平衡系数快速检测仪简介

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1、孙孙立新立新 20142014- -1111- -22222014全国特种设备科技成果展2014/12/24引言引言2014/12/242按照会议安排，今天我向各位领导、各位专家、各位特检同行汇报“TYP型电梯平衡系数检测仪”的开发与应用简况。“TYP型电梯平衡系数检测仪”是国家质检总局科技项目2011QK152的科技成果， 采用创新的无载动态智能检测方案，通过对电梯空载运行功率与运行速度的实时精确测量，依据曳引式电梯运行中的能量传递关系，由专用计算软件分析计算得出电梯平衡系数的准确数值。“TYP型电梯平衡系数检测仪”是由我们特种设备检验人员发明、设计、开发，历经二十年，汇集了特检人的电梯检测

2、检验经验，凝聚了特检人的智慧与汗水，实现了特检人的追求与夙愿！它是我们特检行业孕育的科技成果。内内 容容2014/12/2431. 1. 背景技术背景技术2. 2. 快速检测方法原理快速检测方法原理3 3. . 创新点与核心技术创新点与核心技术4 4. . 检测仪的主要指标检测仪的主要指标5. 5.存在存在的问题与对策的问题与对策1. 1. 背景技术背景技术2014/12/244平衡系数是曳引式电梯最重要的技术 参数之一，合理的平衡系数值是保证曳引 式电梯正常工作的必备条件。因此，每台 曳引式电梯的的安装调试与验收检验都必 须进行平衡系数检测检验。我国是全球最大的电梯生产国与电梯 消费国，每年

3、约有60万部新电梯安装使用， 其中，曳引式电梯占90%以上。按照我国 现行的电梯技术规范与技术标准，这些曳 引式新电梯每部都要进行平衡系数的测试 调整，平衡系数指标合格才允许投入使用。 因此，平衡系数检测是电梯行业一项量大、 面广、要求高的技术工作。2014/12/2451. 1.背景技术背景技术1.1 1.1 平衡系数的定义平衡系数的定义平衡系数，即额定载荷及轿厢质量由 对重或平衡重平衡的量。 GB7588-2003 附录G1.2 1.2 平衡系数的数学表达式平衡系数的数学表达式式中： q 平衡系数 W 对重质量 P 轿厢质量 Q 额定载荷1. 1.背景背景技术技术这是现行电梯技术标准与电梯

4、检验规则采用的测试方法：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。上述通过电梯逐级加载运行，记录电机的电流值，绘制电流-负荷曲线图确定平衡系数的检测方法，优点是技术成熟，检测结果可靠；缺点是比较费时费力，现场作业时间通常超过1小时，约为整梯试验检测工作量的三分之一。1.3 1.3 平衡系数检测方法平衡系数检测方法 负荷负荷- -电流曲线图法电流曲线图法1. 1.背景背景技术技术1.4 1.4 几种无载检测方案（几种无载检测方案（1 1）1. 1.背景背景

5、技术技术1.4 1.4 几种无载检测方案（几种无载检测方案（2 2）1. 1.背景背景技术技术1.4 1.4 几种无载检测方案（几种无载检测方案（3 3）1. 1.背景背景技术技术1.5 1.5 影响这些无载检测技术应用影响这些无载检测技术应用的的瓶颈瓶颈1 1) ) 其其测试数据为电梯静态工况数据，与电梯检规采用测试数据为电梯静态工况数据，与电梯检规采用的动态测试数据存在差异（静摩擦力的方向与大小未知）的动态测试数据存在差异（静摩擦力的方向与大小未知）; ;2) 2) 推出推出的检测仪器精度指标不明确或的检测仪器精度指标不明确或没有法定计量证没有法定计量证书，尤其是平衡系数的检测精度未知，不

