静态称重直接测试电梯平衡系数原理和方法.doc

静态称重直接测试电梯平衡系数原理和方法静态称重直接测试电梯平衡系数原理和方法?文/杨鹏(抚顺市特种设备监督检验所113006)刘莉莎(辽宁石油化工大学计算机与通讯学院113001)摘要:本文论述了现行平衡系数测试原理与方法存在的问题.根据平衡系数定义公式提出了一种新的测试原理与测试方法.关键词:静态称重直接测试电梯平衡系数原理方法月lJ吾电梯平衡系数是关系到电梯运行性能和曳引电动机输出功率(能耗)大小的一个重要参数,是验收检验的重要项目.电梯安装后,由于材料重量的误差或用户对轿厢进行了装饰,实际的轿厢重量或对重的重量将会偏离设计值,导致电梯平衡系数偏离设计值,影响电梯安全,经济运行.因此,电梯在投入运行之前,必须测定平衡系数,以保证符合设计要求.一,目前电梯平衡系数的确定方法平衡系数的确定,目前根据GB/T100591997电梯试验方法第5.1.1条:对平衡系数,宜在轿厢以空载和额定载重量的25%,40%,50%,75%,100%,110%时作上,下运行,当轿厢与对重运行到同一水平位置时,记录电流,电压及转速的数值.仅测量电流,则用于交流电机当测量电流并同时测量电压时,则用于直流电机及5,1,3条:平衡系数用绘制电流一负荷曲线,以向上,向下运行曲线的交点来确定.电梯监督检验规程附录2第8,3,1条规定的检验方法为:轿厢分别承载0,25%,50%,75%,100%的额定载荷,进行沿全程直驶运行试验,分别记录轿厢上,下行至与对重同一水平面时的电流,电压或速度值.对于交流电动机通过电流测量并结合速度测量,做电流一载荷曲线或速度一载荷曲线,以上,下运行曲线的交点来确定平衡系数.电流应用钳型电流表从交流电动机输入端测量.对于直流电动机通过电流测量并结合电压测量,做电流一载荷曲线或电压一载荷曲线,确定平衡系数.电梯监督检验规程中对平衡系数的确定方法与GB/T100591997电梯试验方法推荐的方法基本雷同,只是缺少40%,11O%额定载荷时的两种工况.电梯试验方法推荐,被电梯监督检验规程采纳的平衡系数检验方法是一种间接测试方法,其原理正确,但测试精度低,工作量大,费时,耗能,检验效率低.因为曳引式电梯为保证曳引条件的成立和节能,是依靠对重侧的重力平衡掉一部分轿厢侧的重力来达到相对平衡,这种平衡是力(质量)的平衡,直接测试的量应该是力(质量),而不应是电流,电压,速度或功率.所以这种通过测试曳引电动机的电流,电压,速度或功率大小并通过绘图来反应电梯载荷平衡情况是一种间接测试方法,必然产生很大的误差.二,现有平衡系数确定方法存在的问题电梯工业http:www?chinaIift?neJ4经几十年实际检验验证,GB/T10059-1997电梯试验方法推荐,被电梯监督检验规程采纳的平衡系数确定方法存在以下问题:(一),目前这种通过测量曳引电动机的输入电流,电压,速度或功率,并通过绘图来间接确定平衡系数(不是测试平衡系数)的方法存在较大的系统综合积累误差,主要表现在1,轿厢与对重运行到同一水平位置交汇的瞬间,在动态条件下进行人工测试电流,电压,速度或功率值存在较大的读数误差,仪器反应误差,仪器自身误差f检规要求误差应在5%范围内);2,测试过程中可能因电压波动(检验条件允许电压波动7%额定电压)而产生的随机误差;3,轿厢分别承载0,25%,50%,75%,100%的额定载荷各种工况,添加测试砝码造成的计量累计误差:4,绘制上,下运行电流(电压,速度)一载荷曲线时人为产生的制图误差:国标规定电梯平衡系数为0.40.5之间,最大偏差区间只有1O%.由于上述各种误差的存在,必将导致综合积累误差接近或大于1O%,使测试结果不真实或失败.实际检验工作中,由于上述1,2,3等原因,造成上,下两条运行曲线不相交的现象时有发生,不得不重新测试.(二)现行电梯平衡系数确定(验证)方法使检验工作量大,费时,耗能,效率低量的载荷,每种载荷至少上,下运行各一次,测试一台电梯一般需要1.52小时,平均消耗1OKWh电能,浪费时间,浪费能源,效率特低.这对于目前我国高层建筑日益增多,电梯使用量剧增的国情不相适宜.