电梯检验新技术讲座.ppt

2019 12 26 电梯检测检验新技术研讨 孙立新2015 03 02 2019 12 26 2 新年祝福 事业如电梯导轨 直直上 节节高 生活如电梯轿厢 多绚丽 大空间 健康如永磁电机 反复转 无噪音 朋友如安全部件 帮限速 有缓冲 家庭如变频输出 很和谐 特平稳 引言 在羊年伊始 很荣幸能有机会与在座的各位一起研讨电梯检验工作 我的这个发言 是对电梯检验工作中遇到的一些技术问题 进行分析研究 其中的观点 意见 只限于我个人的见解 是向各位的一次技术总结汇报 对于现实的电梯监督检验与定期检验 还是要遵循检验规程 遵循本单位的检验作业指导书来做 水平所限 发言中的谬误与疏漏难免 真诚希望各位领导 各位专家 各位特检同事 能及时批评指正 渴望对我提出的研讨课题开展讨论 我的联系方式 孙立2019 12 26 3 大 大 大 内容 按照中国特检协会领导的按排 我发言研讨的主要内容如下 一 电梯平衡系数快捷检测技术研讨二 对几个具体电梯检验项目实施的建议三 gb7588一号修改单相关新技术介绍 2019 12 26 4 2019 12 26 电梯平衡系数快捷检测技术研讨 电梯检测检验新技术讲座 一 1技术背景 2019 12 26 6 中国是全球最大的电梯生产国与电梯消费国 每年约有70万部新电梯安装使用 其中曳引式电梯占90 以上 按照现行的电梯技术规范与技术标准 这些曳引式新电梯每部都要进行平衡系数的测试调整 平衡系数参数合格才允许投入使用 因此 平衡系数检测检验是电梯行业一项量大 面广 要求高的技术工作 2019 12 26 7 1技术背景 1 1电梯平衡系数的重要性被社会的广泛关注据国家质检总局2014年委托技术机构对3000台在用老曳引式乘客电梯安全状况抽查介绍 东北地区抽查的400台电梯中有52 的平衡系数不合格 西南地区抽查的400台电梯中有48 的平衡系数不合格 部分电梯的平衡系数值在0 1以下 已经成为严重安全隐患 2019 12 26 8 1技术背景 1 1电梯平衡系数的重要性被社会的广泛关注 2019 12 26 9 1技术背景 1 1电梯平衡系数的重要性被社会的广泛关注 电梯行业 检测检验行业对电梯平衡系数的研究越来越多 越来越深入 下图是检索到的电梯平衡系数研究学术论文 2019 12 26 10 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 1 平衡系数过大或过小 会增大曳引机的驱动力矩与抱闸的制动力矩 可能会造成溜梯事故 平衡系数的正常值为0 4 0 5 根据曳引电梯的结构特性与工作原理 电梯运行中曳引机的最大驱动能力约为额度载荷的一半 电梯停止状态抱闸的制动能力也是约为额度载荷的一半 如果平衡系数过大或过小 就会成比例的增大对驱动力矩与制动力矩的要求 2019 12 26 11 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 2 电梯平衡系数过大或过小会降低曳引轮与曳引绳之间的摩擦力 易造成钢丝绳在绳槽中打滑 成为一种安全隐患 验算轿厢装载和紧急制动工况曳引能力的公式 t1 t2 曳引轮两侧曳引绳中的拉力 平衡系数过大 在电梯空载或轻载上行时有可能造成超速 冲顶事故 平衡系数过小 在电梯满载或重载载下行时有可能造成溜车 蹲底事故 2019 12 26 12 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 3 平衡系数过大或过小 会增大驱动电机功率 平衡系数的正常值为0 4 0 5 根据曳引电梯的结构特性与工作原理 电梯运行中曳引机的最大驱动能力约为额度载荷的一半 通常电梯在半载工况运行居多 如果电梯的平衡系数为0 4 0 5 在半载工况电机的负载很小 效率很高 平衡系数过大或过小 不利于电梯节能降耗 2019 12 26 13 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 事故案例1 2019 12 26 14 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 事故案例2 2011年9月9日 东莞市南城区鸿福商务写字楼并发生了轿厢蹲底事故 导致12名乘客受轻伤 2019 12 26 15 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 事故案例2 事故电梯型号x021vfd 为23层21站的曳引式乘客电梯 