平衡系數(shù)檢測技術(shù)研討sz20121116課件

1、2022/9/20電梯平衡系數(shù)檢測技術(shù)研討孫立新 2012-11-16 引 言 十分感謝中國特檢協(xié)會組織了這次會議，是我們有機會在蘇州進行電梯技術(shù)發(fā)展與檢驗領(lǐng)域的交流研討會。 30年前，上海電梯廠、天津電梯廠等八大電梯企業(yè)奠定了中國電梯工業(yè)的基礎(chǔ)；改革開放30年，中國電梯工業(yè)逐步發(fā)展和壯大。幾十年來，經(jīng)歷了交流雙速電梯（少量直流電梯）交流調(diào)壓調(diào)速電梯交流調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯永磁同步調(diào)速電梯等幾代技術(shù)進步，中國電梯產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品產(chǎn)量舉世矚目。 中國電梯產(chǎn)品的技術(shù)進步發(fā)展，有賴于電梯界的專家學(xué)者與工程技術(shù)人員的辛勤研發(fā)與開拓，也得到了檢測檢驗行業(yè)的支持。可以說，電梯產(chǎn)品新技術(shù)與電梯檢驗新技術(shù)是孿生兄弟

2、。電梯新產(chǎn)品、新技術(shù)，也凝聚了我們特檢人的智慧與汗水。2022/9/202 引 言2022/9/203曳引式電梯的平衡系數(shù)，是電梯最重要的基本參數(shù)之一，是電梯監(jiān)督檢驗與型式試驗的重要項目。與電梯平衡系數(shù)超差相關(guān)的電梯事故屢見不鮮，例如，一年前的東莞墜梯事故。 在電梯檢驗的實踐中，也會遇到關(guān)于平衡系數(shù)的一些問題，例如：）現(xiàn)行的電梯技術(shù)標準/特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范對平衡系數(shù)檢驗方法的相應(yīng)規(guī)定并不一致，主要是加載點的設(shè)置不同、電流檢測點的位置不同。為什么不同？那種規(guī)定更合理？ 應(yīng)該按哪個規(guī)定執(zhí)行？）對平衡系數(shù)檢測結(jié)果，例如、，測量不確定度是多少？或者說我們的測量結(jié)果精度有多高？誤差可能有多少？）現(xiàn)行的

3、“電流-負荷曲線圖”平衡系數(shù)檢驗方法比較費時費力，“無載測試技術(shù)”是否可以應(yīng)用？今天，想就以上問題，與各位展開討論。2022/9/204 1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理一、平衡系數(shù)的定義 及其檢測原理 平衡系數(shù)的定義 平衡系數(shù)的數(shù)學(xué)表達式 GB/T 10059 、TSG T7001規(guī)定的平衡 系數(shù)測試方法 “電流-負荷曲線圖”檢驗方法的測試原理 “電流-負荷曲線圖”檢驗方法的測量精度 關(guān)于加載點設(shè)置與電流檢測位置2022/9/206 1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理1.2 平衡系數(shù)的數(shù)學(xué)表達式 式中： q 平衡系數(shù) W 對重質(zhì)量 P 轎廂質(zhì)量 Q 額定載荷 2022/9/207 1 平衡系數(shù)的定

4、義及其檢測原理1.3 GB/T 10059 、TSG T7001規(guī)定的平衡系數(shù)測試方法 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，繪電流-負荷曲線，以上下運行曲線的交點確定平衡系數(shù)。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理1.5“電流-負荷曲線圖”檢驗方法的測量精度 GB/T10059提出的上述平衡系數(shù)檢測方法，很難說清楚它的測量精度是多少。以下因素都可能造成測量結(jié)果的誤差： 1）檢測中供電電壓波動，例如40%額載試驗中電壓380V，45%額載試驗中電壓372V，波動2.2%。對平衡系數(shù)檢測值也可以有2%的影響 2

