dieser Parameter kann beispielsweise eine Amplitude, eine Frequenz, eine Klangfarbe, eine Schwingungsdauer, eine Dämpfung und/oder eine Abklingdauer der Schwingung sein. Der Parameter kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung mit zumindest einem Betriebsparameter korreliert werden. Vorzugsweise wird ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Detektion einer Schwingung der Treibseile verwendet, wie sie aus der
deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2008 051 292.3 hervorgeht. Auf diese Anmeldung wird im Rahmen der Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen.
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Das Fixieren der Masse erfolgt beispielsweise dadurch, dass die erste Masse in eine maximale Endposition gefahren wird, was beispielsweise ein Aufsetzen auf den Schachtboden oder auf einer im Schachtgrund vorhandenen Puffervorrichtung erfolgt oder beispielsweise durch Anfahren gegen eine maximale obere Position im Schachtkopf erreicht wird. Alternativ kann die erste Masse auch in eine sogenannte Fixierposition gebracht werden, die insbesondere an beliebiger Stelle im Schacht angeordnet ist. In einer Fixierposition wird die erste Masse fixiert, das heißt festgehalten. Beispielsweise kann dies geschehen durch eine Bremsvorrichtung wie beispielsweise eine Nothaltvorrichtung oder auch durch im Schacht angeordnete Festhaltevorrichtungen.
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Der erste Teil der Treibseile wird in einer bevorzugten Ausgestaltung derart entlastet, dass die Treibscheibe definiert in Richtung der fixierten Masse bewegt wird. Dies kann beispielsweise elektrisch durch Betätigen der Treibscheibe oder von Hand beispielsweise mit einem Handrad oder einem an der Treibscheibe angebrachten Hebel ausgeführt werden. Insbesondere wird während der Entlastung der Treibscheibe kontinuierlich die Differenzkraft Sd im ersten Teil der Treibseile gemessen. Ein beispielhafter Prüf-ablauf kann somit vorsehen, dass die zu messende Differenz Sd berechnet wird und daraufhin die erste Masse so lange gegen einen Festpunkt, beispielsweise einen Schachtboden definiert verfahren wird, bis die spezifische Entlastungskraft FT/E entgegengesetzt der Fahrkorbmasse wirkt. Gleichzeitig wird über eine angeschlossene Sensorik, die beispielsweise eine Schwingungsanregung und/oder eine Schwingungsdetektion umfasst, die sich hierbei notwendigerweise ergebende neue Seilkraft Sd bestimmt. Vorteilhaft ist, dass nach Berechnung der Sollkräfte unter der Prüfung lediglich die Differenzkraft Sd gemessen werden muss, um zu einer Prüfaussage zu gelangen. Es muss nicht noch zusätzlich die in die Treibscheibe beziehungsweise in die Treibseile eingebrachte Prüfkraft beziehungsweise Entlastungskraft FT/E gemessen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird während des Vorgangs der Antrieb elektrisch, die Treibscheibe und/oder die Treibseile optisch, zum Beispiel mittels einer Kamera oder akustisch, zum Beispiel mittels eines Mikrofons überwacht, um auszuschließen, dass während der Prüfung ein Seilrutsch stattgefunden hat. Diese Prüfung kann insbesondere auch dadurch erfolgen, dass eine Schwingung in das Treibseil eingebracht wird und die Schwingung des Treibseiles ermittelt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Entlastungskraft FT/E in die Treibscheibe eingebracht wird, wobei die Entlastungskraft FT/E an einer beliebigen Stelle des ersten Treibseils der Treibseile eingebracht wird. Beispielsweise kann ein Einbringen der Entlastungskraft FT/E mittels einer Seilwinde einer Ratsche oder mittels eines Prüfhebels erfolgen, der an dem Treibseil an einer Stelle angebracht ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine unbekannte, insbesondere definierte Stelle, die bei der Berechnung der ermittelten Messergebnisse, insbesondere der Schwingungsmessung mit berücksichtigt wird.
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Weiterhin vorteilhaft wird ein Seilrutsch der Treibseile auf der Treibscheibe während der Prüfung überwacht.
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Sind die Tragseile beziehungsweise das Tragseil trotz Einbringen der Entlastungskraft FT/E nicht gerutscht, so resultiert daraus eine positive Prüfaussage zur Traktionsfähigkeit der Treibscheibe.