额定载荷1000kg13人 额定速度2 5m s 经技术勘察 认为事故主要原因是电梯超载与电梯平衡系数过小 据相关资料介绍 该电梯在验收检验时 实测的平衡系数为0 41 之后在轿厢地面增加180kg的大理石地板 在三个轿壁分别安装了单个重量为25kg的玻璃镜 又在轿顶安装了重量为75kg的空调 电梯现时的平衡系数为0 08 0 41 0 18 0 75 0 75 0 08 2019 12 26 16 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 事故案例3 事故简介2013年9月某日 某楼宇内的一台电梯从16楼运行至1楼 电梯轿厢平层开门后 轿厢内的2人中1人刚走出轿厢 轿厢不知何故突然向上启动运行 随即速度越来越快一直越过27楼顶层冲至楼顶 巨大的冲击力造成留在轿厢内乘客肢体骨折 轿厢的天花板等物件掉落 事故原因分析事发后有关部门组织专家赶赴现场 对现场进行了勘察 专家门分析后认为 事故的直接原因是制停电梯轿厢的制动器无法提供足够的制动力制停轿厢 导致轿厢冲顶伤人 但事故发生往往是多方面的 在本起事故中由于电梯平衡系数只有25 维修保养对电梯平衡系数不做检测 因此当电梯制动器稍有问题时电梯轿厢就是直接的受害部件 导致伤人事件发生 2019 12 26 17 1技术背景 1 2电梯平衡系数不合格的危害 事故案例3 事故后底坑内的对重块图片事故后的对重侧钢丝绳图片 2019 12 26 18 1技术背景 1 3电梯平衡系数不合格的原因 案例 1 电梯安装后过度装修据 深圳特区报 报道 2013年10月市场监管局组织17家电梯维保企业对206台电梯的平衡系数进行检查 发现不合格85台 过度装修情况比较严重 2019 12 26 19 1技术背景 1 3电梯平衡系数不合格的原因 案例 2 对重铁被偷 2019 12 26 20 1技术背景 1 3电梯平衡系数不合格的原因 3 电梯平衡系数检验 漏检 假检 现行的电梯监督检验规则要求平衡系数试验由电梯企业实施 本人曾对100部台电梯的自检报告做过仔细分析核对 至少有56台电梯电流 负荷曲线的数据是虚构的 前面提到的2014年对全国3000台老旧电梯技术状况抽查 有近半数的平衡系数指标不合格 触目惊心 在这些平衡系数指标不合格的电梯中 有相当一部分在电梯检验工作中存在 漏检 或 假检 现象 2019 12 26 21 2平衡系数的定义及其检测 平衡系数是曳引式电梯最重要的技术参数之一 合理的平衡系数值是保障曳引式电梯正常工作的必备条件 因此 每台曳引式电梯的的安装调试与验收检验都必须进行平衡系数检测检验 2019 12 26 22 2平衡系数的定义及其检测 2 1平衡系数的定义平衡系数 即额定载荷及轿厢质量由对重或平衡重平衡的量 gb7588 2003附录g2 2平衡系数的数学表达式式中 q 平衡系数w 对重质量p 轿厢质量q 额定载荷 2019 12 26 23 2平衡系数的定义及其检测 2 3gb t10059 tsgt7001规定的平衡系数测试方法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 记录电动机的电流值 绘电流 负荷曲线 以上下运行曲线的交点确定平衡系数 2019 12 26 24 2平衡系数的定义及其检测 这种检测方案的测试原理是 电机的电流值可表征电梯负载大小 当装载为平衡系数 额定载重量时 曳引轮两侧的荷重相等 即轿厢系统与对重系统处于平衡状态 电梯向上或向下运行阻力相等 电机运行电流相同 绘制电流 负荷曲线图就是要找出电梯向上与向下运行电流相同的载荷值 此检测方案的优点是技术成熟 不需要专用测量仪器 缺点是需要逐级加载测试 反复装卸试重砝码比较费时费力 现场作业时间通常超过1小时 2 4 电流 负荷曲线图 检验方法的测试原理 2平衡系数的定义及其检测 2 5 电流 负荷曲线图 检验方法的测量精度gb t10059提出的上述平衡系数检测方法 很难说清楚它的测量精度是多少 以下因素都可能造成测量结果的误差 1 检测中供电电压波动 例如40 额载试验中电压380v 45 额载试验中电压372v 波动2 2 对平衡系数检测值也可以有2 的影响2 运行速度变化 此检测方法是基于试验中电梯速度为常数 如果电梯在不同载荷 不同方向的运行速度变化 也会影响测量结果 2019 12 26 25 2平衡系数的定义及其检测 2 5 电流 负荷曲线图 检验方法的测量精度3 传动效率差异 此检测方法是基于电动机 机械系统向上或向下运行传动效率不变等条件 例如轿厢装载为平衡系数 