因此,为促进我国电梯检验技术进步,实现提高电梯平衡系数测试精度和检验效率,降低检验成本和劳动强度的目的,很有必要以科学发展观的思想研发种高效,精确的检验方法,高精度的检验仪器.三,静态称重直接测试电梯平衡系数原理和方法上述分析表明,现行的电梯平衡系数确定(验证)方法存在着效率低,浪费能源,测试精度低等诸多问题,与现代科技发展水平不相适应.产生上述问题根本原因是现行测试原理建立在动态测量曳引电动机电流,电压,速度或功率来间接反映力(质量)的平衡问题的基础上所至.众所周知,曳引式电梯平衡原理就是轿厢与对重通过钢丝绳联接,以曳引轮轴心为支点,曳引轮两侧的重力(质量)的平衡,即天平原理.天平的平衡是支点两侧力(质量)的平衡,所以,电梯平衡系数测试原理应建立在直接测量曳引轮两侧所受重力的基础上,方可精确反映电梯平衡情况.测试轿厢侧和对重侧的重力极为方便,可在空载,额定载荷,125%额定载荷或150%额定载荷等条件下用力传感器直接测量.随着现代科技发展,力传感器精度已达到1%.的水平,远远高于电梯监督检验规程要求的电气仪表的精度,完全满足电梯平衡系数的测试要求.(一),静态称重直接测试电梯平衡系数原理现行电梯平衡系数确定(验证)方法,由于检验中要对电梯施加不同重本文所述电梯平衡系数测试原理是421iVA1Rl琵.,;http:www_chinaIIft_netG1rPlWP2图1对重完全压在缓冲器上时对重受力图(忽略导轨与导靴间摩檫力)根据电梯平衡系数定义,在电梯曳引试验时,结合轿厢滞留工况或紧急制动工况,装载工况检验过程,用力传感器在静态条件下,直接测量对重侧与轿厢侧的重量之差Wc,利用电梯平衡系数定义公式直接求出平衡系数.平衡系数定义是:K=Wc/Q式中:K平衡系数f应在O.4O.5范围内):Q一额定载荷(已知量)W一对重的重量jG一轿厢的重量:Wc一对重侧与轿厢侧的重量差(未知待测量)Wc=WG,可在缓冲器上用力传感器直接测量.平衡系数定义公式各参数均为静态量,因此可在静态条件下测试.轿厢滞留工况,对重完全压在缓冲器上时,对重受力如图1所示:注:假设对重侧安装两只缓冲器:P,Pz一对重所受支反力(力传感器测量值)此时对重受力平衡方程为:P1+Pz+GW:O即:P1+P2=WG=Wc方程两端除以电梯额定载重量得:量:K.0.0一.一一QQQ(平衡系数)?(1)(二),电梯平衡系数静态测试方法1,轿厢空载平衡系数测试方法电梯监督检验规程8,3,3条检验内容与要求指出:对重完全压在缓冲器上,空轿厢应不能被提升.检验方法为:j,-5上限位开关和极限开关短接.慢慢将轿厢提起使对重压在缓冲器上.继续提升轿厢不应被提起.此项试验完成后,将缓;中器恢复到正常位置,轿厢下降200300mm,将力传感器安装在缓冲器顶部,曳引电动机断电,人工松开电梯制动器,操纵手动盘车使对重压实在力传感器上,确保对重与力传感器压实,此时两只力传感器测得的重量P,Pz之和即为对重侧与轿厢厕的重量差Wc:除以额定载荷Q,得到平衡系数K.采用这种新方法结合电梯曳引滞留工况检验过程,在静态空载条件下即可完成平衡系数检验,节省时间,节约能源,极大地提高了检验效率和测试精度.一般说来,多数电梯对重侧安装一个缓;中器,为防止对重偏斜影响测试精度,我们可在对重侧的缓冲器左右两侧安装两只高度可调的螺旋支架,通过螺旋机构调整支架的高度略高于缓;中器顶部,j-5力传感器安装在螺旋支架上并保证基本处于水平位置,然后按上述方法操作即可完成平衡系数的测试.需要说明的问题:(1)如使用一只传感器P(或P)进行测量,将传感器P(或P)安装在对重缓冲器顶部按上述方法操作,则P(或P)即为对重侧与轿厢厕的重量差W【此时另一只传感器P(或P)=0代入公式】.(2)若变速机构是蜗轮蜗杆传动,要操作手动盘车,利用蜗轮蜗杆的l3l2l0912l112103941导向轮2曳引钢丝绳3对重4力传感器5平衡系数测试仪6对重缓冲器7反绳轮8轿厢缓冲器9平衡链10导轨11导靴12轿厢13曳引轮图21电梯平衡系数测试仪测试简图啮合间隙使蜗杆处于自由状态,确保蜗杆对曳引轮无阻碍作用.(3)无补偿链的电梯,重量差值Wc中包含了由于对重与轿厢不在同一水平位置时,曳引钢丝绳,随行电缆等重量引起的附加重量,可根据具体情况对Wc进行修正后,然后利用公式(1)计算出平衡系数K值.