基于電流曲線分析的電梯平衡系數檢測方法

王繼業 戴振華 魏井君 張長利（廣州特種機電設備檢測研究院 廣州 511400）

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基于電流曲線分析的電梯平衡系數檢測方法

王繼業 戴振華 魏井君 張長利
（廣州特種機電設備檢測研究院 廣州 511400）

摘 要：本文提出一種基于電梯曳引機電流曲線分析的電梯平衡系數檢測方法，改進和完善了傳統的載荷—電流平衡系數測試方法，通過分析電梯上、下全過程運行時曳引機的電流曲線，實現以直觀可視的圖形曲線表征曳引機的工作狀態和自動計算電梯的平衡系數，同時具有測試耗時少，效率高，檢測數據無人為因素干擾的特點。

關鍵詞：曳引電梯 電流曲線 平衡系數

電梯的驅動有曳引驅動、強制驅動、液壓驅動等多種方式，曳引式驅動是目前電梯行業中應用最為廣泛的驅動方式。平衡系數是曳引式驅動電梯的一個重要的性能指標。曳引驅動電梯的理想工作狀態是對重側和轎廂側的重量相等，此時曳引輪兩側鋼絲繩的張力相等，若不考慮鋼絲繩重量的變化，曳引機只要克服各種摩擦阻力就能輕松運行。按照標準的規定對重需要平衡0.4～0.5的額定載荷［1］，此時電梯處于最佳運行狀態，能耗最低［2］。

1 現狀與問題

在目前的電梯安裝、調試和檢驗檢測工作中，電梯平衡系數檢測方法是：轎廂分別裝載額定載重量30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程運行，當轎廂和對重運行到同一水平位置時，記錄電動機的電流值，繪制電流-負荷曲線，以上下運行曲線的交點確定平衡系數［3-4］。這種檢測方法技術成熟，測試結果得到普遍認可。但是在實際的檢驗檢測活動中，由于目前檢驗檢測儀器的限制存在以下三個問題：

1）由于上述測試方法要求轎廂和對重運行到同一水平位置時，記錄電動機的電流值，在實際檢驗過程中無法準確判斷轎廂和對重運行到同一水平位置的時刻，從而不能準確讀取相應時刻的電流值。

2）在上述測試方法中，電動機電流的測量普遍采用鉗形電流表，檢驗人員肉眼讀取電流值。這種鉗形電流表適用于電動機負載恒定或負載變化緩慢的電動機電流的測量，不適用于應用上述測試方法讀取轎廂和對重運行到同一水平位置時刻的電流值。在電梯的運行過程中，電梯的電動機的負載是不斷變化的，電動機的電流也是不斷變化的。鉗形電流表顯示的數值也相應變化，由于人的視覺分辨時間的限制，鉗形電流表顯示數值刷新頻率較低，存在滯后，肉眼所讀取得數據已經不能反映轎廂和對重運行到同一水平位置時刻對應的電流值。

3）由于需要人為觀察轎廂和對重運行到同一水平位置的時刻，再發出口令通知其他人員讀取鉗形電流表的數值，這之間也存在著人為的時間延遲，造成所讀取得的電流值的不準確。

由于上述三個問題的存在，如果在測試過程中操作不當，就會造成測得的電流值是不準確的，相應所繪制的電流-負荷曲線已經不能反映電梯真實、準確的平衡系數。究其原因主要是目前的檢驗檢測儀器在應用上述方法測試過程中，需要檢驗檢測人員觀察轎廂和對重運行到同一水平位置的時刻和肉眼記錄鉗形電流表的數值，人為因素影響了檢驗結果的準確性。

2 解決方案

本文提出基于電梯曳引機電流曲線分析的電梯平衡系數檢測方法，需要記錄和分析電梯在空載、30%額定載荷、40%額定載荷、45%額定載荷、50%額定載荷、60%額定載荷和1.0倍額定載荷工況下，電梯上、下全程運行的電流數據并繪制曲線進行分析。在實際的電梯檢驗檢測工作中只要通過檢測40%額定載荷、50%額定載荷的電流數據即可實現基于電梯曳引機電流曲線的電梯平衡系數檢測。電流數據采集使用了廣州特種機電設備檢測研究院研制的全狀態起重機械電流檢測儀，該檢測工具能夠與計算機建立無線數據連接，實現電流數據的采集［5］。通過我單位自行開發的View Lab V1.0應用軟件實現電流數據記錄和分析。以一臺實際電梯電流檢測數據分析為例，具體參數為日立電梯型號HGP1050-2.5，驅動主機為永磁同步曳引機，曳引機功率14kW，額定載重量1050kg，運行速度2.5m/s，提升高度137m，有補償鏈，平衡系數K=0.454。

2.1 載荷狀態分析

電梯在空載、30%額定載荷、40%額定載荷、45%額定載荷、50%額定載荷、60%額定載荷和1.0倍額定載荷工況下，電梯上、下全程運行的電流數據并繪制曲線如圖1～圖9所示。