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Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Aufzugsanlage mit einer Überwachungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Überwachungsvorrichtung zur automatischen Überwachung und Überprüfung der Aufzugsanlage vorgesehen ist. Die Überwachungsvorrichtung weist zumindest einen Schwingungsanreger, zumindest einen Schwingungsdetektor und zumindest eine Datenverarbeitungsanlage auf, wobei der Schwingungsanreger zumindest ein Treibseil der Aufzugsanlage derart zuordenbar ist, dass mittels des Schwingungsanregers eine Schwingungsanregung an zumindest einem Teil des Tragseils durchführbar ist. Der Schwingungsanreger ist derart der Aufzugsanlage zuordbar, dass mittels dem Schwingungsdetektor zumindest eine Schwingung des zum Schwingen angeregten Teils der Treibscheibe detektierbar ist. Auf Grundlage der gemessenen Daten ist mittels der Datenverarbeitungsanlage zumindest ein Betriebskennwert, insbesondere eine Traktionsfähigkeit ermittelbar. Die Aufzugsanlage umfasst eine Steuereinheit zur Aufzugssteuerung, wobei die Steuereinheit die Datenverarbeitungsanlage der Überwachungsvorrichtung zur Ermittlung eines Betriebskennwertes umfasst. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die in die Aufzugsanlage integrierte Überwachungsvorrichtung verschiedene Schnittstellen auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsanlage eine erste Schnittstelle zur Ansteuerung des Schwingungsanregers, eine zweite Schnittstelle zur Auslesung des Schwingungsdetektors und eine dritte Schnittstelle zur Ausgabe des ermittelten Betriebskennwertes umfasst. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die dritte Schnittstelle eine Schnittstelle zur Steuereinheit der Aufzugsanlage ist. Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die dritte oder eine weitere vierte Schnittstelle der Steuereinheit der Aufzugsanlage ermöglicht, die Überwachungsvorrichtung anzusteuern.
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Beispielsweise kann die Aufzugsanlage automatisiert oder beispielsweise im Rahmen einer Prüfung initiiert ein Verfahren zur Ermittlung einer Traktionsfähigkeit ausführen, wie dies oben beschrieben ist. Unter einer automatisierten Betätigung der Überwachungsvorrichtung kann insbesondere vorgesehen sein, dass in bestimmten Zeitintervallen, vorzugsweise Nachts oder bei geringem Verkehrsaufkommen oder bei detektiertem geringem Verkehrsaufkommen eine Prüfung der Aufzugsanlage mittels der Überwachungsvorrichtung vorgenommen wird. Insbesondere können neben der Messung der Traktionsfähigkeit nach dem oben beschriebenen Verfahren auch weitere Betriebsparameter der Aufzugsanlage ermittelt werden.
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Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht ein Anlagenüberwachungssystem vor, zumindest umfassend eine Aufzugsanlage wie weiter oben beschrieben und eine von der Aufzugsanlage örtlich getrennte Leitstelle, wobei die Aufzugsanlage und die Leitstelle mittels einer Datenverbindung verbunden sind und über die Datenverbindung ein Betriebskennwert der Aufzugsanlage an die Leitstelle übermittelbar ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Datenverbindung eine Telefonverbindung, eine Mobilfunkverbindung oder eine Internetverbindung ist. Auch kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine Direktverbindung, beispielsweise mittels einer Netzwerkverbindung oder eine dafür vorgesehene Telefonverbindung vorgesehen ist. Die Verbindung kann sowohl analog als auch digital ausgestaltet sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung übermittelt die Aufzugsanlage verschiedene, insbesondere bei einer automatischen Überprüfung festgestellte Betriebsparameter der Aufzugsanlage an die Leitstelle. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass durch die Leitstelle eine Überprüfung der Aufzugsanlage mittels des Überwachungssystems auslösbar ist. Vorzugsweise sendet hierfür die Leitstelle ein Signal an das Überwachungssystem der Aufzugsanlage. Daraufhin führt das Überwachungssystem eine oder mehrere Prüfungen für ein oder mehrere Betriebsparameter der Aufzugsanlage durch. Im Anschluss werden die ermittelten Betriebsparameter vorzugsweise über die Datenverbindung an die Leitstelle übermittelt. Die Daten können bei der Leitstelle gesammelt und statistisch ausgewertet werden beziehungsweise in Bezug zu vorhergehenden Überprüfungen gesetzt werden, beispielsweise um eine sicherheitstechnische Überwachung der Aufzugsanlage zu dokumentieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Zeichnungen hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen, vielmehr können die dort beschriebenen Merkmale untereinander mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele verweisen. Es zeigt im Folgenden
- 1 eine mit einer Leitstelle verbundene Aufzugsanlage.
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1 zeigt eine Aufzugsanlage 1 mit einer Treibscheibe 2 sowie einer ersten Masse 3 und einer zweiten Masse 4, die mittels der Treibseile 5 miteinander verbunden sind. Die Treibseile sind über die Treibscheibe 2 geführt. Beispielhaft handelt es sich bei der gezeigten ersten Masse 3 um einen Fahrkorb und bei der zweiten Masse 4 um ein Gegengewicht.
