一种在用曳引电梯制动器的无载荷安全性能检测方法

技术领域

本发明涉及一种在用曳引电梯制动器的无载荷安全性能检测方法，属于电梯检测技术领域。

背景技术

国标(TSGT7001)《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》中对电梯采用125％额定载荷进行制动试验，规定定期检验应每5年进行一次制动试验，目前，该试验已实施超过三年，据有关机构评估，此种试验不仅可能导致轿厢结构变形，甚至由于抱闸制动力不足而出现轿厢失控坠落的事故。由于该试验可能导致电梯损坏，这将额外增加高昂的维修费用，无形中增加了使用单位的成本。因此，研究一种能够在空载电梯上进行，代替当下需要砝码加载进行电梯制动器安全性能测试的方法，对于降低电梯检验试验费用，提高电梯运行的安全性，防止电梯重大安全事故发生具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术采用载荷试验方法，易造成电梯机械或电气设备损坏，且存在砝码搬运耗费人力、财力和时间，检测过程复杂的缺陷，提供一种在用曳引电梯制动器的无载荷安全性能检测方法，基于GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》，可有效减小电梯设备受损概率，节省砝码搬运的成本，提高作业效率和作业安全水平。为达到上述目的，本发明提供一种在用曳引电梯制动器的无载荷安全性能检测方法，包括：对曳引电机施加等效于150％额定载荷的曳引电机补偿力矩，对电梯进行等效于150％额定载荷静止制动测试，若电梯保持静止，则150％额定载荷静止制动测试通过；

对曳引电机施加等效于125％额定载荷的补偿力矩，对电梯进行等效于125％额定载荷额定速度下行制动测试，若电梯能在规定的时间内制停，则125％额定载荷下行制动测试通过；对电梯轿厢进行空载超速上行测试，若电梯能在规定的时间内制停，则空载上行制动测试通过。

优先地，对电梯进行等效于150％额定载荷静止制动测试，包括：

计算获得与电梯轿厢加上150％额定载荷等效的曳引电机补偿力矩和制动器制动力矩；

电梯轿厢运行到与对重同一水平位置，使电梯轿厢处于空载状态，开启电梯制动器；

曳引电机加载方向与电梯轿厢重力方向相同等效于150％额定载荷的补偿力矩：

曳引电机在一段时间内持续加载补偿力矩；

测量曳引电机的转速，若曳引电机转速为零，则150％额定载荷静止制动测试通过；若曳引电机的转速不为零，则表明电梯制动器的静态制动力不足，150％额定载荷静止制动测试未通过。优先地，计算获得电梯轿厢加上150％额定载荷时静止制动所需的制动器制动力矩，包括：当电梯轿厢与对重处于同一水平位置时，电梯制动器抱闸使电梯轿厢保持静止状态；

若曳引钢丝绳与曳引轮之间无相对滑动，则由静力学平衡关系计算获得电梯轿厢所需的制动力矩为：

式中，D为曳引轮节圆直径，Q

优先地，对电梯进行等效于125％额定载荷额定速度下行制动测试，包括：

计算获得与电梯轿厢加上125％额定载荷等效的曳引电机补偿力矩和制动器最小制动力矩；电梯轿厢升至顶层，使电梯轿厢处于空载状态；

曳引电机加载方向与电梯轿厢重力方向相同、等效于125％额定载荷的补偿力矩：

式中，i为曳引比，Q

将电梯轿厢加速运行到额定转速V

当电梯轿厢达到额定转速时，开启电梯制动器并持续V

测量曳引电机的转速，若曳引电机转速为零，则125％额定载荷下行制动测试通过；若曳引电机的转速不为零，则表明电梯制动器的动态制动力不足，125％额定载荷下行制动测试未通过。优先地，计算获得与电梯轿厢加上125％额定载荷等效时的制动器最小制动力矩，包括：