6、能得到书，尤其是平衡系数的检测精度未知，不能得到行业认可；行业认可；3 3) ) 采用采用的测力的测力、称重等测试装置在检测称重等测试装置在检测现场现场安装不便安装不便捷捷。虽然省去了装卸砝码的环节虽然省去了装卸砝码的环节，但但增添了复杂的仪器现场增添了复杂的仪器现场安装调试安装调试，检测检测作业作业时间与工作效率提升并不显著时间与工作效率提升并不显著。内内 容容2014/12/24111. 1. 背景技术背景技术2. 2. 快速检测方法原理快速检测方法原理3 3. . 创新点与核心技术创新点与核心技术4 4. . 检测仪的主要指标检测仪的主要指标5. 5.存在存在的问题与对策的问题与对策2

7、2. . 快速检测快速检测方法原理方法原理2014/12/2412基于对电梯空载运行功率与运行速度的实时精确测量，通过电梯空载上行功率与下行功率的比较,计算电梯传动效率；通过电梯空载下行功率、下行速度与传动效率数据，依据曳引电梯工作原理与运行中的能量传递关系求解平衡系数的数值。检测原理简介检测原理简介2014/12/2413电梯驱动电机的运行功率（空载下行） 电梯额定载荷：Q（已知） 电梯平衡系数：K（未知） 传动效率：（未知） 电梯下行速度：Vx（测量数据） 电梯下行功率：Nx(测量数据) 参照平衡系数定义，电梯空载时曳引轮 两侧的重量差为KQg 电梯轿厢空载下行时，电机处于电动状 态，其运

8、行功率为： 式(1)“ “功率功率- -速度解析速度解析法”的法”的物理物理/ /数学模型数学模型 (电梯空载下行)2. 2. 快速检测快速检测方法原理方法原理2014/12/2414电梯额定载荷：Q（已知） 电梯平衡系数：K（未知） 传动效率：（未知） 运行速度：Vs（测量数据） 运行功率：Ns(测量数据)电梯空载上行与空载下行时负载相 同，此时电机处于发电状态，其运 行功率为： 式(2)“功率“功率- -速度解析速度解析法”的法”的物理物理/ /数学模型数学模型 （电梯空载上行）2. 2. 快速检测快速检测方法原理方法原理2. 2. 快速检测快速检测方法原理方法原理2014/12/2415

9、 +=SXXSXSSXXVVVNVgQKNNN1N平衡系数的求解平衡系数的求解将式()与式()联列为二元一次方程组其中, K、二项是未知数；其余的 Q、g、Nx、Ns、Vx、Vs六项是电梯参 数或测试数据，为已知数。 求解方程组，可得到平衡系数K的计 算公式: 内内 容容2014/12/24161. 1. 背景技术背景技术2. 2. 快速检测方法原理快速检测方法原理3 3. . 创新点与核心技术创新点与核心技术4 4. . 检测仪的主要指标检测仪的主要指标5. 5.存在存在的问题与对策的问题与对策3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/2417 发明平衡系数检验新方法发明平

10、衡系数检验新方法 开发平衡系数检验新仪器开发平衡系数检验新仪器 应用变频功率测量新技术应用变频功率测量新技术 开拓无源宽频采集新成果开拓无源宽频采集新成果 扩展扩展CCDCCD梯速测量新领域梯速测量新领域创新点与核心技术创新点与核心技术3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/24183.1 3.1 发明平衡系数检验新方法发明平衡系数检验新方法发明了“空载工况检测电梯运行功率与速度，依据曳引式电梯运行中能量传递关系求解电梯平衡系数”的新方法，为国内、国际首创，开业内之先河。右图是该新方法的国家发明专利证书照片。3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/241

11、91 1. .2 2 开发平衡系数检验新仪器开发平衡系数检验新仪器按照“功率-速度无载动态解析 法”的要求，开发出便携式高精度 TYP型电梯平衡系数智能检测仪。 右图是该仪器的国家发明专利 证书照片。3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/24203.3 3.3 应用变频功率测量新技术应用变频功率测量新技术非正弦波变频功率测量属世界前沿技术，应用DSP高速采样、PLL锁相环同步、过零滤波以及前端数字化等新技术，基本精度达0.2级，国内领先。3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/24213.4 3.4 开拓无源宽频采集新成果开拓无源宽频采集新成果 借鉴我