额定载重量时 曳引轮两侧的荷重相等 电梯向上或向下的电流值应相同 若不相同就会影响测量结果 4 描点绘图技巧 因平衡系数要通过描点 连线 找交汇点才能得到 曲线绘制包含了一定的人为因素 使用excel软件可以避免手工描点连线绘图的人为操作差异 2019 12 26 26 2平衡系数的定义及其检测 2019 12 26 27 电流 负荷曲线图 检验方法的测量精度 续 gb t10059提出的平衡系数检测方法最主要的优点是技术成熟 在电梯行业沿用了几十年 另一个优点是对试验仪表 量具要求不高 例如 对电压 电流表的精度要求为 5 由于检测得到的电流值只是用来做数值比较 只与电流表本身的重复性 稳定性有关 数值精度对平衡系数的结果影响不大 试重砝码的精度会直接引入到平衡系数的最终结果 只要使用计量检定合格 或者使用经过计量检定合格量具称重的荷载 误差值都会远远小于平衡系数的精度值 虽然这种检测方法的精度到底是多少谁也说不清楚 但行业有一个共识 检验结果可以满足电梯安装工程与电梯安全运行的检测要求 3称重式平衡系数无载测试技术 由于传统的 电流 负荷曲线图测量方法需要逐级加载 装运试重砝码的工作量很大 比较费时费力 因此 近年来无载平衡系数测试技术应允而生 取得了一些研究成果 2019 12 26 28 3称重式平衡系数无载测试技术 由于传统的 电流 负荷曲线图 测量方法需要逐级加载 装运试重砝码的工作量很大 比较费时费力 因此 近年来无载平衡系数测试技术应允而生 取得了一些研究成果 2019 12 26 29 3 1曳引绳张力测试法安徽省特种设备检测院研发了通过检测曳引轮两侧钢丝绳张力确定平衡系数的方法及其检测仪 分别在轿厢侧和对重侧 用钢丝绳测量装置两端的绳钩勾住竖直的钢丝绳 顺时针旋转螺旋推进器将传感器顶进 此时传感器有一个检测信号输出 通过数据采集器进行信号处理 上位机及软件对传输来的数据进行处理 推导出轿厢和对重的重量 通过电梯平衡系数的力学基本公式计算出电梯平衡系数值 由打印机打印出测试报告 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 30 3 2轿厢与对重的质量差称量法由辽宁石油化工大学研发 具体的方法步骤为 将力变送器布置在与对重对应的井道底部 并连接测试仪 测量对重重量w与轿厢重量g的差值w g 在空载情况下 将曳引电机断电 刹车装置松开 使对重落到底部压实在力变送器上 根据测得的对重与轿厢的重量差值w g 通过测试仪器中存储的额定载重量q 计算出电梯平衡系数 研发了便携式电梯平衡系数测试仪 在电梯空载情况下 一次就可以完成电梯平衡系数的测试工作 并且现场打印输出测试结果 避免了传统测试方法的缺陷 提高了测试精度和快速性 实现了无载荷测试 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 31 3 3轿厢侧加力平衡法德国tuv公司推出adiasystem电梯检测系统 对平衡系数的检测方法为 将便携式弹簧张力测量装置通过绳夹与连接带等安装在轿厢一侧的曳引钢丝绳与机房地板之间 手动松闸 对重使曳引轮转动直到便携式张力测量装置被自然张紧才停止 借助手动盘车轮尽量缓慢无冲击的达到曳引轮平衡状态 然后读取张力值 测量结果可以用usb电缆传输到计算机中 使用其开发的专用软件进行详细分析 得出平衡系数值 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 32 3 4湖南地方标准提出的检测方法湖南省地方标准db43 t561 2010曳引驱动电梯平衡系数免载荷检测方法 主要步骤为 将轿厢停止在轿厢和对重处于同一水平位置 测力装置沿轿厢一侧的曳引钢丝绳方向 一端与钢丝绳固定 另一端与曳引机底座或机房地板连接 手动松闸 对重使曳引轮转动直到便携式张力测量装置被自然张紧才停止 借助手动盘车轮尽量缓慢无冲击的达到曳引轮平衡状态 读取张力值fa或载荷率k1 继续盘车以增大皮带或弹簧的张力 直到这样一种状态 一旦撤除盘车上的力 曳引轮将向使轿厢下行的方向转动到平衡位置 读取此时张力值fb或载荷率k2 计算测量结果 平衡系数k fa q fb q 2g或k k1 k2 2 重复上述步骤 取平均值作为最后测量结果 如果两次结果偏差超过0 2 可以增加一次测量 取3次的平均值 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 33 3 5测试方法比对分析 电流 负荷曲线图 检验方法技术与其他4种检测技术的区别是检测结果不仅包含了曳引轮轿厢侧与対重侧的重量差 