5、）運行速度變化，此檢測方法是基于試驗中電梯速度為常數(shù)，如果電梯在不同載荷、不同方向的運行速度變化，也會影響測量結(jié)果。 2022/9/2091 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理1.5“電流-負荷曲線圖”檢驗方法的測量精度 3）傳動效率差異，此檢測方法是基于電動機、機械系統(tǒng)向上或向下運行傳動效率不變等條件。例如轎廂裝載為平衡系數(shù)額定載重量時，曳引輪兩側(cè)的荷重相等，電梯向上或向下的電流值應(yīng)相同，若不相同就會影響測量結(jié)果。 4）描點繪圖技巧，因平衡系數(shù)要通過描點、連線、找交匯點才能得到，曲線繪制包含了一定的人為因素。使用Excel軟件可以避免手工描點連線繪圖的人為操作差異。2022/9/20101 平衡系數(shù)

6、的定義及其檢測原理2022/9/2011“電流-負荷曲線圖”檢驗方法的測量精度（續(xù)） GB/T10059提出的平衡系數(shù)檢測方法最主要的優(yōu)點是技術(shù)成熟，在電梯行業(yè)沿用了幾十年。另一個優(yōu)點是對試驗儀表、量具要求不高，例如，對電壓、電流表的精度要求為5%，由于檢測得到的電流值只是用來做數(shù)值比較，只與電流表本身的重復(fù)性、穩(wěn)定性有關(guān)，數(shù)值精度對平衡系數(shù)的結(jié)果影響不大。 試重砝碼的精度會直接引入到平衡系數(shù)的最終結(jié)果。只要使用計量檢定合格，或者使用經(jīng)過計量檢定合格量具稱重的荷載，誤差值都會遠遠小于平衡系數(shù)的精度值。雖然這種檢測方法的精度到底是多少誰也說不清楚，但行業(yè)有一個共識：檢驗結(jié)果可以滿足電梯安裝工程與

7、電梯安全運行的檢測要求。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/20121.6 關(guān)于加載點設(shè)置與電流檢測位置 TSG T70012009電梯監(jiān)督檢驗與定期檢驗規(guī)則曳引與強制驅(qū)動電梯關(guān)于曳引電梯平衡系數(shù)的檢驗方法的原文是“轎廂分別裝載額定載重量的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、下行運行曲線的交點確定平衡系數(shù)。以電動機電源輸入端為電流檢測點”。 TSG T70022011電梯監(jiān)督檢驗與定期檢驗規(guī)則消防員電梯與TSG T70032011電梯監(jiān)督檢驗與定期檢驗規(guī)則防爆電梯中，關(guān)于對曳引電梯平衡系數(shù)

8、檢驗方法的規(guī)定相同，原文是“轎廂分別裝載額定載重量的25%、40%、50%、75%、100%、110%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、下行運行曲線的交點確定平衡系數(shù)。以電動機電源輸入端為電流檢測點”。上述兩種檢測方法，主要區(qū)別是試驗中的加載點設(shè)置不同,對具體檢測作業(yè)程序及其工作量，以及檢測結(jié)果具有一定影響。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2013 國家質(zhì)檢總局電梯監(jiān)督檢驗規(guī)程）：“轎廂分別承載0、25%、50%、75%、100%的額定載荷，進行沿全程直駛運行試驗，分別記錄轎廂上下行至與對重同一水平面時的電流、電壓或速度

9、值。對于交流電動機通過電流測量并結(jié)合速度測量，做電流-載荷曲線或速度-載荷曲線，以上、下運行曲線交點確定平衡系數(shù)。電流應(yīng)用鉗型電流表從交流電動機輸入端測量。對于直流電動機通過電流測量并結(jié)合電壓測量，做電流-載荷曲線或電壓-載荷曲線，確定平衡系數(shù)?！?GB/T10059-2009電梯試驗方法“4.2.1.2 平衡系數(shù)宜在轎廂以額定載重量的30、40、45、50、60時上、下運行，當轎廂與對重運行到同一水平位置時，交流電動機僅測量電流，直流電動機測量電流并同時測量電壓。繪制電流（或者電壓）負載曲線，以向上、向下運行曲線的交點來確定平衡系數(shù)。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2014關(guān)于試

