机电毕业设计

浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书浙江广厦建设职业技术学院机电一体化技术专业毕业设计说明书设计题目：GeN2系列复合钢带电梯改造 学生姓名 学 号 指导教师 王圣英 专 业 机电一体化技术 年 级 2013级 摘要本文讲述了浙江大学玉泉综合楼改造方案，针对老梯老旧，需要更新改造，改造成为新一代GeN2-MOD能源再生电梯。为在本次改造方案设计中实现提高电梯运行效率、优化电梯乘坐感受、减少开关门故障的要求。结合该电梯的实际情况，着重于节能减排、曳引系统、控制系统、门系统四方面对改造方案进行设计。关键词：旧梯改造；曳引系统；控制系统；门系统目 录1. 引言12.项目概况22.1现场勘察情况汇总22.2改造需求分析72.3 节能减排72.4 能量反馈82.5曳引系统改造92.6控制系统改造 927门系统改造 103改造项目及内容123.1非标准设计方案134改造产品介绍155结束语176致谢187参考文献191引 言GeN2-MR能源再生电梯采用奥的斯领先的能源再生技术，推出双32位模块化、数字化控制系统即控制板采用32位，变频器的控制板也采用32位的，将控制效率大大提升。主控板和变频器之间采用CAN-BUS通讯，取消了接口板，减少连线数量，提高通讯效率。32位能源再生变频器可将电机产生的电能通过滤波处理将清洁电能反馈回电网输入侧，供电网中的其它用电设备使用如，电扶梯、中央空调、照明设备。 GeN2-MR能源再生电梯采用高科技永磁同步 无齿轮主机，在结构上取消了蜗轮蜗杆传动，并将同轴传动技术、数字变频技术和群组电脑组合控制技术充分融合，极大地降低了机械能耗、提高了整机传动效率。双重节能较普通有齿轮乘客电梯最大节能可达70%图1.12 项目概况2.1现场勘察情况汇总大楼内目前使用的二台天奥电梯，具体参数如：下表2-1表2-1梯号品牌台量速度层站载重双通门1#天津奥的斯11.0m/s11/11/111000KG无2#天津奥的斯11.0m/s11/11/111000KG无经过对以上二台电梯的现场勘察及测量，对该电梯各系统的运行状态进行了全面的评估，供参考：表2-2表2-2序号系统运行状态图片1曳引系统1. 有齿轮主机，主机老化，能耗大，运行噪音大。2. 抱闸机械结构为单线圈双机构，安全性较差，不符合国标双线圈双机构的要求。2控制系统1. 控制系统为1996年产的talk60，为天奥比较老的一代PC机控制系统，运行噪音大，运行及处理速度慢。3导向系统1. 导向系统正常。4轿厢系统1. 轿顶护栏高度900mm符合国标(当自由距离不大于0.85m时，扶手高度不小于0.70m，当自由距离大于0.85m 时，扶手高度不小于1.10m；)2. 检修电器箱内线路混乱，老化，字符标记不清晰，对人员检修时会造成误导。5轿厢系统3. 原轿厢净尺寸1600mm*1400mm=2.24满足1000kg应小于等于2.40的国标要求。4. 轿底部完整，未出现老化和腐蚀。6对重系统1. 对重架正常，牢固。2. 对重无润滑装置。3. 铸铁对重块状态正常，完好。1. 国标要求对重防护网应离地至少2500mm,地面悬空不得超过300mm。现场实际约1500mm不符合要求。 7安全系统1. 底坑安全开关老化，使用年限较长。2. 底坑爬梯正常。3. 涨紧轮开关无法动作，涨紧轮倾斜4. 限速器断绳保护失效，绳轮有吱吱异响，绳轮轴承老化。5. 缓冲器为适用于1米/秒电梯的弹簧缓冲器，状态为弹性无异常形变。8门系统1. 门机为电阻式MRDS门机，后经过变频改造，但机械系统保留原先的，两者兼容性差，开关门舒适感不佳。第4页 共19页1. 厅门状态良好2. 共11层厅门与轿门地坎不符合国标，偏小5mm左右。国标要求30mm（0-+3mm）。需现场非标整改。9人机界面1. 人机界面陈旧，款式老旧2. 