12、国高铁行业的变频测量科技成果， 经过数百次试验，五次改进设计，开发成功用 于电梯现场测量的无源宽频精密电流钳。选用 高导磁材料，具有适用频率范围宽、测试精度 高、抗干扰能力强、使用方便等特点。3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术2014/12/24223.5 扩展扩展CCD测量新领域测量新领域 由CCD传感器、DSP图像处 理系统组成电梯钢丝绳位移测量 装置，实现无接触测量，操作简 便，检测精度较高。 应用的CCD芯片A9800最高测 速约3.8m/s。因此，也开发了光 电脉冲式钢丝绳位移测量装置， 适用于更大范围（0.2-8m/s）梯速 检测。内内 容容2014/12/24231.

13、1. 背景技术背景技术2. 2. 快速检测方法数学模型快速检测方法数学模型3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术4 4. . 检测仪的主要指标检测仪的主要指标5. 5.存在存在的问题与对策的问题与对策4. 4. 主要性能指标主要性能指标2014/12/24244.1 4.1 精度指标精度指标TPY型电梯平衡系数检测仪，功率测量的出厂检验基本精度0.2%。法定计量的不确定度为0.1%；梯速测量的出厂检验基本精度0.2%。法定计量的不确定度为0.1%；平衡系数检测结果基本精度0.5%。法定计量的不确定度为0.2%。4.2 4.2 检测时间检测时间一部电梯平衡系数的现场检测作业时间通常约5分钟

14、。4.3 4.3 检测结果与按电梯检验规则的测试值比对检测结果与按电梯检验规则的测试值比对TPY型电梯平衡系数检测仪委托国家电梯产品质量监督检验中心（广电）测试，“三次测量中，平衡系数最大绝对误差0.01”。经大量检测比对，TPY型电梯平衡系数检测仪的检测结果与按电梯检验规则的测试值相对误差的最大值通常不超过0.02。3. 3. 主要性能指标主要性能指标2014/12/2425开创三项电梯平衡系数检测仪新纪录开创三项电梯平衡系数检测仪新纪录 1）现场检测作业时间最短，通 常只需要5分钟即可完成一台电梯平 衡系数测试； 2）检测精度最高，每台仪器都 有法定计量证书； 3）知识产权保护最充分，受6

15、 项国家/国际专利保护(国家发明专 利ZL2012101635845电梯平衡系数的 检测方法、ZL2012101635084电梯平 衡系数检测仪、ZL201210163507X电 梯钢丝绳位移测量装置；国际发明专 利WO2013/174243A1一种平衡系数检 测方法及其检测仪；以及实用新型专 利2012202362605、2012202362588)4. 4. 主要性能指标主要性能指标2014/12/2426测测试试过过 程（三个步骤搞定程（三个步骤搞定）参数设定运行测试输出结果内内 容容2014/12/24271. 1. 背景技术背景技术2. 2. 快速检测方法数学模型快速检测方法数学模型

16、3. 3. 创新点与核心技术创新点与核心技术4 4. . 检测仪的主要指标检测仪的主要指标5. 5.存在存在的问题与对策的问题与对策5. 5. 存在的问题与对策存在的问题与对策2014/12/2428对于采用蜗轮蜗杆曳引机的电梯，由于蜗轮蜗杆的正向（空载下 行，电机通过机械机构拖动电梯负载）与反向（空载上行，电梯负载 通过机械机构拖动电机）传动效率相差较大，不适用“功率-速度无载 动态解析法”。 本仪器扩展了适用于蜗轮蜗杆曳引机电梯平衡系数检测功能，可 选用“一次加载测试法模式”进行检测。其采用的计算公式如下：5. 5. 存在的问题与对策存在的问题与对策2014/12/2429一次加载测试法模式一次加载测试法模式结束语结束语2014/12/2430由于传统的“电流-负荷曲线图”平衡系数检测方法费事费力，致使“漏检验”、“假检验”时有发生。据国家电梯中心近日对400部老旧电梯技术状况抽查统计分析，有208部电梯平衡系数检测不合格，占抽查总数的52%，其中部