还有电梯运行中的轿厢导靴 対重导靴 曳引机等机械摩擦阻力 为电梯运行中的动态数据 检测工况为当轿厢和对重运行到同一水平位置时刻数据 由于电梯轿厢在不同位置会使曳引钢丝绳 随行电缆重量在曳引轮两侧变动 引发平衡系数检测数据变化 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 34 3 5测试方法比对分析 2 1 2 2 2 3述及的检测方法均采用无载荷测试技术 省去了反复搬运砝码的环节 目前尚存在的问题是 测试数据为电梯静态数值 与现行电梯检验规则采用的动态测试技术理论上存在差异 由于没有排除导靴 曳引机等机械摩擦阻力对测试数据的影响 测试结果的准确度与重复性较差 尤其是对蜗轮转动电梯 同一台电梯不同人检测可能有15 以上的误差 检测精度要靠检测技巧保障 另外 其测力装置现场安装不便捷 显著加大了检验员的工作难度 限制了推广应用 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 35 3 5测试方法比对分析 续 2 4述及的无载测试技术 是湖南省特检院的科技成果 利用电梯向上停止与向下停止两种工况的检测数据 巧妙的排除导靴 曳引机等机械摩擦阻力对测试数据的影响 测试结果的准确度与重复性显著提高 温州特检院借鉴湖南特检院的科技成果与tuv公司的电梯检测系测试方案 开发了 无载动态平衡系数检测仪 经比对试验 与按电梯检验规则测试结果很一致 相对差最大不超过2 是目前推出的电梯平衡系数无载测试仪器中最好用的 存在问题是 对于无机房电梯 部分紧凑型曳引机电梯测试仪不方便安装 3称重式平衡系数无载测试技术 2019 12 26 36 2 5测试方法比对分析 续 电梯平衡系数无载测试技术已经研发十几年 影响推广应用的技术瓶颈有两个 a 推出的相应检测仪器 其检测精度指标不明确或未得到计量检定 未得到行业认可 b 采用的测力 称重等测试装置在检测作业现场安装不便捷 省去了装卸砝码的环节 增添了复杂的仪器现场安装调试 检测作业时间与效率变化不显著 4快捷方法的技术方案与数学模型 2019 12 26 37 电梯平衡系数快捷检测技术是国家质检总局科技项目2011qk152的科技成果 采用创新的无载动态检测方案 通过对运行功率与运行速度的实时精确测量 基于曳引式电梯空载工况运行功率 运行速度 运行效率与驱动载荷的函数关系 建立了求解电梯平衡系数的数学模型 由专用pc解析并输出测试结果 检测过程电梯不需要加载 测试装置安装方便快捷 现场作业时间约5分钟 typ型电梯平衡系数检测仪 是由我们特种设备检验人员发明 设计 开发 历经十年 汇集了特检人的经验 凝聚了特检人的智慧与汗水 实现了特检人的追求与夙愿 它是我们特检行业孕育的科技成果 4快捷方法的技术方案与数学模型 2019 12 26 38 4 1检测方案简述电梯平衡系数快速检测方案系统的构成如图5所示 具体检测方法是 以电梯空载工况从底层至顶层全程往返运行 实时测量并记录轿厢和对重运行到同一水平位置时的轿厢上行速度与下行速度数据 驱动电机上行功率与下行功率数据 依据曳引式电梯空载工况的运行功率 运行速度 运行效率与驱动载荷的函数关系 建立求解电梯平衡系数的非线性数学方程式 使用专用计算机软件求解电梯平衡系数的精确数值 图5快速检测方案系统原理图 2019 12 26 39 如图6所示 电梯曳引机的负载为曳引轮两侧的重量差w p 依据平衡系数定义 电梯空载时曳引轮两侧的重量差为kq 电梯空载下行时电机处于电动状态 由电机拖动负载运行 电机功率为负载运行功率与机构传动损耗功率之和 4 2电梯空载下行工况电机功率 4快捷方法的技术方案与数学模型 图6空载下行工况电梯负载 2019 12 26 40 4 3电梯空载上行工况电机功率电梯空载上行的负载及其损耗与空载下行时相同 由于此时的对重质量大于轿厢质量 电梯负载依靠重力拖动电机运转 电机处于发电状态 电机功率为负载运行功率减去机构传动损耗功率 4快捷方法的技术方案与数学模型 图7空载上行工况电梯负载 式 3 4快捷方法的技术方案与数学模型 2019 12 26 41 4 4平衡系数求解 式 4 4快捷方法的技术方案与数学模型 2019 12 26 42 快捷检测新方法与现有技术相比的优点 1 本检测新方法需要的检测数据只有电梯空载运行功率与运行速度2项 都可以在被测试电梯运行现场直接测量 2 实施检测时电梯不需要加载负荷 其测试装置的现场安装方便快捷 省时省力 3 测试结果准确 得到的平衡系数测试值与按电梯检验规则测试的结果一致 