轿厢装潢陈旧、破损，美观度差第 - 9 - 页 共 22 页10土建部分1. 国标要求贯通井道需要做井道防护，且不可让人通过或触摸到对面井道运动部件，高度至少做2m以上。现场2井道从下至上完全混凝土浇筑，每个井道完全独立，正常。2.2改造需求分析为在本次改造方案设计中实现提高电梯运行效率、优化电梯乘坐感受、减少开关门故障的要求。结合该电梯的实际情况，着重于节能减排、曳引系统、控制系统、门系统四方面对改造方案进行设计。2.3节能减排目前主流的电梯驱动控制技术中，由于无齿轮曳引、能源反馈驱动两大技术的成熟应用，相比较老一代电梯，新一代的电梯控制系统+曳引系统可以达到30%以上的节能效果。结合原有电梯的使用情况，由于其曳引主机服役年限已久，已经进入设备改造周期。因此我们建议，在此次改造方案的设计中，运用主流控制技术及产品，确保改造后电梯在技术上跟上主流技术的发展趋势和发展阶段。GeN2电机采用植入式稀土永磁材料，不需要碳刷，因此也就没有碳尘。电机的效率为90（碳刷式电机的传动效率为80 85）。电机采用密封轴承，没有齿轮箱，所以无需润滑油。因复合钢带不需要润滑，故井道中不存在润滑油污染的问题。 低能耗因为钢带为平面结构，与驱动轮的接触面积较大，因而与常规钢丝绳相比，摩擦系数更大，能更有效地将电机的动力传递到轿厢。所以GeN2系统可以配置小型、低能耗的曳引主机。如图2.1. VS 图2.12.4能量反馈为了配合新型曳引主机的能源再生功能，选用与之配套的ACD3-MR控制系统，以进一步优化改造后电梯的节能等级，同时确保电梯的运行稳定性。第 1 页 共 19 页 图2.2能源再生反馈功能将空载上行、重载下行以及电梯减速时的动能转化为电能反馈用户电网。相比较传统变频控制，节能30%以上。浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书第 15 页 共 24 页浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书2.5曳引系统改造曳引系统选型该电梯原为有机房客梯，在井道结构上，均属于对重正后置式布局。其井道参数如下：表2-3顶层高度底坑深度井道宽度井道深度轿顶上梁高度4631mm1476mm2082mm2219mm720mm如需采用目前主流的2:1曳引方式，在该电梯井道中选用钢带式的曳引系统，则轿顶上梁处需要增加轿顶反绳轮，对重处需要增加对重反绳轮。则需要对顶层高度进行验算。经验算，结果为：采用2:1曳引，增加轿顶对重反绳轮，顶层高度最小需要4095mm，现场为4631mm，所以足够改成2:1曳引方式。原系统电梯布局为1:1，对重正后置，先需要在轿顶和对重侧增加反绳轮，吊挂比改为2:1。机房原先的2个曳引绳孔需要增加至4个绳孔。原孔位无法保留需要移位。如下图： 图2.42.6控制系统改造ACD3-MR控制系统将变频器与电梯主控板完美的结合，取消原先陈旧的中间接口板，减小了控制柜布置空间。成为新一代的GECB主板。体积减小，减少了中间的电气线路，可靠性要优越得多。 ACD (Asia Controller & Drive）亚洲控制柜和驱动器 ： 核心电子部件由OTIS全球统一设计 (GECB) 全球电梯控制板 (GDCB) 全球变频器控制柜 双32位数字化、模块化的网络控制 无铅电路板 具有能源再生功能32位微电脑控制板，控制与驱动通过集成使电梯的动态响应速度更快变频器组建中的关键部件为进口采用矢量闭环控制技术。通过闭环控制方式准确的对曳引机进行实时监控和调速。原电梯采用多段速，无变频调速功能，运行时候有很明显的快速和慢速区分的感觉，ACD3-MR控制系统配上钢带Gen2主机，其调速性能如下：该调速曲线可使乘客体验到极佳的乘梯舒适感觉，加速无抖动，运行缓和。图2.52.7门系统改造受到原有大楼墙壁、地面装潢的局制约，同时需配合新系统的开关门，减少电梯改造中对大楼原有装修布局的影响，必须在改造方案中对原有厅门系统组件进行保留。