当电梯轿厢需要加载125％额定载荷，并以额定速度V

式中，M

优先地，对电梯轿厢进行空载超速上行测试，包括：

计算获得电梯空载上行超速制动时所需的最小制动力矩；

电梯轿厢降至底层，使电梯轿厢处于空载状态；

控制曳引电机的输出转矩，使电梯上行加速直到达到额定转速1.1V

当电梯轿厢达到1.1V

测量曳引电机的转速，若曳引电机转速为零，则空载上行制动测试通过；若曳引电机的转速不为零，则表明电梯制动器的动态制动力不足，空载上行制动测试未通过。

优先地，计算电梯空载上行超速制动时所需的最小制动力矩，包括：

为了满足曳引钢丝绳与曳引轮之间无相对滑动，以GB7588-2003的9.8.4规定的电梯轿厢减速度的范围值作为电梯制动器动作减速度的标准，电梯轿厢空载上行超速制动时制停的减速度a范围为0.2g～1.0g，考虑曳引比i，该电梯制动器应提供的最小制动力矩为：

式中，M

优先地，曳引永磁同步电机采用i

式中，M

本发明所达到的有益效果：

本发明提出一种有效和可靠的在用曳引电梯制动器安全性能无载荷检测方法，以通过控制曳引电机q轴电流，提供载荷试验所需的等效偏载补偿力矩，模拟载荷试验工况，以无载荷试验替代实际载荷试验，进行电梯制动器安全性能检测；本发明无需进行人工砝码加载，完全避免了加载试验对电梯系统造成的损害，可简单、准确和快速地进行电梯制动器的安全性能检测，提高电梯制动器安全性能检测作业效率和作业安全水平。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明150％额定载荷静止制动时曳引比为1:1的电梯系统模型图；

图3为本发明150％额定载荷静止制动时曳引比为2:1的电梯系统模型图；

图4为本发明125％额定载荷下行制动时曳引比为1:1的电梯系统模型图；

图5为本发明空载上行制动时曳引比为1:1的电梯系统模型图；

图6为本发明等效于150％额定载荷静止制动的电梯轿厢无载荷检测模型图；

图7为本发明等效于125％额定载荷下行制动的电梯轿厢无载荷检测模型图；

图8为本发明等效于150％额定载荷静止制动的电梯轿厢无载荷检测流程图；

图9为本发明等效于125％额定载荷下行制动的电梯轿厢无载荷检测流程图；

图10为本发明空载上行超速制动的无载荷检测流程图。

附图标记含义，1-电梯轿厢；2-对重；3-编码器；4-电梯制动器；5-曳引轮。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

构建150％额定载荷静止制动试验的曳引电梯系统模型：

当电梯轿厢与对重处于同一水平位置时，启动电梯制动器抱闸使电梯轿厢保持静止状态，电梯轿厢加上150％额定载荷；若曳引钢丝绳与曳引轮之间无相对滑动，则由静力学平衡关系计算获得使电梯轿厢保持静止的制动器制动力矩为：

式中，D为曳引轮节圆直径(m)，Q

如图4所示，当电梯轿厢加载125％额定载荷，并以额定速度V

制动力F为：

F＝(Q

根据国标GB7588-2003标准，电梯轿厢以额定速度下行制停的减速度a范围为0.2g～1.0g，则电梯轿厢所需的制动力范围为：

F＝0.2Q

在曳引钢丝绳与曳引轮之间无相对滑动的条件下，电梯制动器应提供的最小制动力矩为：

基于曳引比i，电梯轿厢加上125％额定载荷所需的最小制动力矩为：

构建上行空载超速制动试验曳引电梯模型

当空载电梯轿厢以速度V向上运行，电梯制动器做上行超速保护试验时，曳引电梯系统的模型如图5所示。

假设曳引钢丝绳与曳引轮之间无相对滑动，国际规定了上行空载电梯轿厢的超速标准为额定速度的1.1倍，制动试验要求电梯轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。依据GB7588-2003的9.8.4规定的电梯轿厢减速度标准，以1.1倍额定速度上行的空载电梯轿厢制停的减速度a应该在0.2g～1.0g之间，而由动力学平衡关系计算获得电梯轿厢的减速度为：