5 仪器参数与试验数据 为了验证平衡系数快捷检测理论的符合性与检测方法的可行性 在电梯平衡系数对快速检测方法的研究与论证基础上 按照快捷检测方案的要求 研发了typ型电梯平衡系数智能检测仪 历经4年时间在电梯现场进行了120余部 次 的检测精度试验与不同检测方案的比对试验 2019 12 26 43 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 44 5 1检测仪构造依据电梯平衡系数快速检测方案 研发了typ型电梯平衡系数智能检测仪 主要由以下3个模块组成 1 功率测量模块鉴于现代电梯普遍应用vvvf拖动 采用三相变频功率测量模块 测量范围1 0kw 30kw 2 速度测量模块通过测量曳引钢丝绳或限速器钢丝绳的位移 间接得到电梯运行速度 测量范围0 2m s 8m s 3 数据处理模块选用acer iconiaw3 810型pc为检测数据处理模块 配置了平衡系数智能检测软件 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 45 5 2检测过程 三个步骤搞定 参数设定运行测试输出结果 仪器使用录像 2019 12 26 46 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 47 5 3检测精度1 功率测量的出厂检验基本精度0 2 法定计量的不确定度为0 1 2 梯速测量的出厂检验基本精度0 2 法定计量的不确定度为0 1 3 平衡系数检测结果基本精度0 5 法定计量的不确定度为0 2 5 4检测时间一部电梯平衡系数的现场检测作业时间约5分钟 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 48 5 4试验数据tpy型电梯平衡系数检测仪的产品设计与改进延续了三年 在产品定型后 已经进行了在电梯现场的仪器测试与检测结果比对试验120台 次 表1是在同一台电梯上分别使用3件仪器做10次平衡系数测试的统计表2是在会前 12月上旬 对广州10台电梯作平衡系数测试的统计 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 49 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 50 5 5数据分析下图是使用tpy型电梯平衡系数检测仪的测量结果与按gb t10059测试值的相对误差图 根据表1数据绘制 在30个测试结果中 最大正偏差0 012 相当于测量值得2 5 最大负偏差0 01 相当于测量值得2 1 可以认为使用tpy型电梯平衡系数检测仪的测量结果与按gb t10059测试值的一致性较好 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 51 下图为对tpy型电梯平衡系数检测仪的检测数据偏差离散图 根据表2数据绘制 30个测试数据的算数平均值为0 434 同一台仪器检测结果最大偏离为0 008 不同仪器之间的检测结果相互差为0 017 5 仪器参数与试验数据 2019 12 26 52 5 5仪器性能测试报告委托国家电梯产品质量监督检验中心 广东 对tpy型电梯平衡系数检测仪的技术性能进行了测试 测试结论为 1 三次测量中 平衡系数最大绝对误差0 01 2 绝缘电阻大于10m 3 耐压测试中无击穿或闪咯现象 6 创新点与核心技术 2019 12 26 53 6 1发明平衡系数检测新方法发明了 空载工况检测电梯运行功率与速度 依据曳引式电梯运行中能量传递关系求解电梯平衡系数 的新方法 检测原理清晰 数学模型严谨 为国内 国际首创 开业内之先河 右图是该新方法的国家发明专利证书照片 6 创新点与核心技术 2019 12 26 54 6 2开发平衡系数检测新仪器按照无载动态快速检测方法的要求 开发出便携式高精度typ型电梯平衡系数智能检测仪 右图是该仪器的国家发明专利证书照片 6 创新点与核心技术 2019 12 26 55 6 3应用变频功率测量新技术鉴于我国目前尚无变频功率检测标准与相应检测仪器 以日本横河wt1800功率分析仪的检测指标为参照 应用了dsp高速采样 pll锁相环同步 过零滤波等前沿技术 成功开发了小体积 低功耗三相变频功率传感器 出厂检验的功率精度指标为0 2级 法定计量的测量不确定度为0 1 技术指标国内领先 三相变频功率仪检定证书 6 创新点与核心技术 2019 12 26 56 6 4开拓无