门机系统同时进行升级改造。厅门部分保留 图2.6 原有厅门状态良好,外包装修极好。图2.7原有厅门上坎、门锁等状态良好。门机更换升级门机为电阻式MRDS门机，后经过变频改造，但机械系统保留原先的，两者兼容性差，开关门舒适感不佳。 图2.8原MRDS机械电阻门机 图2.9 DO3000永磁同步变频门机DO3000门机可以兼容天奥的厅门系统，并且体积小，结构优化，便于安装和调试，严格按照Otis的标准进行测试和认证，通过电流即可用检测关门障碍，安全性更高、质量更稳定。运行噪音低采用专用的矢量控制变频调速驱动器，实现高精度全数字化闭环控制运行顺畅，迅速平稳、定位准确、门开关灵活；配OTIS特有的防扒开装置；当客户在轿厢内无法打开轿门，以规避当电梯运行至非平层位置时轿内人员强行打开轿门。3改造项目及内容鉴于前文所述，为达到使用方提高运行速度、优化乘坐感观的要求，建议采用西子奥的斯的Gen2-mod电梯做为改造产品，进行改造更新。具体的方案示意图表如下：改造方案明细如下：（主要部件）表3-1序号系统改造方案更换设备1控制系统1. 选用ACD3-MR控制系统.1. 更换控制柜组件2. 更换随行电缆组件3. 更换井道电缆组件4. 更换井道位置系统组件6. 更换轿顶检修箱7. 更换轿顶接线箱2曳引系统1. 选用无齿轮主机2. 增加轿顶反绳轮3. 增加对重反绳轮4. 重新固定导轨5. 更换钢带1. 更换主机Gen2主机2. 更换主机底座总承 3 增加对重反绳轮组件4. 增加轿顶反绳轮组件5. 重新固定导轨导轨6. 更换曳引钢带3轿厢系统1. 更新轿顶安全部件1. 更换轿底称重组件5对重系统1. 保留原有对重架2. 保留原有对重块1. 保留对重架、对重块6安全系统1. 更换底坑检修箱2. 更换底坑接线箱3. 更换限速器及张紧轮4. 更换五方通话5. 更换所有电器安全开关6. 重新测试平衡系数7. 更换称重装置1. 更换安全钳2. 更换底坑检修箱3. 更换底坑接线箱4. 更换限速器及张紧轮5. 更换五方通话8. 更换所有电器安全开关6. 重做平衡系数7. 更换RBI钢带检测装置附称重7门系统1. 门机系统升级2. 保留厅门装置3. 更换门保护系统1. 更换DO3000变频门机2. 更换轿门上坎、门板、地坎（非标）3. 更换光幕8人机界面1. 采用串行通讯2. 更新轿内人机界面3. 更新厅外人机界面4. 更换厅外显示组件5. 增加轿厢二次装潢1. 轿内选配10.4英寸多媒体显示器2. 更换厅门外显示组件3. 增加轿厢二次装潢 9土建部分1. 机房土建1.重新开凿机房称重洞2.重新开凿钢带孔位3.重新浇筑承重墩3.1非标准设计方案在本次改造方案设计过程中，我们通过对曳引系统、门系统进行非标准设计，使得原电梯中大量具有较高使用价值的部件得到保留。 （以下以单台计算）表3-2保留部件保留原因数量安装工期节省厅门组件（门板、门套、上坎、地坎）保护厅外装修、门板厚度高于新梯标准11套3天对重架、对重块铸铁材料高于新梯标准1450KG1天导轨规格高于新梯标准17套3天轿架完好、规格高于新梯标准1套1天缓冲器完好、规格高于新梯标准2套1天累计9天在通过上述部件的保留，可确保本方案在节约设备采购成本的前提下，大幅度缩短改造工期，同时确保改造后的设备规格高于新梯配置。对重轮部件非标准设计由于原有电梯为曳引比1：1，而目前主流技术均一采用曳引 比2：1的方案。现有对重架无法满足2：1曳引比方案的要 求，需要进行更换。另一方面，现场勘测过程中，发现原有对重架及对重块的材 质及规格均高于目前新梯的标准配置（对重块材质均为铸铁， 而非水泥对重块）. 结论：为了尽可能的保留原有电梯中高规格的部件，我们在此次方案中将对重轮进行非标设计，使其能够配套。 轿顶反绳轮组件因曳引比由1：1改为2 : 1，轿厢处也同时需要 增加反绳轮组件。经过现场勘查和分析，轿顶钢 梁满足增加反绳轮的条件。