10、驗中的加載點設(shè)置我們通過對同一臺電梯分別按上述方法實施檢驗，比對兩者的差異：電梯參數(shù)：型號為三菱Nexway-s；額定速度1m/s；額定載荷825kg；電梯電源380V/50Hz；電動機供電152V/19Hz（額定）。檢測設(shè)備：（1）日置HIOKI 3287鉗形電流表，電流測量精度1.5 %（10 1 kHz）；（2）試重砝碼，精度0.3%。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2016通過圖1的兩張電流-負荷曲線圖以及我們大量的檢測實踐可以得出，遠離曲線交點的檢測數(shù)據(jù)對交點位置的影響很小。因為合格電梯的平衡系數(shù)在40%至50%之間，TSG T70022011與TSG T70032011

11、規(guī)定進行的100%、110%額定載重量的加載試驗,對平衡系數(shù)檢驗沒有實際意義。其相對于TSG T70012009提出的加載點及其檢驗方法，至少要多付出20%的工作量。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2017在同一部電梯應(yīng)用上述兩種檢測方法得到的平衡系數(shù)一個為46.1%,另一個則為47.3%。分析檢測數(shù)據(jù)及其圖表，應(yīng)用TSG T70012009規(guī)定的檢測方法其結(jié)果要更精確些，原因是在“40%”與“50%”加載點之間增添了“45%”額定載重量的加載點，相當于在曲線圖的交點附近，數(shù)據(jù)點的密度增加了1倍，可以有效限制繪圖曲線的分散性，提高檢測精度。對于電梯平衡系數(shù)檢測而言，加載點的設(shè)置會直

12、接影響檢測作業(yè)時間與檢測精度。本人認為TSG T70012009的加載點設(shè)置更合理些。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2019關(guān)于試驗中的電流檢測位置 TSG T7001、7002、7003電梯檢驗規(guī)則在引用GB/T10059的電梯平衡系數(shù)檢測方法時增加了 “以電動機電源輸入端為電流檢測點”的新規(guī)定。據(jù)調(diào)研，在我們的質(zhì)檢技術(shù)機構(gòu)中，電梯檢驗普遍配置是通用型鉗形電流表，適用于工頻電源測量。如果“以電動機電源輸入端為電流檢測點”，可能超出了儀表的使用范圍，檢測數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，肯定不可取。于是，就把檢測點改為變頻器之前。這種做法，顯然與檢驗規(guī)則要求相違。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理20

13、22/9/2020關(guān)于試驗中的電流檢測位置下圖是同一部電梯分別在拖動變頻器后（即檢測A）與在拖動變頻器前（即檢測B）接入電流表檢測的結(jié)果，可以看出，電流數(shù)據(jù)與圖形差別較大，得到的平衡系數(shù)檢測結(jié)果基本一致。1 平衡系數(shù)的定義及其檢測原理2022/9/2021關(guān)于試驗中的電流檢測位置據(jù)資料介紹，江西省特檢院完成了國家質(zhì)檢總局科技項目2007QK174變頻調(diào)壓調(diào)速拖動設(shè)備電參數(shù)測量研究并通過了科技成果鑒定，其研究結(jié)論概括為：（1）通過逐級加載測量電流方式對電梯平衡系數(shù)檢測，在變頻器前端和后端為測試點，得出的平衡系數(shù)數(shù)值基本一致；（2）使用寬頻儀表與工頻儀表測量，電梯平衡系數(shù)檢測結(jié)果基本一致；平衡系數(shù)

