电梯限速器检验总体方案设计及原理

2022-09-10

目前国家对于新制限速器的进出厂检验, 在用限速器的定期现场检验以及生产厂家限速器的定期型式实验均有明确的规定。根据我国的现状, 目前在用限速器的定期现场检验主要采用便携式现场检测仪器;而限速器的进出厂检验和型式实验均采用固定式检测装置进行测试。但目前通用的固定式检测装置和便携式仪器相比, 在检测方法、精度、功能以及检测手段上与便携式仪器类似, 未能充分发挥固定式检测装置的优势。本文主要分析了电梯限速器检验总体方案设计相关问题。

1 限速器检测试验方法

限速器是一种限制轿厢速度的装置, 它只有与安全钳联动, 才能起到安全作用。当轿厢超速达到限速器限定速度, 限速器便停止运转, 由其带动钢丝绳, 借助安全钳联动机构, 使电梯制停, 充分保证电梯的安全。目前市场上常用的限速器主要有两种:离心型和共振型。离心型是通过离心力与转动速度之间的关系设计的, 当电梯的运行速度到达事先设定的速度时, 绳轮上的离心甩锤就会甩到足以触发限速器的位置, 使限速器动作, 从而实现速度监控。共振型限速器是利用共振时振幅最大的原理设计的, 当限速器绳轮转动频率达到振动块的固有频率时发生共振, 使限速器动作, 从而实现速度监控[2]。

2 总体方案设计

根据要求本实验平台要求能测试机械动作速度 (m/s) , 电气动作速度 (m/s) 以及限速器动作时所产生的限速器绳的张紧力的预期值 (N) 。

具体方案如下:采用变频调速驱动技术, 高精度光电编码器直接采集限速器轮盘的旋转线速度, 数据通过USB接口在计算机上显示并进行分析处理及数据库管理和打印, 同时增加了限速器钢丝绳张紧力的测试。设计拟由六大部分组成:变频调速驱动系统、光电编码传感器、压力传感器、测试台机械装置、数据采集控制器和计算机。

限速器轮盘旋转线速度采用高精度光电编码传感器进行直接检测, 要求速度测量分辨率达到0.001m/s, 保证转速测量准确度达到1% (速度在l兆及以上时) 。数据采集控制器拟考虑采用嵌入式单片机系统, 在测量限速器的动作速度时, 将采集到的光电编码传感器信号通过USB口传送给计算机, 并接受计算机传来的控制信号来对变频调速驱动系统进行实时控制。限速器额定速度、限速器轮盘外缘半径与节圆半径差等参数可通过计算机键盘直接输入, 计算机接收到速度信号后即在屏幕上实时显示并对数据进行存储和数据库管理, 同时对数据进行分析处理, 向数据采集控制器发出控制信号。

速度测定的过程如下:电机驱动限速器转动, 速度不断增大, 当速度达到一定值后, 由于离心力的作用, 限速器上的甩锤将会先碰到电气开关, 这时得到速度就是电气动作速度, 当速度继续增大时, 甩锤带动夹紧装置卡在限速器的棘轮上, 停止旋转这个过程中的最大速度就是机械动作速度。

在测量限速器钢丝绳的静态张力时, 在限速器测试台面的下方安装压力传感器, 钢丝绳经过限速器轮, 绕过张紧轮到达靠近底座的手柄轮, 并张紧闭合。手柄轮是一个大小轮盘, 以便在转动手柄时 (脚踏或手动) 省力。人为将限速器动作, 启动测试装置, 然后人工转动手柄并开始测试, 数据采集控制器将采集到的压力值推算出钢丝绳的张力后, 将数据发送到计算机。用力转动手柄, 在限速器脱钩、钢丝绳松动的那一瞬时, 数据采集控制器采集到钢丝绳的最大张力, 同时计算机记录下张力变化的动态波形。

3 改进的方面思考

3.1 看门狗电路的引入

看门狗定时器, 实质上是一个监视定时器, 它的定时时间是固定不变的, 一旦定时时间到, 产生中断或产生溢出脉冲, 使系统复位。在正常运行时, 如果在小于定时时间间隔内对其进行刷新 (即重置定时器, 称为喂狗) , 定时器处于不断的重新定时过程, 就不会产生中断或溢出脉冲, 利用这一原理给单片机加一看门狗电路, 在执行程序中在小于定时时间间隔内对其进行重置。而当程序因干扰而跑飞时, 因没能执行正常的程序而不能在小于定时时间内对其刷新。当定时时间到, 定时器产生中断, 在中断程序中使其返回到起始程序, 或利用溢出产生的脉冲控制单片机复位。

系统设计初期未加入看门狗电路, 为加强系统的可靠性, 在后续的设计中将尝试加入相关电路以将强系统的可靠性。

3.2“虚拟仪器”方向转变的探讨

虚拟仪器技术开发测试系统改变了传统的测试仪器的设计方式, 它以软件设计为核心, 充分利用计算机系统的强大功能在数据采集, 显示, 处理, 存储等方面具有传统测试仪器无法比拟的优越性。

我们可以将电梯限速器测试设计成一个虚拟系统, 完成电梯限速器相关参数的测试、数据的处理、结果分析与数据的存储和传输。系统设计的关键在于信号的采集与数据处理。其中信号采集通道有电梯限速器的动作速度、电器开关的动作速度、两路压力传感器测试通道。根据虚拟仪器的思想, 限速器各个参数的测试可以通过各自的测试通道完成。其中的传感器、信号调理模块、数据采集卡组成硬件通道, 解决信号的输入问题。应用软件在屏幕上模拟测量仪器的显示面板, 通过显示面板上的空间完成测试仪器的各项功能。

可以看出用单片机设计传统的测试电路开发周期长, 而虚拟仪器可以缩短开发周期, 另外省级比较方便, 可需要添加有关传感器和改动应用软件就可以, 因此是否需要使用虚拟仪器方式设计还是使用传统的测试仪器的设计就要具体情况而定。

4 结语

随着传感技术和智能检测技术的进一步发展, 以及虚拟仪器的出现, 电梯检测技术呈现了如下发展特点:光机电一体化检测技术的进一步融合;多功能复合:将多种参数的测试复合在一个平台下。如建立电梯综合测试系统, 同时测试电梯速度、加速度、振动、噪声、温度等等;采用多传感器检测, 利用信息融合实时进行综合判断:利用多传感器融合技术, 可以做到实时检测电梯运行状况。结合专家系统, 可以准确预测电梯运行状态与故障, 及时找出故障所在计算机全面参与整个检测系统的调试、控制和数据的分析、处理及管理;传统仪器与虚拟仪器互相结合, 小波分析、数据建模等等。

摘要：限速器是电梯的一个重要安全部件, 当轿厢超速运行达到规定的速度范围后, 由限速器先动作, 后启动安全钳, 把轿厢夹紧在导轨上, 从而实现可靠的安全保护。本文主要讨论了限速器检测试验方法, 以及在此基础上对于总体方案设计与改进方面的讨论, 指出电梯限速器检验的发展趋势特点。

关键词：电梯限速器,安全检验,总体设计,设计方案,虚拟仪器