WO2013174243A1

WO2013174243A1 - 一种电梯平衡系数检测方法及其检测仪

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Publication number: WO2013174243A1
Application number: PCT/CN2013/075847
Authority: WO
Inventors: 刘培
Original assignee: 天津豪雅科技发展有限公司
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-11-28
Also published as: US20150142339A1; US9963323B2

Abstract

一种电梯平衡系数检测方法及其检测仪，所述检测方法包括以下步骤：将电能检测装置（5）接入电梯驱动电机的电源线上，将速度检测装置（7）接入电梯轿厢（3）运行的机械传动构件上，实时测量并记录轿厢（3）和对重运行到同一水平位置时的轿厢（3）速度数据与驱动电机功率数据，应用上述数据与被测电梯的基本参数，依据电梯的结构原理与运行中能量传递关系，经计算得到平衡系数的数值；所述检测仪包括电梯数据采集系统与检测数据处理系统，其电能测量为交流宽频功率测量装置，速度测量为使用光电鼠标芯片的钢丝绳位移测量装置或采用转速表式测速装置。

Description

一种电梯平衡系数检测方法及其检测仪技术领域

本发明涉及一种检测方法及其检测仪。更具体地说，本发明涉及一种测试电梯平衡系数的检测方法以及实施该方法的检测仪器。

背景技术

GB7588-2003 《电梯制造与安装安全规范》对平衡系数的定义为： "平衡系数，即额定载重量及轿厢质量由对重或平衡重平衡的量。 "

GB/T10059— 2009 《电梯试验方法》与 TSG T7001— 2009 《电梯监督检验与定期检验规则 ——曳引与强制驱动电梯》中对电梯平衡系数的测试方法是：轿厢分别装载额定载重量 30%、 40%、 45%、 50%、 60%作上、下全程运行，当轿厢和对重运行到同一水平位置时，记录电机的电流值，绘制电流 -负荷曲线，以上下运行曲线的交点确定平衡系数。

上述通过电梯逐级加载运行，记录电机电流值，绘制电流-负荷曲线图确定平衡系数的检测方法，优点是可使用通用检测仪器设施，技术成熟；缺点是比较费时费力，现场作业时间通常要超过 1小时，约为整梯试验检测工作量的三分之一。

由于现行的上述电梯平衡系数检测方法比较费时费力，近年来无载平衡系数测试技术应运而生，取得了一些研究成果，如安徽省特种设备检测院研发的通过检测曳引轮两侧钢丝绳张力确定平衡系数的检测仪、辽宁石油化工大学研发的静态两侧重量差测量方法及其测试仪、德国 TUV公司的 ADIASYSTEM电梯检测系统等。由于采用了无载荷测试技术，省去了反复搬运试重砝码的环节，目前尚存在的问题是，其数据采集为测量电梯轿厢与对重等机构自重的测力装置，现场安装与检测作业不便捷，以及数据采集为电梯静态工况，与 GB/T10059— 2009、 TSG T7001— 2009采用的动态测试结果存在差异，限制了推广应用。

中国专利公开号 CN101670965A, 公开日是 2010年 3月 11日，名称为 "电梯平衡系数的检测方法"中，公开了通过检测电机空载匀速上行转矩 Tup与电机空载匀速下行转矩 Tdown, 用公式 (Tup+Tdown) * i/R/Q/2计算平衡系数的技术方案（i为曳引比， R为曳引轮半径， Q为额定载荷）。此检测方法的不足之处，一是经理论分析与实际检测验证，其检测结果往往会出现 20%以上误差，原因是电梯载荷传递到电机，中间有不同的机械机构，传动效率可能不同，而且正向（空载下行，电机通过机械机构拖动电梯负载）与反向（空载上行，电梯负载通过机械机构拖动电机）的传功效率有的相差巨大，例如广泛使用的蜗轮蜗杆曳引机，正向传动效率约 60%-80%，反向传动效率约 0%-40%。此检测方法没有充分考虑到传动效率对检测结果的影响。其二是对电机转矩的检测，其提出的 "完全通过变频器自带的电机转矩检测功能来实现"，检测精度不能满足 GB/T10059-2009 《电梯试验方法》的要求。发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种操作简便、测试结果准确的测试电梯平衡系数的检测方法以及实施该方法的专用检测仪器。