圖1 轎廂空載電梯上下運行電流

圖2 轎廂裝載0.3倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖3 轎廂裝載0.4倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖4 轎廂裝載0.45倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖6 轎廂裝載0.6倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖7 轎廂裝載0.7倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖8 轎廂裝載1.0倍額定載荷電梯上下運行電流曲線

圖9 電梯在各種載荷狀態下上下行電流曲線圖

從圖1～圖8中的電流曲線特點可以得出以下結論：

1）電梯空載上行曳引機處于發電狀態，下行曳引機處于電動狀態，電流幅值很大。

2）電梯裝載0.3倍額定載荷上行仍處于發電狀態，下行曳引機處于電動狀態，電流幅值減小。

3）電梯裝載0.4倍額定載荷上行處于電動狀態，下行曳引機也處于電動狀態，上行電流小于下行電流，上下行電流曲線相比于0.3倍額定載荷上下行電流曲線趨近。

4）電梯裝載0.45倍額定載荷上行處于電動狀態，下行曳引機也處于電動狀態，上行電流小于下行電流，上下行電流曲線趨于重合

5）電梯裝載0.5倍額定載荷上行處于電動狀態，下行曳引機也處于電動狀態，上行電流大于下行電流，上下行電流曲線相比于0.45倍額定載荷上下行電流曲線趨遠。

6）電梯裝載0.6倍額定載荷上行處于電動狀態，下行曳引機處于發電狀態。

7）電梯裝載0.7倍額定載荷上行處于電動狀態，電流幅值增大，下行曳引機處于發電狀態。

8）電梯裝載1.0倍額定載荷上行處于電動狀態，電流幅值最大，下行曳引機處于發電狀態。

9）如果電梯裝載0.4倍額定載荷上行電流小于下行電流，電梯裝載0.5倍額定載荷上行電流小于下行電流，可以判定平衡系數數值在0.40～0.50之間

10）當轎廂裝載平衡系數倍的額定載荷時，上下行電流曲線接近重合。

2.2 平衡系數計算

通過對各種載荷狀態下電流曲線的分析，能夠計算出電梯的平衡系數，原理為轎廂分別裝載額定載重量30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程運行，當轎廂和對重運行到同一水平位置時，記錄電動機的電流值，繪制電流-負荷曲線，以上下運行曲線的交點確定平衡系數。基于電流曲線分析的電梯平衡系數檢測方法避免了人為因素對檢測數據的影響，利用VB6.0可視化編程語言，筆者自行開發的應用軟件View Lab1.0根據各種載荷狀態下電流曲線數據能夠自動計算平衡系數，如圖10所示。

圖10 平衡系數計算軟件界面

3 結論

本文提出的基于電梯曳引機電流曲線分析的平衡系數檢測方法需要準備試驗載荷，并在相應載荷狀態下記錄曳引機的電流曲線。由于新安裝電梯驗收需要進行載荷試驗，因此本檢測方法適用于新安裝電梯的平衡系數檢驗檢測工作，通過一年來在檢驗檢測工作中的實際運用，獲得了檢驗檢測人員和電梯企業人員的一致認可，直觀可視的圖形曲線和自動計算平衡系數的功能是本檢測方法的明顯優勢，有效避免人為因素對平衡系數計算數值的影響，使計算結果更令人信服。這種平衡系數的檢測方法在工程實踐中具有較高的實用價值，將信息技術與傳統的檢驗檢測活動相融合，在交叉學科中尋找創新點，提高了檢驗檢測工作的自動化水平，促進了新技術、新方法在檢驗檢測工作中的應用。

參考文獻

［1］ 毛懷新.電梯與自動扶梯技術檢驗［M］.北京：學苑出版社，2001.

［2］ GB/T 24478—2009 電梯曳引機［S］.

［3］ GB/T 10059—2009 電梯試驗方法［S］.

［4］ TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯［S］.

［5］ 王繼業.全狀態起重機械電流檢測儀［A］.沈功田.特種設備安全與節能技術進展二——2014年全國特種設備安全與節能學術會議論文集（下）［C］.北京：中國質檢出版社，2015：185-186.

Analysis of Elevator Balance Coefficient by the Method of Current Curve

Wang Jiye Dai Zhenhua Wei Jingjun Zhang Changli
（Guangzhou academy of special equipment inspection Guangzhou 511400）

AbstractThis paper proposed a kind of elevator balance coefficient inspection method based on elevator traction machine current curve， to improve and complete the traditional load-current balance coefficient testing method. By analyzing current curve of traction machine in its whole running process， the visual graph representation for working condition of tractor and auto-calculation of elevator balance coefficient is realized， with the characteristic of less time consuming， high efficiency， no interference from human. Keywords Traction elevator Current curve Elevator balance coefficient 中圖分類號： X941

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）06-0050-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.06.012

作者簡介：王繼業（1982～），男，碩士，工程師，從事機電類特種設備的檢驗檢測工作。

收稿日期：（2016-03-03）