电梯平衡系数的电流法自动检测系统设计.pdf

电梯篇26电梯平衡系数的电流法自动检测系统设计石 娇 赵庆新（河北省特种设备监督检验研究院邯郸分院 邯郸 056011）摘 要：本文设计了一种电流法自动检测电梯平衡系数的方法和系统。原理为：在轿厢与对重位置相对水平后，轿厢顶部放置的便携式无线传感器实时发送无线信号给手持终端，终端记录此时钳形电流互感器的输出信号经过数据处理后得到的瞬时有效电流值，并自动在终端屏幕上绘制电流-负荷曲线，自动计算交点位置。该方法减小了现有人工检测方法的位置误差、时间误差以及仪表误差，提高了检测数据的准确度。关键词：电梯平衡系数 电流法 自动检测系统Design of an Automatic Detection System for Elevator Balance Coefficient Using Current MethodShi Jiao Zhao Qingxin(Hebei Special Equipment Supervision and Inspection Institute,Handan Branch Handan 056011)Abstract In this paper,a method and system of automatic detection of elevator balance coefficient by current method are designed.The principle is as follows:after the car is relative to the counterweight position,the portable wireless sensor placed on the top of the car sends wireless signals to the handheld terminal in real time,and the terminal records the instantaneous effective current value obtained after data processing of the output signal of the clamp current transformer at this time,and automatically draws the current-load curve on the terminal screen,and automatically calculates the intersection position.This method reduces the position error,time error and instrument error of the existing manual detection methods,and improves the accuracy of the detection data.Keywords Elevator balance coefficient Current method Automatic detection system中图分类号：X924.2 文献标志码：B文章编号：1673-257X(2023)S1-0026-03 DOI:10.3969/j.issn.1673-257X.2023.S1.007作者简介：石娇（1988 )，女，硕士，工程师，从事特种设备检验检测工作。通讯作者：石娇，E-mail:。（收稿日期：2023-04-07）根据 TSG T70012023电梯监督检验和定期检验规则，曳引电梯的平衡系数应当在 0.40 0.50之间,其试验方法为：轿厢分别装载额定载重量的30%、40%、45%、50%、60%进行上、下行全程运行，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、下行运行曲线的交点确定平衡系数。这种方法称为电流法，是电梯监督检验时最常使用的方法1-5。在实际检验过程中，电流法的具体操作过程为：检验人员将钳形电流表夹在电动机电源输入端，观察电梯外呼面板上的楼层显示，当电梯运行到中间楼层，认为轿厢和对重运行到同一水平位置时，立刻按下钳形电流表的 hold 键，表的数值不再变化，记录该数值；当所有试验数据都记录完毕后，在检验记录本上绘制电流-负荷曲线，观察其曲线交点是否落在0.400.50之间。这种方法要求的“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”这一点较难做到，因此存在一定的误差，主要体现在：1）位置误差。人通过电梯面板上的楼层显示判断电梯与轿厢位置会产生误差，多数电梯运行速度在 1.0 1.75 m/s 之间，人的反应速度稍差一点就会有很大的位置偏差。2）时间误差。人通过视觉判断电梯到位再用手按下钳形电流表的 hold 键的过程，大约需要 0.5 s，这期间运动的轿厢已经移动至少 0.5 m 的距离。3）仪表误差。钳形电流表的数字刷新频率为 2 4 Hz，最快 第 39 卷 增刊 1 电梯篇270.25 s 更新一个数值，这期间运动的轿厢已经移动至少 0.25 m 的距离。针对上述问题，本文提出一种高精度电流法电梯平衡系数检验自动检测系统。其原理为：在轿厢顶部放置的便携式无线传感器感应到轿厢与对重位置相对水平后发送无线信号给手持终端，终端记录此时钳形电流互感器的输出信号经过数据处理电路后得到的瞬时有效电流值，并自动在终端屏幕上绘制电流-负荷曲线，自动计算交点位置。