本发明的电梯平衡系数检测方法，包括下列步骤： 1.将电能检测装置接入电梯驱动电机的电源线上，将速度检测装置接入电梯轿厢运行的机械传动构件上；

2.实时测量并记录轿厢与对重运行到同一水平位置时的轿厢速度数据、驱动电机功率数据；

3. 应用上述检测数据以及电梯的运行工况，依据电梯运行中能量传递关系，经计算得到平衡系数的数值。

对于采用无齿轮曳引机的电梯、圆柱齿轮曳引机的电梯、行星齿轮曳引机的电梯、皮带传动曳引机的电梯，现场检测选用电梯 "空载上行"与 "空载下行"工况，所述平衡系数应用下式计算：

Ν

K = - 式 1 式中: Κ -被测试电梯的平衡系数；

Ν_χ -空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W;

V_x -空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s;

Q -额定载重量， kg，从被测试电梯的基本参数得到；

g -重力加速度，取 9. 81m/s²;

N —

^7 = 1 - '式 2

N_SV_X + N_XV_S

式中，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W;

运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s;

式中其它符号表达同前式。

对于采用蜗轮蜗杆曳引机的电梯，现场检测选用 "电梯空载下行"与 "一次加载下行" 工况，所述平衡系数应用

式 3

式中： ——被测试电梯的平衡系数；

Q 一额定载重量， kg;

Q_d—加载检测的载重量， kg，在额定载重量的 10%〜15%范围内选择；

N_x——空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W;

N_d——轿厢加载下行，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W;

V_x——空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s;

V_d—轿厢加载^^下行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s。为了实施上述检测方法，本发明通过下述技术方案设计了电梯平衡系数检测仪：本发明的电梯平衡系数检测仪，包括电梯数据采集系统与检测数据处理系统，其特征是，所述电梯数据采集系统包括电梯运行电能测量装置与电梯运行速度测量装置，其电梯运行电能测量装置通过电流传感器与电压输入端子接到曳引机的电源线上，采集驱动电机运行的电能信息；其电梯运行速度测量装置置于轿厢运行的机械传动构件上，采集轿厢运行的位移信息；电梯运行电能测量装置与电梯运行速度测量装置分别与检测数据处理系统相连接，由检测数据处理系统对采集信息进行分析、计算、存储，输出检测结果。

本发明的电梯平衡系数检测仪，所述电梯运行电能测量装置为交流宽频功率测量装置，适用范围在 5〜60Hz内。所述电梯运行速度测量装置为使用光电鼠标芯片组件的钢丝绳位移测量装置，或采用转速表式测速装置。所述使用光电鼠标芯片组件的钢丝绳位移测量装置，在仪表架上设置了具有绳槽的导向轮；导向轮的构件中使用了磁性材料制造，导向轮对被测钢丝绳具有磁吸力。

本发明与现有技术相比的优点是：

1.需要的检测数据只有电梯运行功率与运行速度 2项，都可以在电梯运行现场直接测量。

2.电梯运行功率与运行速度测量的测试技术与测量仪表目前在行业中已经成熟，有相应的技术标准遵循，测量精度有保障。

3.测试装置的现场安装方便快捷，现场作业时间通常约 10分钟，省时省力。

4.测试结果准确，与依照 GB/T10059— 2009、 TSG T7001— 2009测试结果的一致性较好。附图说明

图 1是本发明的实施例结构示意图。

图 2是本发明中电梯速度测量装置的实施例剖视图。

图 3是本发明中电梯速度测量装置的导向轮实施例构造剖视图。

图中： 1.电梯曳引机， 2.钢丝绳， 3.轿厢， 4.对重， 5.电能测量装置， 6.检测数据处理系统， 7.速度测量装置， 8.导向轮， 9.光学透镜， 10.光电鼠标芯片电路， 11.仪器架， 12.轴承， 13.心轴， 14.磁钢。具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

如图 1所示，本发明的电梯平衡系数检测方法包括如下步骤：通过速度测量装置 7对电梯钢丝绳 2的线速度测量，换算出电梯轿厢 3的运行速度；通过电能测量装置 5实时采集电梯曳引机 1的运行功率信息；检测数据处理系统 6收集测试数据，依据电梯运行工况与能量传递关系，经计算得到平衡系数的数值。

其计算公式的建立及推导如下：

1.对于采用无齿轮曳引机的电梯、圆柱齿轮曳引机的电梯、行星齿轮曳引机的电梯、皮带传动曳引机的电梯，现场检测选用 "空载上行"与 "空载下行"工况：

( 1) 电梯轿厢空载下行时，电机处于电动状态，其运行功率为：

N_x = KQgV_x +KQgV_x(l -V) 式 4

( 2) 电梯轿厢空载上行时，电机处于发电制动状态，其运行功率为：

N_s = KQgV_s -KQgV_s (l - ) 式 5 (3) 在式 4与式 5中， K、 77二项是未知数，其余的 β、 g、 N_x、 N_s、 V_x、六项是电梯参数或测试数据，为已知数。对式 4与式 5联列为二元方程组：

