基于电流曲线分析的电梯平衡系数检测方法

王继业 戴振华 魏井君 张长利（广州特种机电设备检测研究院 广州 511400）



基于电流曲线分析的电梯平衡系数检测方法

王继业 戴振华 魏井君 张长利
（广州特种机电设备检测研究院 广州 511400）

摘 要：本文提出一种基于电梯曳引机电流曲线分析的电梯平衡系数检测方法，改进和完善了传统的载荷—电流平衡系数测试方法，通过分析电梯上、下全过程运行时曳引机的电流曲线，实现以直观可视的图形曲线表征曳引机的工作状态和自动计算电梯的平衡系数，同时具有测试耗时少，效率高，检测数据无人为因素干扰的特点。

关键词：曳引电梯 电流曲线 平衡系数

电梯的驱动有曳引驱动、强制驱动、液压驱动等多种方式，曳引式驱动是目前电梯行业中应用最为广泛的驱动方式。平衡系数是曳引式驱动电梯的一个重要的性能指标。曳引驱动电梯的理想工作状态是对重侧和轿厢侧的重量相等，此时曳引轮两侧钢丝绳的张力相等，若不考虑钢丝绳重量的变化，曳引机只要克服各种摩擦阻力就能轻松运行。按照标准的规定对重需要平衡0.4～0.5的额定载荷［1］，此时电梯处于最佳运行状态，能耗最低［2］。

1 现状与问题

在目前的电梯安装、调试和检验检测工作中，电梯平衡系数检测方法是：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，绘制电流-负荷曲线，以上下运行曲线的交点确定平衡系数［3-4］。这种检测方法技术成熟，测试结果得到普遍认可。但是在实际的检验检测活动中，由于目前检验检测仪器的限制存在以下三个问题：

1）由于上述测试方法要求轿厢和对重运行到同一水平位置时，记录电动机的电流值，在实际检验过程中无法准确判断轿厢和对重运行到同一水平位置的时刻，从而不能准确读取相应时刻的电流值。

2）在上述测试方法中，电动机电流的测量普遍采用钳形电流表，检验人员肉眼读取电流值。这种钳形电流表适用于电动机负载恒定或负载变化缓慢的电动机电流的测量，不适用于应用上述测试方法读取轿厢和对重运行到同一水平位置时刻的电流值。在电梯的运行过程中，电梯的电动机的负载是不断变化的，电动机的电流也是不断变化的。钳形电流表显示的数值也相应变化，由于人的视觉分辨时间的限制，钳形电流表显示数值刷新频率较低，存在滞后，肉眼所读取得数据已经不能反映轿厢和对重运行到同一水平位置时刻对应的电流值。

3）由于需要人为观察轿厢和对重运行到同一水平位置的时刻，再发出口令通知其他人员读取钳形电流表的数值，这之间也存在着人为的时间延迟，造成所读取得的电流值的不准确。

由于上述三个问题的存在，如果在测试过程中操作不当，就会造成测得的电流值是不准确的，相应所绘制的电流-负荷曲线已经不能反映电梯真实、准确的平衡系数。究其原因主要是目前的检验检测仪器在应用上述方法测试过程中，需要检验检测人员观察轿厢和对重运行到同一水平位置的时刻和肉眼记录钳形电流表的数值，人为因素影响了检验结果的准确性。

2 解决方案

本文提出基于电梯曳引机电流曲线分析的电梯平衡系数检测方法，需要记录和分析电梯在空载、30%额定载荷、40%额定载荷、45%额定载荷、50%额定载荷、60%额定载荷和1.0倍额定载荷工况下，电梯上、下全程运行的电流数据并绘制曲线进行分析。在实际的电梯检验检测工作中只要通过检测40%额定载荷、50%额定载荷的电流数据即可实现基于电梯曳引机电流曲线的电梯平衡系数检测。电流数据采集使用了广州特种机电设备检测研究院研制的全状态起重机械电流检测仪，该检测工具能够与计算机建立无线数据连接，实现电流数据的采集［5］。通过我单位自行开发的View Lab V1.0应用软件实现电流数据记录和分析。以一台实际电梯电流检测数据分析为例，具体参数为日立电梯型号HGP1050-2.5，驱动主机为永磁同步曳引机，曳引机功率14kW，额定载重量1050kg，运行速度2.5m/s，提升高度137m，有补偿链，平衡系数K=0.454。