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Die Treibseile 5 werden durch die Treibscheibe 2 in einen ersten Teil 5.1 und einen zweiten Teil 5.2 aufgeteilt, wobei der erste Teil der Treibseile auf der Seite des Fahrkorbes und der zweite Teil der Treibseile auf der Seite des Gegengewichtes angeordnet ist. Durch die Masse des Fahrkorbes wird auf den ersten Teil 5.1 der Treibseile eine Kraft S1 ausgeübt.
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Bei Überprüfung der Treibfähigkeit wird die erste Masse
3, das heißt hier beispielhaft der Fahrkorb mittels einer Fixierungsvorrichtung fixiert. Dies ist in
1 in der Schachtgrube angeordneter Puffer
6 auf den Fahrkorb aufgesetzt ist. Der Puffer verhindert eine Fortbewegung des Fahrkorbes und somit auch des mit dem Fahrkorb verbundenen Gegengewichtes in eine vertikale Richtung. Mittels eines Schwingungsanregers
7 wird auf zumindest ein Treibseil
5 des ersten Teiles
5.1 eine Schwingung aufgegeben. Die dadurch erzeugte Schwingung wird mittels eines Schwingungsdetektors
8 gemessen. Beispielhaft werden ein oder mehrere Treibseile der Aufzugsanlage
1 mittels eines oder mehrerer Schwingungsanreger
7 zum Schwingen angeregt. Die sich an dem angeregten Treibseil
5 oder Treibseilabschnitt
5.1 ergebenden Schwingungsfrequenz wird mittels des Schwingungsdetektors
8 gemessen. Aus dieser gemessenen Schwingungsfrequenz f des angeregten Treibseils lässt sich mathematisch über die Formel
die am Seil wirkende Masse
m bestimmen. Die detektierte und beispielsweise danach gefilterte Schwingungsfrequenz
f entspricht der aufgetretenen Treibseilschwingung. Der in der Formel vorhandene Korrekturfaktor
k beschreibt die mechanischen Eigenschaften des Treibseils wie beispielsweise eine Festigkeit, eine Steife, eine Dichte, ein Querschnitt sowie weiterer Parameter. Der Korrekturfaktor
k kann vorgegeben sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dieser bestimmt wird beispielsweise in einem zeitlichen Zusammenhang mit der Messung der Schwingungsfrequenz. Insbesondere ist
k eine Funktion beispielsweise von Erdbeschleunigung
g, Dichte des Treibseils
p, Länge des zu betrachtenden Treibseils
L, Querschnittsfläche
A und/oder des Durchmessers
d des Treibseils.
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Vorzugsweise sind die Werte p ≈ 8 kg · dm
3, g ≈ 0,81 m s
-2, A ≈ 7mm
2 bis 1300 mm
2, beziehungsweise Durchmesser d ≈ 3 mm bis 40 mm je nach Anlagentyp, verwendete Seile und Seilmaterialien. Vorzugsweise wird k = f(g, L, p, A) wie folgt berechnet:
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Schwingungsanreger das Tragseil mechanisch, induktiv, kapazitiv, akustisch und/oder elektromagnetisch zu einer Schwingung anregt. Weiterhin ist in einer Variante vorgesehen, dass die Schwingung mittels Chirp-, Ton- und/oder Impulsanregung angeregt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Schwingungsanregung und/oder eine Schwingungsmessung berührungslos vorgenommen wird. In einer weiteren Version kann eine Schwingungsanregung und/oder eine Schwingungsmessung mittels einer Berührung des Treibseils vorgenommen werden. Beispielsweise kann das Treibseil angeschlagen oder gezupft werden.
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Die Messergebnisse werden vorzugsweise mittels analoger oder digitaler Sensoren aufgenommen, und in für eine Software verarbeitbare Daten umgewandelt und insbesondere an eine Datenverarbeitungsanlage 10 weitergegeben. Diese ist hier beispielhaft in die Steuereinheit 9 der Aufzugsanlage 1 eingebettet.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit der Aufzugsanlage 1 beziehungsweise die Datenverarbeitungsanlage 10 mittels einer Datenverbindung 11 mit einer Leitstelle 12 verbunden. Diese Leitstelle liest in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Betriebsparameter aus der Datenverarbeitungsanlage der Aufzugsanlage 1 aus. Beispielsweise kann über die Leitstelle die Datenverarbeitungsanlage derart angesprochen werden, dass eine Prüfung einzelner oder mehrerer Betriebsparameter, insbesondere der Traktionsfähigkeit der Aufzugsanlage über das vorbeschriebene System stattfindet und die Messergebnisse beziehungsweise die Prüfungsergebnisse, die gegebenenfalls eine Wertung durch die Datenverarbeitungsanlage aufweist, an die Leitstelle 12 übermittelt wird.