14、檢測結(jié)果只與電流表本身的重復(fù)性、穩(wěn)定性有關(guān)，而與電流表的頻率響應(yīng)特性無明顯關(guān)聯(lián)。（3）綜合考慮測量數(shù)據(jù)的真實性、穩(wěn)定性和不確定度等因素，建議平衡系數(shù)檢驗中電流測試點選擇在變頻器的輸入端。綜合以上情況，本人認為 “以電動機電源輸入端為電流檢測點” 的規(guī)定是有一定的局限性的。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展二、 無載測試技術(shù)的發(fā)展 曳引繩張力測試法 轎廂與對重質(zhì)量差稱量法 轎廂側(cè)加力平衡法 湖南地方標準提出的檢測方法 測試方法比對分析2022/9/20222 無載測試技術(shù)的發(fā)展 由于傳統(tǒng)的“電流-負荷曲線圖”測量方法需要逐級加載，裝運試重砝碼的工作量很大，比較費時費力。因此，近年來無載平衡系數(shù)測試技術(shù)應(yīng)允而

15、生，取得了一些研究成果：2022/9/20232.1 曳引繩張力測試法 安徽省特種設(shè)備檢測院研發(fā)了通過檢測曳引輪兩側(cè)鋼絲繩張力確定平衡系數(shù)的方法及其檢測儀。分別在轎廂側(cè)和對重側(cè)，用鋼絲繩測量裝置兩端的繩鉤勾住豎直的鋼絲繩，順時針旋轉(zhuǎn)螺旋推進器將傳感器頂進，此時傳感器有一個檢測信號輸出，通過數(shù)據(jù)采集器進行信號處理，上位機及軟件對傳輸來的數(shù)據(jù)進行處理，推導(dǎo)出轎廂和對重的重量，通過電梯平衡系數(shù)的力學(xué)基本公式計算出電梯平衡系數(shù)值，由打印機打印出測試報告。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展2022/9/20242.2 轎廂與對重的質(zhì)量差稱量法 由遼寧石油化工大學(xué)研發(fā)，具體的方法步驟為：將力變送器布置在與對重對應(yīng)的井

16、道底部，并連接測試儀，測量對重重量W與轎廂重量G的差值W-G。在空載情況下，將曳引電機斷電，剎車裝置松開，使對重落到底部壓實在力變送器上；根據(jù)測得的對重與轎廂的重量差值W-G，通過測試儀器中存儲的額定載重量Q，計算出電梯平衡系數(shù)。 研發(fā)了便攜式電梯平衡系數(shù)測試儀，在電梯空載情況下，一次就可以完成電梯平衡系數(shù)的測試工作，并且現(xiàn)場打印輸出測試結(jié)果，避免了傳統(tǒng)測試方法的缺陷，提高了測試精度和快速性，實現(xiàn)了無載荷測試。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展2022/9/20262.4 湖南地方標準提出的檢測方法 湖南省地方標準DB43/T561-2010 曳引驅(qū)動電梯平衡系數(shù)免載荷檢測方法，主要步驟為： 將轎廂停止在

17、轎廂和對重處于同一水平位置； 測力裝置沿轎廂一側(cè)的曳引鋼絲繩方向，一端與鋼絲繩固定，另一端與曳引機底座或機房地板連接： 手動松閘，對重使曳引輪轉(zhuǎn)動直到便攜式張力測量裝置被自然張緊才停止，借助手動盤車輪盡量緩慢無沖擊的達到曳引輪平衡狀態(tài)，讀取張力值FA或載荷率K1； 繼續(xù)盤車以增大皮帶或彈簧的張力，直到這樣一種狀態(tài)：一旦撤除盤車上的力，曳引輪將向使轎廂下行的方向轉(zhuǎn)動到平衡位置，讀取此時張力值FB或載荷率K2； 計算測量結(jié)果，平衡系數(shù)K =(FA/Q+FB/Q)/2g 或 K=(K1+K2)/2； 重復(fù)上述步驟，取平均值作為最后測量結(jié)果。如果兩次結(jié)果偏差超過0.2，可以增加一次測量，取3次的平均值