若有补偿链的电梯,检验时在机房操作电梯,则Wc不必修正.根据本文所述的平衡系数静态测试原理与方法,笔者已开发出便携式电7612341导向轮2曳引钢丝绳3对重4力传感器5平衡系数测试仪6对重缓冲器7轿厢缓冲器8随行电缆9导轨10导靴11轿厢12曳引轮图22电梯平衡系数测试仪测试简图(不带平衡链)梯平衡系数测试仪(专利受理号200610046058.5).使用本仪器,将力传感器测得的对重侧与轿厢测的重量差(Wc)信号输入单片机后,键盘输入电梯额定载荷,钢丝绳重量补偿,随行电缆重量补偿等数值,该仪器按照公式编制的程序,计算出平衡系数K值,可在仪器上显示,也可以打印输出.测试原理如图21,图22.笔者应用上述原理和方法对数十台电梯平衡系数进行测试,取得了比较满意的结果,并与现行方法进行了比对,表1,辽宁石油化工大学机械学院教学楼(9N-/8站)电梯平衡系数测试数据测试称重法测得的额定载荷静态称重法测得动态电流法测得次数重量差Wc(kg)(kg)的平衡系数K的平衡系数1147610500.45330.46248010500.45710.47347010500.44760.45446510500.44290.43548010500.45710.48(读数影响)647510500.45240.44均值474.310500.45170.455动态电流法测得的平衡系数最大相对误差:(048一O455)/0455:O054955%静态称重法测得的平衡系数最大相对误差=(04517一O.4429)/04517=0.0195=195%比对结果充分证ayjf,ele静态称重直接电梯二业http:www-chinalift?neJ43表2,辽宁石油化工大学储运学院教学楼(5层/5站)电梯平衡系数测试数据测试称重法测得的额定载荷静态称重法测得动态电流法测得次数重量差Wc(kg)(kg)的电梯平衡系数的电梯平衡系数142810000.4280.44242710000.4270.44342610000.4260.47443310000.4330.48(读数影响)542210000.422O.41642310000.423O.42均值426.510000.42650.443动态电流法测得的平衡系数最大相对误差=(0.48一o.443j/0443=0083528.35%静态称重法测得的平衡系数最大相对误差=(0.43304265j/04265=0.1524152%值):_对重重量;G一轿厢重量圉3轿厢承载125%(或1oo%)额定载荷完全压在缓冲器上时轿厢受力简图测试电梯平衡系数方法所得测试结果,精度高于现行测试方法.由于本文篇幅所限,仅将用动态电流法测试比较满意的两台测试结果列于表1,表2,以供读者比对判断:由表中数据可知,两种方法测试结果均在国家标准规定范围(K=0.40.5)内,但新方法是静态,称重,直接测试,所以精度高,节能,省时,效率更高,15分钟即可完成电梯平衡系数的测试.2,轿厢承载情况下电梯平衡系数的测试N1一N2=O即:1.25QN一N,:WG方程两边同除以Q得=(平衡系数)1.25一(2)额定载荷时.上式为:1一(3)150%额定载荷时为:1.5一(4)测试方法:紧急制动工况或装载工况检验过程完成后,将力传感器安装在缓冲器顶部(或支架上),短接下限位和极限开关,人工松开制动器,操纵手动盘车使轿厢与力传感器接触并压实,测得轿厢所受支反力N和N,利用公式441?VA,.捉,lshttp:www,chinaI(2),(3)或(4)求得平衡系数.同一台电梯在空载,额定载荷,125%额定载荷或15O%额定载荷获得的平衡系数理论上应相等,实际测试时略有误差,各种条件下的测试结果可进行比对.四,结论与建意根据电梯平衡系数定义公式,采用力传感器静态称重直接测试对重侧与轿厢侧的重量之差(Wc)的测试原理和方法,避免了动态测量时瞬间读数,电压波动,绘图误差等不确定因素,可节省检验时间,节约能源,提高测试精度和检验效率,是行之有效的测试原理和方法.因此,笔者建议将<电梯监督检验规程第二条特种设备监督检验机构开展电梯的验收检