整理求解，得：

=_l_N_xV_s-N_sV_x 式 ₂

N_SV_X+N_XV_S

K=^^ ^ 式 1

2.对于采用蜗轮蜗杆曳引机的电梯，由于蜗轮蜗杆的正向（空载下行，电机通过机械机构拖动电梯负载）与反向（空载上行，电梯负载通过机械机构拖动电机）传功效率 η相差较大，故现场检测选用 "电梯空载下行"与 "一次加载下行"工况：

(1) 电梯轿厢空载下行时，电机处于电动状态，其运行功率为：

N_x=KQgV_x+KQgV_x(l-V) 式 6

整理，得

K=—— —— 式 7

(2)电梯轿厢加载下行时，电机处于电动状态，其运行功率为：

式 8

整理，得

^^ = (2-φ 式 9

Q_dgv_d

(3) 将式 9带入式 7，得

K=^x 式 10

QgV_x Ν_χ-Ν_ά

整理，得

K=^ ^Nx 式 3

QV_X Ν_χ-Ν_ά

在图 1的实施例中，电能测量装置 5为宽频功率测量仪。鉴于电梯的电力拖动系统广泛应用了变频调速技术，曳引电机的电源频率通常为 10〜50Ηζ。因此，工频电能测量仪表不能满足要求。本装置的适用范围是： 3相交流、 5〜60Hz、 0〜500V、 0〜200A。速度测量装置 7 为光电式钢丝绳位移测量仪，置于电梯曳引钢丝绳一侧，通过对电梯曳引钢丝绳或限速器钢丝绳的线速度测量，可换算出电梯轿厢的运行速度。电能测量装置 5与速度测量装置 7分别与检测数据处理系统 6相连接，对采集的信息进行分析、计算、存储、输出。

在图 2的实施例中，所示的电梯钢丝绳位移测量装置包括光学透镜 9、光电鼠标芯片电路 10、导向轮 8、仪器架 11等构成。光电鼠标芯片的市场定位是针对通用计算机鼠标的，也可以开发运用于工业领域的运动物体无接触位移检测领域。光电鼠标芯片包含图像拾取系统、 DSP 处理器、输出转换器等基本模块。其底部设置一个如同小型摄像头的光学透镜，图像拾取系统通过光学透镜不间断地对物体表面进行拍照，并将图像信息送入到 DSP 处理器， DSP 处理器通过对前一时刻和当前时刻图像信息比对，得出物体位移的方向和位移数据。

在图 3所示实施例中，导向轮 8的两侧镶嵌了磁钢 14，使导向轮对被测钢丝绳具有磁吸力，其目的在于实施检测中的导向轮依靠磁吸力紧靠被测钢丝绳，支撑测量装置与被测钢丝绳保持设计的相互位置。导向轮通过心轴 13、轴承 12安装在仪器架 1 1上。

本发明中的电梯运行速度测量可以采用转速表式测速装置，例如使用 EC-2100电梯速度计，将速度计的周速环（俗称测速滚轮）与运行中的电梯曳引钢丝绳或限速器钢丝绳轻轻地接触，可测出钢丝绳的线速度。也可以通过测量驱动电机的转速按 GB/T 10059— 2009的相应规定换算出轿厢运行速度。

实施例 1

电梯参数：额定载重量 Q=1050kg，额定速度 V=l . 5m/s , 起升高度 H=16m，钢丝绳曳引比 i=2，永磁同步曳引机。

检测方法：采用 "空载上行"与 "空载下行"工况测试，具体流程如下：

1.将交流宽频功率测量装置，通过钳型电流传感器与电压输入端子接入曳引电机的电源线，以采集曳引电机运行功率的信息；将光电式位移测量装置置于曳引钢丝绳，以采集电梯轿厢运行速度与行程的信息。

2.以电梯空载工况从底层至顶层全程往返运行，选择电梯轿厢运行至起升高度的 1/2位置时刻所对应的测试数据，分别是： N_X =8249W、 N₅ =5670W , V_x =l . 50m/s , V_s =l . 51m/_{S o} 3.应用式（1 )、式（2 ) 计算， =0. 457。