1 系统工作原理1.1 系统组成本文所提出的系统由 4 部分组成（如图 1 所示）：钳形电流互感器、信号处理电路、手持终端、无线位置触发装置。图 1 系统组成?1.2 工作原理第一步，在轿厢顶部放置便携式无线位置触发装置，该装置采用激光测距原理，发出的激光垂直指向井道臂。当轿厢下行时，距离由大突然变小视为对重出现在同一水平位置；当轿厢上行时，距离由小突然变大视为对重出现在同一水平位置。第二步，在手持终端的触摸屏上点选要测量的点。触摸屏的软件界面是一个电流-载荷曲线图，横坐标为载荷重量，纵坐标为电流值。通过选择测量点，使手持终端得到电梯运行方向和载荷的信息。第三步，通过电梯外呼面板上的选层按钮呼叫电梯运行。当对重经过无线触发装置的激光时，距离值会发生变化，此时该装置发送触发信号给手持终端。电梯上行过程中，距离由小变大时触发；电梯下行过程中，距离由大变小时触发。第四步，手持终端收到触发信号，同时读取此时钳形电流互感器的输出信号经过数据处理电路后得到的瞬时有效电流值，并自动在终端屏幕上绘制电流-负荷曲线。当所有测量点都完成电流值采集后，手持终端软件将自动绘制曲线，并计算交点位置，判断其是否在0.40 0.50 之间，如果超过范围则报警。2 系统软硬件设计2.1 钳形电流互感器钳形交流电流互感器采用广州市某电子科技有限公司的 ETCR008。该传感器的量程为 0.00 mA30 A（AC），分辨力为 0.01 mA（AC），精度等级为 0.5。该互感器的输入信号（被测电流有效值）与输出信号（电压值）呈线性关系，当被测电流的瞬时值为 1 A 时，输出信号为 0.1 V。2.2 信号处理电路交流互感器输出 50 Hz 的交流电压信号，经信号处理电路处理得到该交流信号的有效值。其核心器件为美国 AD 公司(Analog Devices,亚德诺半导体)的AD637有效值转换芯片，它是一款高精度RMS-DC（均方根-直流）转换器，可以将输入端的任意复杂波形的交流电压信号转换为直流电压信号，该直流电压信号等值于输入交流电压信号的有效值，转换的精度在0.4以内。因此，通过该电路可以得到电梯曳引电机工作电流的连续、实时的有效值，克服了通用钳形电流表每秒只能更新 2 3 个数据的缺点，提高了测量精度。2.3 无线位置触发装置无线位置触发装置放置在轿厢顶部，自带电池独立工作，采用激光测距原理，当其感应到对重时，发送信号给手持终端。其组成部分包括激光测距传感器、433M 无线发射模块和 stm32 微处理器。无线触发装置原理如图 2 所示。激光测距传感器采用深圳某智能科技有限公司生产的 WT53R，其测量范围可达 4 m，数据更新速度为电梯篇2820 Hz，精度为 3%，可通过 485 总线传输数据。stm32 微处理器通过 485 串口接收激光测距传感器的数据，实时判断是否达到触发点，并通过 433M发射模块发出触发信号。433M无线通信模块信号强，传输距离达1 000 m、穿透、绕射能力强，传输过程衰减减小，适合电梯井道中使用。图 2 无线触发装置原理图?433M?stm32?2.4 手持终端手持终端的作用为接收无线位置传感器的信号，同时采集此刻钳形电流互感器的数值，从而绘制电流-负载曲线。采用 7100-L 型工业级数据收发采集传输终端，支持 433M 无线通信，Android5.1 操作系统，可以运行笔者单位定制的软件。软件界面如图 3 所示。图 3 软件界面该软件界面是一个电流-负载曲线图，横坐标为载荷重量，纵坐标为电流值。每次电梯运行前要先在软件界面上点选要测量的点，使手持终端得到电梯运行方向和载荷的信息。当所有测量点都完成电流值采集后，手持终端软件将自动绘制曲线，并计算交点位置，判断其是否在0.40 0.50 之间，如果超过范围则报警。通常，交点采用近似计算的方法如下：设 40%负载时，上行电流为 S4，下行电流为 X4；50%负载时，上行电流为 S5，下行电流为 X5。则平衡系数用式（1）表示。(1)k=.+0 40 1444455XSXSSX?.3 试验效果分析对同一电梯进行3次试验，测得的平衡系数见表1。从表 1 中数据可见：该系统测量数据的重复性、精确性较高。同时，与采用普通钳形电流表检测方法相比，其优点在于：精确感知轿厢与对重的平衡位置；无延时地采集电流变化瞬时值；自动绘制电流-负载曲线，自动计算曲线交点，计算误差小，大大消除了目前电流法平衡系数检测工作中的误差。试验序号载荷/%上行/A下行/A平衡系数1401.34.50.46503.92.12401.44.70.45503.82.03401.24.40.47503.82.2表 1 平衡系数试验4 结束语本文设计的电梯平衡系数的电流法自动检测系统，减小了现有人工检测方法的位置误差、时间误差以及仪表误差，能够排除人的因素，提高检测数据的准确度。参考文献1 TSG T70012023 电梯监督检验和定期检验规则S.2 GB/T 75882020 电梯制造与安装安全规范 S.3 孙斌.测量电梯平衡系数的电流法分析与相关问题探讨 J.中国电梯,2022,33(07):34-38+47.4 陈颖,周叶平，陈星斌，等.曳引驱动电梯平衡系数测试方法综述 J.机电工程技术,2020,49(11):27-28.5 张雪辉.对电梯平衡系数检测的探讨 J.机械工程与自动化,2020(01):146-147+149.