2.1 载荷状态分析

电梯在空载、30%额定载荷、40%额定载荷、45%额定载荷、50%额定载荷、60%额定载荷和1.0倍额定载荷工况下，电梯上、下全程运行的电流数据并绘制曲线如图1～图9所示。

图1 轿厢空载电梯上下运行电流

图2 轿厢装载0.3倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图3 轿厢装载0.4倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图4 轿厢装载0.45倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图6 轿厢装载0.6倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图7 轿厢装载0.7倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图8 轿厢装载1.0倍额定载荷电梯上下运行电流曲线

图9 电梯在各种载荷状态下上下行电流曲线图

从图1～图8中的电流曲线特点可以得出以下结论：

1）电梯空载上行曳引机处于发电状态，下行曳引机处于电动状态，电流幅值很大。

2）电梯装载0.3倍额定载荷上行仍处于发电状态，下行曳引机处于电动状态，电流幅值减小。

3）电梯装载0.4倍额定载荷上行处于电动状态，下行曳引机也处于电动状态，上行电流小于下行电流，上下行电流曲线相比于0.3倍额定载荷上下行电流曲线趋近。

4）电梯装载0.45倍额定载荷上行处于电动状态，下行曳引机也处于电动状态，上行电流小于下行电流，上下行电流曲线趋于重合

5）电梯装载0.5倍额定载荷上行处于电动状态，下行曳引机也处于电动状态，上行电流大于下行电流，上下行电流曲线相比于0.45倍额定载荷上下行电流曲线趋远。

6）电梯装载0.6倍额定载荷上行处于电动状态，下行曳引机处于发电状态。

7）电梯装载0.7倍额定载荷上行处于电动状态，电流幅值增大，下行曳引机处于发电状态。

8）电梯装载1.0倍额定载荷上行处于电动状态，电流幅值最大，下行曳引机处于发电状态。

9）如果电梯装载0.4倍额定载荷上行电流小于下行电流，电梯装载0.5倍额定载荷上行电流小于下行电流，可以判定平衡系数数值在0.40～0.50之间

10）当轿厢装载平衡系数倍的额定载荷时，上下行电流曲线接近重合。

2.2 平衡系数计算

通过对各种载荷状态下电流曲线的分析，能够计算出电梯的平衡系数，原理为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，绘制电流-负荷曲线，以上下运行曲线的交点确定平衡系数。基于电流曲线分析的电梯平衡系数检测方法避免了人为因素对检测数据的影响，利用VB6.0可视化编程语言，笔者自行开发的应用软件View Lab1.0根据各种载荷状态下电流曲线数据能够自动计算平衡系数，如图10所示。

图10 平衡系数计算软件界面

3 结论

本文提出的基于电梯曳引机电流曲线分析的平衡系数检测方法需要准备试验载荷，并在相应载荷状态下记录曳引机的电流曲线。由于新安装电梯验收需要进行载荷试验，因此本检测方法适用于新安装电梯的平衡系数检验检测工作，通过一年来在检验检测工作中的实际运用，获得了检验检测人员和电梯企业人员的一致认可，直观可视的图形曲线和自动计算平衡系数的功能是本检测方法的明显优势，有效避免人为因素对平衡系数计算数值的影响，使计算结果更令人信服。这种平衡系数的检测方法在工程实践中具有较高的实用价值，将信息技术与传统的检验检测活动相融合，在交叉学科中寻找创新点，提高了检验检测工作的自动化水平，促进了新技术、新方法在检验检测工作中的应用。

参考文献

［1］ 毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验［M］.北京：学苑出版社，2001.

［2］ GB/T 24478—2009 电梯曳引机［S］.

［3］ GB/T 10059—2009 电梯试验方法［S］.

［4］ TSG T7001—2009 电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯［S］.

［5］ 王继业.全状态起重机械电流检测仪［A］.沈功田.特种设备安全与节能技术进展二——2014年全国特种设备安全与节能学术会议论文集（下）［C］.北京：中国质检出版社，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 中图分类号： X941

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）06-0050-03

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

作者简介：王继业（1982～），男，硕士，工程师，从事机电类特种设备的检验检测工作。

收稿日期：（2016-03-03）