摘要

在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，電梯作為特種設備已經(jīng)成為一種人們日常生活中的必備品。面對當前嚴峻的電梯安全形勢，針對如何判斷新、老電梯是否依舊滿(mǎn)足運行要求等問(wèn)題，正在成為社會(huì )關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題；為保證電梯的穩定運行，現行的電梯檢測規則中對電梯定期檢測進(jìn)行了詳細的描述，但由于檢測方法在實(shí)施、應對不同工況環(huán)境下存在太多不確定因素，將嚴重影響檢測結果，本文通過(guò)對曳引驅動(dòng)電梯制動(dòng)能力的檢測著(zhù)手，研究、開(kāi)發(fā)了一種快捷準確的電梯制動(dòng)能力的方法和實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：電梯；制動(dòng)能力檢驗；應對方案

第

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章

電梯制動(dòng)能力檢測的理論基礎

1.1 電梯檢測中涉及的相關(guān)文件與方法

（1）制動(dòng)能力：制動(dòng)器動(dòng)作使以某一速度垂直運行的電梯轎廂制停的能力。
（2）制動(dòng)過(guò)程：制動(dòng)器動(dòng)作使以某一速度垂直運行的電梯轎廂制停的過(guò)程。
（3）制動(dòng)距離：電梯轎廂在制動(dòng)過(guò)程中垂直移動(dòng)的距離。
（4）制動(dòng)減速度：電梯轎廂在制動(dòng)過(guò)程中垂直移動(dòng)速度降低的速率。

但現實(shí)狀態(tài)下，在進(jìn)行電梯定期檢測中按照既定標準方案，在除2名檢測人員外，還需要多名砝碼搬運人員，整個(gè)檢測過(guò)程變得較為繁瑣；依據曳引式電梯的工作原理，當平衡系數為0.4-0.5時(shí)，空載上行工況與滿(mǎn)載下行工況等效，對制動(dòng)器的制動(dòng)力要求相當。通過(guò)空載上行工況的制動(dòng)試驗，也可以間接地檢查電梯滿(mǎn)載的制動(dòng)能力。

所以，對于平衡系數不是0.4-0.5的曳引式電梯或強制驅動(dòng)式電梯，應用電梯檢規的加載下行制動(dòng)試驗比較可靠；對于平衡系數為0.4-0.5的曳引式電梯，采用空載上行制停試驗比較便捷，因為電梯無(wú)需加載，省時(shí)省力。

1.2電梯檢測的試驗數據分析

為了驗證電梯制動(dòng)能力試驗方法的有效性及其技術(shù)特征，對運行268部電梯分別進(jìn)行了“125%額定載荷下行制動(dòng)試驗”、“100%額定載荷下行制動(dòng)試驗”和“空載上行制動(dòng)試驗”，試驗數據匯總表（節錄）和試驗數據分析圖如下：

                           試驗數據匯總表（節錄）

試驗比對結論：

根據數據的反應情況可以看出，3種方法都可以對電梯的制動(dòng)能力進(jìn)行有效的檢查和判斷；同一電梯“125%額定荷載下行制動(dòng)試驗”的制動(dòng)距離最大，依次是“100%額定載荷下行制動(dòng)試驗”距離，“空載上行制動(dòng)試驗”距離；三者的比值，約為1:(0.9-0.78):(0.8-0.4)；三種試驗方法都可以通過(guò)制動(dòng)距離數據可以判斷制動(dòng)能力大��；“空載上行制動(dòng)試驗”無(wú)需加載負荷，檢測相對快捷，推薦在電梯定期檢測和電梯維保中施行。以下是實(shí)施的兩種不同方式：

方法1--制動(dòng)距離法；
制動(dòng)距離法是用制動(dòng)過(guò)程中電梯轎廂的垂直移動(dòng)距離來(lái)衡量電梯制動(dòng)能力。

方法2--制動(dòng)減速度法；
制動(dòng)減速度法是用制動(dòng)過(guò)程中的平均制動(dòng)減速度來(lái)衡量電梯制動(dòng)能力。

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章

針對檢測條件的應對方案

在實(shí)際的檢測過(guò)程中，由于電梯的實(shí)際工況較為復雜，為方便快捷的進(jìn)行電梯檢測，依據“空載上行制動(dòng)試驗檢測方法”提出下面的解決方案：

2.1 鋼絲繩檢測方式解決方案

利用光電編碼器的工作原理，編碼器通過(guò)一個(gè)固定周長(cháng)的轉動(dòng)輪連接被檢測電梯的鋼絲繩，在進(jìn)行檢測時(shí)，使電梯鋼絲繩帶動(dòng)編碼器轉動(dòng)，通過(guò)光電編碼器提供的脈沖信號作為采集的信息量計算當前電梯的移動(dòng)距離，進(jìn)而達到檢測的目的；輸入編碼器與鋼絲繩接觸軸的直徑，記為r；在單片機發(fā)出電梯停止指令后，繼續計數直到鋼絲繩完全靜止，設此時(shí)的計數值為n。鋼絲繩制動(dòng)距離計算公式為：

式中：

G……………為鋼絲繩制動(dòng)距離；

n……………為脈沖計量個(gè)數；

r……………為編碼器軸直徑；

B……………為編碼器分辨率；

C……………每脈沖代表值。

2.2 轉動(dòng)軸檢測方式解決方案

采用轉動(dòng)軸方式進(jìn)行檢測的情況主要是集中在電梯鋼絲繩被包裹難以進(jìn)行檢測的情況下進(jìn)行，通過(guò)連接電梯曳引輪的中心軸間距進(jìn)行電梯檢測的手段：