另一方面，原有轿架结构成熟，用料足，且材质及规格均高于目前新梯的标准配置，为了尽可能的保留原有电梯中高规格的部件.结论：我们在此次方案中也将轿顶反绳轮进行非标设计使之能装配至目前现有的轿厢上梁上。图3.1 图3.2门系统非标准设计改造过程中整梯更换厅门时如果将厅门门套及 地坎同步更换，往往会由于大理石门套破损、 贴合不严、厅门门套不居中等等一些列问题导 致大理石门套也需要拆除重新更换。另外，根据现场勘测的情况，目前原有设备的不锈 钢门套、喷漆钢板门套、厅门地坎状态良好，没有必 要进行更换。结论：本方案中选择通用性能最好的门机，在标准门机的基础上对其系统进行非标设计，保留原有电梯的厅门门套、地坎的方式，以降低设备改造成本，同时也可以大幅度控制改造工期，减少设备升级过程中的电梯停运时间。4改造产品介绍 1853年，OTIS发明了第一台升降平台安全电梯。如今，作为电梯发展潮流的领先者，OTIS公司再一次引发了电梯革新的新浪潮，推出了对传统垂直运输观念根本革新的Gen2系统，将电梯带入更高的发展层次。能源再生电梯，双重节能GeN2-MR能源再生电梯采用奥的斯领先的能源再生技术，推出双32位模块化、数字化控制系统即控制板采用32位，变频器的控制板也采用32位的，将控制效率大大提升。主控板和变频器之间采用CAN-BUS通讯，取消了接口板，减少连线数量，提高通讯效率。32位能源再生变频器可将电机产生的电能通过滤波处理将清洁电能反馈回电网输入侧，供电网中的其它用电设备使用如，电扶梯、中央空调、照明设备。 GeN2-MR能源再生电梯采用高科技永磁同步无齿轮主机，在结构上取消了蜗轮蜗杆传动，并将同轴传动技术、数字变频技术和群组电脑组合控制技术充分融合，极大地降低了机械能耗、提高了整机传动效率。双重节能较普通有齿轮乘客电梯最大节能可达70%。图4.1 图4.2牵引系统的核心革命，钢带传动的划时代突破 以环保、更坚固、更柔韧、更轻巧的复合钢带取代传统的钢丝绳，而带动了主机、控制柜等一系列的革新，根本性突破了150多年来统治升降领域的技术。设计紧凑的同步永磁电机，安装在井道顶部。内置的同步永磁电机比相同负载下的传统电机体积小约70%；专门设计的永久密封轴承无需油脂润滑，无需维护保养；电机的径向气隙设计，使得电机比轴向构造主机效率提高约15%。系统的VVVF驱动器还具有睡眠状态的特征，极大地减少了电能消耗。 GeN2-MR从设计、制造到现场运行，处处体现领先的环保技术，营造绿色清净的空间。控制系统完全符合欧洲有关电磁兼容性的标准,有效避免了电磁波的互相干扰，确保了电梯及周边设备的安全运行。免维护主机、免润滑复合钢带、可再生包装材料的采用，更利于环保。工作条件a. 海拔高度不超过1000米；b. 井道内的空气温度不超过5度-40度；c. 运行地点的最湿月月平均相对湿度为小于等于90%；d. 供电电压相对额定电压的波动在正负10%的范围内；e.运行环境空气中不应含腐蚀性和易燃性气体及导电尘埃存在5结束语毕业设计现已完成了，通过这次设计的制作让我对现在的工作越来越有信心，对自己未来从事电工行业的前景更有把握。在本次设计制作中查阅能许多资料，让我接触了较多新的知识，使我在对设备安装步骤上更加清晰，对设备的调试流程更加的熟练；对我今后的工作设备的安装、调试、保养及维修有很大的帮助，也为我在今后对电气控制方面的设计提供有力的支持。毕业设计是综合运用所学知识进行设计实践的环节，为对我们在生产实际中进行调查研究的能力、观察问题、分析问题能力的培养至关重要。通过毕业设计的锻炼，我们运用所学知识的能力、解决问题的能力、创新设计的能力都得到了很好的锻炼和加强。经过一年的磨练和奋斗，感觉自己进步很大，发现了自己的能力和未被挖掘的潜力。毕业设计不仅使我完善和复习了以前所学知识，同时从老师和同组同学那里学到了在课本上学不到的知识。它们将对我以后的工作、学习和生活产生深远影响。总之，一句话，毕业设计使我受益匪浅！6致谢三年的学习生