18、。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展2022/9/20272.5 測試方法比對分析 “電流-負荷曲線圖”檢驗方法技術(shù)與其他4種檢測技術(shù)的區(qū)別是檢測結(jié)果不僅包含了曳引輪轎廂側(cè)與対重側(cè)的重量差，還有電梯運行中的轎廂導(dǎo)靴、対重導(dǎo)靴、曳引機等機械摩擦阻力，為電梯運行中的動態(tài)數(shù)據(jù)。檢測工況為當轎廂和對重運行到同一水平位置時刻數(shù)據(jù)，由于電梯轎廂在不同位置會使曳引鋼絲繩、隨行電纜重量在曳引輪兩側(cè)變動，引發(fā)平衡系數(shù)檢測數(shù)據(jù)變化。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展2022/9/20292.5 測試方法比對分析（續(xù)） 2.4述及的無載測試技術(shù)，是湖南省特檢院的科技成果，利用電梯向上停止與向下停止兩種工況的檢測數(shù)據(jù)，巧妙的排除導(dǎo)靴、曳引機

19、等機械摩擦阻力對測試數(shù)據(jù)的影響，測試結(jié)果的準確度與重復(fù)性顯著提高。 溫州特檢院借鑒湖南特檢院的科技成果與TUV公司的電梯檢測系測試方案，開發(fā)了“無載動態(tài)平衡系數(shù)檢測儀”，經(jīng)比對試驗，與按電梯檢驗規(guī)則測試結(jié)果很一致，相對差最大不超過2%，是目前推出的電梯平衡系數(shù)無載測試儀器中最好用的。存在問題是：對于無機房電梯、部分緊湊型曳引機電梯測試儀不方便安裝。2 無載測試技術(shù)的發(fā)展2022/9/20302.5 測試方法比對分析（續(xù)） 電梯平衡系數(shù)無載測試技術(shù)已經(jīng)研發(fā)十幾年，影響推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸有兩個： a）推出的相應(yīng)檢測儀器，其檢測精度指標不明確或未得到計量檢定、未得到行業(yè)認可； b）采用的測力、稱重等

20、測試裝置在檢測作業(yè)現(xiàn)場安裝不便捷。省去了裝卸砝碼的環(huán)節(jié)，增添了復(fù)雜的儀器現(xiàn)場安裝調(diào)試，檢測作業(yè)時間與效率變化不顯著。注意到，近期相關(guān)網(wǎng)站上關(guān)于德TUV公司ADIASYSTEM電梯檢測系統(tǒng)的功能介紹中，不再有曳引電梯平衡系數(shù)檢測的描述。3 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型三、新方法的技術(shù)方案 與數(shù)學(xué)模型2022/9/2031 3 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型 電梯平衡系數(shù)檢測新方法是基于動態(tài)運行功率與運行速度精確測量，通過專用計算機程序計算平衡系數(shù)值。2022/9/2032 檢測方法包括如下步驟：通過速度測量裝置7對電梯鋼絲繩2的線速度測量，換算出電梯轎廂3的運行速度；通過電能測量裝置5實時采集電梯曳引

21、機1的功率信息；檢測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6收集測試數(shù)據(jù)，依據(jù)曳引式電梯運行原理與運行中的能量傳遞關(guān)系，經(jīng)計算得到平衡系數(shù)的數(shù)值。3 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20333 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20343 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20353 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20363 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20373 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20383 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/20393 新方法的技術(shù)方案與數(shù)學(xué)模型2022/9/2040檢測新方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點： (1) 本檢測新方法需要的檢測

22、數(shù)據(jù)只有電梯空載運行功率與運行速度2項，都可以在被測試電梯運行現(xiàn)場直接測量。 (2) 實施檢測時電梯不需要加載負荷，其測試裝置的現(xiàn)場安裝方便快捷，省時省力。 (3) 測試結(jié)果準確，得到的平衡系數(shù)測試值與按電梯檢驗規(guī)則測試的結(jié)果一致。 4 核心檢測技術(shù)研究四、核心檢測技術(shù)研究 變頻電動機的功率測量技術(shù) 梯速的CCD非接觸測量技術(shù)2022/9/20414 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20424 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20434 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20444 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20454 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20464 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20474 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20484 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20494 核心檢測技術(shù)研究2022/9/20504 核心