制动力F为：

F＝Q

若电梯轿厢的减速度a在0.2g～1.0g之间，则电梯轿厢所需制动力F为：

F＝0.2Q

电梯制动器应提供的最小制动力矩为：

考虑曳引比i，该电梯制动器应提供的最小制动力矩为

本实施例a取值为0.2g，所述150％额定载荷静止制动、125％额定载荷额定速度下行制动和空载超速上行制动检测工况下，与曳引电机载荷试验等效的无载荷电梯制动器安全性能检测方法为：

等效150％额定载荷静止制动试验的无载荷检测方法，包括：

等效150％额定载荷的静止无载荷检测试验如图6所示，在本试验工况下，电梯制动器提供的制动力矩应不小于：

在电梯轿厢空载静止工况下，需要曳引电机提供等价于150％额定载荷、方向与电梯轿厢重力方向相同的补偿力矩：

等效125％额定载荷的额定速度下行制动试验的无载荷检测方法，包括：

125％额定载荷的额定速度下行制动无载荷检测方法如图7所示。

在本试验工况下，需要曳引电机提供等价于125％额定载荷、方向与电梯轿厢重力方向相同的制动力矩：

空载上行超速制动无载荷检测方法，包括：

电梯轿厢空载上行超速制动实验本身不需要载荷，故无需等效，可直接由曳引电机拖动空载轿厢上行加速到1.1倍额定速度时进行制动试验。

曳引电机(三相永磁同步电机)的输出转矩

曳引电机的输出转矩为：

式中，M

若曳引电机采用i

通过电梯驱动变频器设置q轴电流来控制曳引电机的输出转矩。

等效于150％额定载荷静止制动的电梯无载荷检测流程

曳引电机提供150％额定载荷而电梯轿厢空载的静止制动检测流程见图8，步骤如下：

(1)电梯轿厢运行到与对重处于同一水平位置后静止，使电梯轿厢处于空载状态，开启电梯制动器；

(2)曳引电机加载补偿力矩，所述补偿力矩为等效于150％额定载荷的偏载力矩；

(3)曳引电机在3-5秒内持续加载补偿力矩，本实施例中取值5秒；

(4)读取编码器，计算曳引电机转速，若曳引电机转速为零，则安全测试通过；若曳引电机的转速不为零，说明电梯制动器的静态制动力不足，安全测试未通过。

等效于125％额定载荷额定速度下行制动的电梯无载荷检测流程

曳引电机提供125％额定载荷、电梯以额定速度下行制动的无载荷检测流程见图9，具体实现步骤如下

(1)电梯轿厢升至顶层，使电梯轿厢处于空载状态；

(2)曳引电机加载补偿力矩，所述补偿力矩为等效于125％额定载荷的补偿力矩；

(3)将电梯轿厢加速运行到额定转速V

(4)当电梯轿厢达到额定转速时，开启电梯制动器；

(5)电梯制动器持续作用

(6)读取编码器获得曳引电机转速，若曳引电机转速为零，说明电梯制动器能够提供足够大的下行紧急制动力矩，125％额定载荷下行制动测试通过；若检测的曳引电机的转速不为零，说明电梯制动器的下行紧急制动力不足，125％额定载荷下行制动测试未通过。

空载上行超速制动检测流程

电梯轿厢空载上行超速制动检测流程见图10，具体实现步骤如下

(1)电梯轿厢降至底层，使电梯轿厢处于空载状态；

(2)将电梯轿厢加速上行到额定转速1.1V

(3)当电梯轿厢达到额定转速时，开启电梯制动器；

(4)电梯制动器持续作用

(5)读取编码器，计算曳引电机的转速，若曳引电机的转速为零，说明电梯制动器能够提供足够大的上行紧急制动力矩，空载上行制动测试通过；若检测的曳引电机的转速不为零，则说明电梯制动器的上行紧急制动力不足，空载上行制动测试未通过。

若上述三个测试均通过，则表示电梯制动器通过安全检测。

编码器、对重、电梯轿厢、电梯制动器、曳引钢丝绳和曳引轮上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。