此电梯按 GB/T 10059-2009规定的方法检测，平衡系数 =0. 45。

实施例 2

电梯参数：额定载重量 Q=2000kg，额定速度 V=lm/s，起升高度 H=26m，钢丝绳曳引比 i=l，蜗轮蜗杆曳引机。

检测方法：采用 "电梯空载下行"与 "一次加载下行"工况测试，具体流程如下：

1.将交流宽频功率测量装置，通过钳型电流传感器与电压输入端子接入曳引电机的电源线；将光电式位移测量装置置于曳引钢丝绳。

2.操纵电梯空载从顶层直驶至底层停梯，通过功率传感器实时采集电机运行功率信息；通过速度传感器实时采集轿厢位移信息。

3.电梯在顶层停梯，在轿厢加载 Q_d =200kg试重砝码，操纵电梯在此载荷下从顶层直驶至底层停梯，通过功率传感器实时采集电机运行功率信息；通过速度传感器实时采集轿厢位移信息。

4.仪器对采集信息记录、分析、计算，得到： N_X =12480W、 V_x =0. 96m/s , N_d =3141W、 V_d =0. 98m/s ^ =0. 477。

此电梯按 GB/T 10059-2009规定的方法检测，平衡系数 =0. 485。以上结合附图和实施方式对本发明进行了展开描述，该描述不具有限制性，附图所示只是本发明仪器构成的一种实施例，本发明的技术方案并不局限于此。本领域的普通技术人员应该能够理解，在不脱离本发明设计思想的情况下，本发明的实际实施还会有某些细节上的变化。所以，只要符合本发明宗旨，这些变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1.一种电梯平衡系数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将电能检测装置接入电梯驱动电机的电源线上，将速度检测装置接入电梯轿厢运行的机械传动构件上；

(2)实时测量并记录轿厢与对重运行到同一水平位置时的轿厢速度数据、驱动电机功率数据；

(3)应用上述检测数据以及电梯的运行工况，依据电梯运行中能量传递关系，经计算得到平衡系数的数值。

2.根据权利要 1所述电梯平衡系数检测方法，其特征是：对于采用无齿轮曳引机的电梯、圆柱齿轮曳引机的电梯、行星齿轮曳引机的电梯、皮带传动曳引机的电梯，现场检测选用 "空载上行"与 "空载下行"工况，所述平衡系数应用下式计算：

K 式中: Κ -被测试电梯的平衡系数；

Ν_χ -空载轿厢下行，运行到与对重同 -水平位置时，电机的功率值， W;

Q -额定载重量， kg;

g -重力加速度，取 9. 81m/s²;

式中空载轿厢上行，运行到与对重同- ^水平位置时，电机的功率值， W;

一空载轿厢上行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s;

式中其它符号表达同前式。

3.根据权利要求 1所述电梯平衡系数检测方法，其特征是：对于采用蜗轮蜗杆曳引机的电梯，现场检测选用 "空载下行"与 "一次加载下行"工况，所述平衡系数应用下式计算：

Κ -被测试电梯的平衡系数；

Q - -额定载重量， kg;

Q_d- -加载检测时的载重量， kg，在额定载重量的 10%〜15%范围内选择；

N_x. -空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W;

N_d—轿厢加载^^下行，运行到与对重同一水平位置时，电机的功率值， W; V_x—空载轿厢下行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s;

V_d—轿厢加载^^下行，运行到与对重同一水平位置时，轿厢的速度值， m/s。

4.一种实施权利要求 1所述检测方法的电梯平衡系数检测仪，包括电梯数据采集系统与检测数据处理系统，其特征是，所述电梯数据采集系统包括电梯运行电能测量装置与电梯运行速度测量装置，其电梯运行电能测量装置通过电流传感器与电压输入端子接到曳引机的电源线上，采集驱动电机运行的电能信息；其电梯运行速度测量装置置于轿厢运行的机械传动构件上，采集轿厢运行的位移信息；电梯运行电能测量装置与电梯运行速度测量装置分别与检测数据处理系统相连接，由检测数据处理系统对采集信息进行分析、计算、存储，输出检测结果。

5.根据权利要求 4所述的电梯平衡系数检测仪，其特征是，所述电梯运行电能测量装置为交流宽频功率测量装置，适用范围在 5〜60Hz之内。

6.根据权利要求 4所述的电梯平衡系数检测仪，其特征是，所述电梯运行速度测量装置为使用光电鼠标芯片组件的钢丝绳位移测量装置。

7.根据权利要求 4所述的电梯平衡系数检测仪，其特征是，所述电梯运行速度测量装置为转速表式测速装置。

8.根据权利要求 6所述的电梯平衡系数检测仪，其特征是，所述使用光电鼠标芯片组件的钢丝绳位移测量装置，在仪表架上设置了具有绳槽的导向轮；所述导向轮的构件中使用了磁性材料制造，导向轮对被测钢丝绳具有磁吸力。