按照上圖所示建立具體的數學(xué)模型：

利用“空載上行制動(dòng)試驗”方法，在開(kāi)始電梯檢測時(shí)，總是記錄關(guān)電編碼器在檢測過(guò)程中的脈沖數，最后通過(guò)公式計算行程數，下面為電梯制動(dòng)距離的計算公式：

式中：

R……………為曳引輪轉過(guò)的圈數；

S……………為電梯制動(dòng)距離；

B……………為編碼器分辨率；

M……………為齒輪箱變比；

N……………為曳引比；

D……………為曳引輪直徑；

I……………采集的總脈沖數。

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檢測制動(dòng)能力的實(shí)施方案

3.1 對光電編碼脈沖信號的采集與使用

本系統采用增量式光電編碼器提供最高1000P/r（每圈輸出脈沖數）的輸出能力和A、B、Z三種不同的脈沖信號，其中信號A和信號B之間在相位上存在偏差90°的關(guān)系，碼盤(pán)還提供信號Z用于解釋方向；通過(guò)分析進(jìn)行以下推導：

->利用相位角度判斷轉動(dòng)方向：

在單個(gè)脈沖周期(T=360°)中,根據設備特性可知，以信號A單周期為基準，可得在信號A由低電平轉變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，信號B已經(jīng)處于高電平狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，可以確定信號A始終處于超前信號B的狀態(tài)下，人為定義當前狀態(tài)為正轉，反之為反轉；通過(guò)這種方法聯(lián)系Z軸提供的方向電平，總能準確的判斷當前設備所處的旋轉方向，下面是脈沖的實(shí)際測試結果：

->利用正交解碼提高分辨能力：

如中所示，通過(guò)分析信號A和信號B在設備旋轉過(guò)程中的相位角關(guān)系，可以得到4個(gè)不同的數據組合：

通過(guò)檢查信號A、信號B之間的脈沖交集，將原來(lái)每周期兩次的計數增加一倍，實(shí)現計數數量的增加。

3.2 波形修復防止信號失真

在高速脈沖信號的采集中，由于信號的頻率高，采集時(shí)要求的實(shí)時(shí)性要求，輸入信號的波形純正平滑，在設計采集電路中加入隔離整形電路如下：

當信號A和信號B經(jīng)過(guò)集成電路CD4069轉換，完成信號電平的轉換，并利用電容C1和鉭電容CT1對進(jìn)入的電源電源進(jìn)行濾波，去除干擾；在未被使用的引腳上通過(guò)電阻R11、R12、R13、R14對引腳電平進(jìn)行拉低，防止在未使用的情況下，使電路中摻入干擾信號影響采集數據的正確性；

經(jīng)過(guò)調整后呈現的規整脈沖：

3.3 電梯制動(dòng)能力檢測儀機械連接部分的研究

在進(jìn)行電梯制動(dòng)能力檢測時(shí)，由于需將采集設備與電梯的轉動(dòng)部件作切面連接，所以在進(jìn)行設計時(shí)，需要滿(mǎn)足摩擦、轉速和扭矩三方面要求：

通過(guò)圖中所示，在解決轉速問(wèn)題中，機械設計上采用了有缺角的設計，用于固定在運動(dòng)中的轉輪可能會(huì )出現的移位問(wèn)題；

通過(guò)圖中所示，在解決轉矩問(wèn)題方面，采用了鋼性連接的的組合方式，用于在檢測過(guò)程中，高速運行的電梯活動(dòng)件對于檢測設備產(chǎn)生的延遲動(dòng)作問(wèn)題；

通過(guò)圖中所示，由于需要采集運動(dòng)的設備，增加的設備表面的耐磨度和摩擦力顯得較為突出；在圖中，將設備轉輪采用防滑膠帶處理，用于解決在長(cháng)時(shí)間相對摩擦過(guò)程中對轉輪和鋼絲繩的傷害；在機械設計中對于輔助輪的加入，大大提高轉動(dòng)輪與鋼絲繩的加緊力及增加了兩者的摩擦力，減少了在運動(dòng)過(guò)程中的采集丟失問(wèn)題；

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檢測方案的實(shí)施與應用

根據《曳引驅動(dòng)電梯制動(dòng)能力快捷檢驗方法》的相關(guān)描述，完成曳引式制動(dòng)能力檢測儀BC100的總體方案設計，下面是測試報告：

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研究總結

基于“空載上行制動(dòng)試驗”的電梯制動(dòng)能力檢測方法，通過(guò)理論論述和實(shí)驗檢驗兩方面的驗證。在電梯的定期檢驗中，平衡系數在0.4-0.5之間的電梯，“空載上行制停試驗”與“滿(mǎn)載下行制停試驗”得到相近的檢測效果，都可以很好的驗證當前電梯的制動(dòng)能力情況，并且由于“空載上行制停試驗”免去了搬運砝碼的過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了試驗過(guò)程，提高了工作效率，并通過(guò)合理的實(shí)施方案減少在檢測過(guò)程中的誤差，提高了檢測精度，保證了檢測結果的真實(shí)可靠。同時(shí)，通過(guò)本次針對“電梯制動(dòng)能力檢測的研究”發(fā)現，對于平衡系數不在0.4-0.5這一區間的電梯，為保證檢測結果的可靠性，“125%額載下行制停試驗”是非常有必要在電梯日常檢測進(jìn)行實(shí)施的。

 

依據以上結論，以及應對方案在實(shí)際方案的實(shí)施情況，我們設計并完成了制動(dòng)距離檢測儀設備，該設備將分辨能力為0.1mm，并在設備中集成檢測標準規則文件。通過(guò)實(shí)際應用能夠很好的完成電梯制動(dòng)能力的檢測，推薦在舊梯維保和新梯檢測中使用。

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曳引式制動(dòng)能力檢測儀BC100