摘要

在經濟高速發展的今天，電梯作為特種設備已經成為一種人們日常生活中的必備品。面對當前嚴峻的電梯安全形勢，針對如何判斷新、老電梯是否依舊滿足運行要求等問題，正在成為社會關注的熱點話題；為保證電梯的穩定運行，現行的電梯檢測規則中對電梯定期檢測進行了詳細的描述，但由于檢測方法在實施、應對不同工況環境下存在太多不確定因素，將嚴重影響檢測結果，本文通過對曳引驅動電梯制動能力的檢測著手，研究、開發了一種快捷準確的電梯制動能力的方法和實施方案。

關鍵詞：電梯；制動能力檢驗；應對方案

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電梯制動能力檢測的理論基礎

1.1 電梯檢測中涉及的相關文件與方法

（1）制動能力：制動器動作使以某一速度垂直運行的電梯轎廂制停的能力。
（2）制動過程：制動器動作使以某一速度垂直運行的電梯轎廂制停的過程。
（3）制動距離：電梯轎廂在制動過程中垂直移動的距離。
（4）制動減速度：電梯轎廂在制動過程中垂直移動速度降低的速率。

但現實狀態下，在進行電梯定期檢測中按照既定標準方案，在除2名檢測人員外，還需要多名砝碼搬運人員，整個檢測過程變得較為繁瑣；依據曳引式電梯的工作原理，當平衡系數為0.4-0.5時，空載上行工況與滿載下行工況等效，對制動器的制動力要求相當。通過空載上行工況的制動試驗，也可以間接地檢查電梯滿載的制動能力。

所以，對于平衡系數不是0.4-0.5的曳引式電梯或強制驅動式電梯，應用電梯檢規的加載下行制動試驗比較可靠；對于平衡系數為0.4-0.5的曳引式電梯，采用空載上行制停試驗比較便捷，因為電梯無需加載，省時省力。

1.2電梯檢測的試驗數據分析

為了驗證電梯制動能力試驗方法的有效性及其技術特征，對運行268部電梯分別進行了“125%額定載荷下行制動試驗”、“100%額定載荷下行制動試驗”和“空載上行制動試驗”，試驗數據匯總表（節錄）和試驗數據分析圖如下：

                           試驗數據匯總表（節錄）

試驗比對結論：

根據數據的反應情況可以看出，3種方法都可以對電梯的制動能力進行有效的檢查和判斷；同一電梯“125%額定荷載下行制動試驗”的制動距離最大，依次是“100%額定載荷下行制動試驗”距離，“空載上行制動試驗”距離；三者的比值，約為1:(0.9-0.78):(0.8-0.4)；三種試驗方法都可以通過制動距離數據可以判斷制動能力大小；“空載上行制動試驗”無需加載負荷，檢測相對快捷，推薦在電梯定期檢測和電梯維保中施行。以下是實施的兩種不同方式：

方法1--制動距離法；
制動距離法是用制動過程中電梯轎廂的垂直移動距離來衡量電梯制動能力。

方法2--制動減速度法；
制動減速度法是用制動過程中的平均制動減速度來衡量電梯制動能力。

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針對檢測條件的應對方案

在實際的檢測過程中，由于電梯的實際工況較為復雜，為方便快捷的進行電梯檢測，依據“空載上行制動試驗檢測方法”提出下面的解決方案：

2.1 鋼絲繩檢測方式解決方案

利用光電編碼器的工作原理，編碼器通過一個固定周長的轉動輪連接被檢測電梯的鋼絲繩，在進行檢測時，使電梯鋼絲繩帶動編碼器轉動，通過光電編碼器提供的脈沖信號作為采集的信息量計算當前電梯的移動距離，進而達到檢測的目的；輸入編碼器與鋼絲繩接觸軸的直徑，記為r；在單片機發出電梯停止指令后，繼續計數直到鋼絲繩完全靜止，設此時的計數值為n。鋼絲繩制動距離計算公式為：

式中：

G……………為鋼絲繩制動距離；

n……………為脈沖計量個數；

r……………為編碼器軸直徑；

B……………為編碼器分辨率；

C……………每脈沖代表值。

2.2 轉動軸檢測方式解決方案

采用轉動軸方式進行檢測的情況主要是集中在電梯鋼絲繩被包裹難以進行檢測的情況下進行，通過連接電梯曳引輪的中心軸間距進行電梯檢測的手段：

按照上圖所示建立具體的數學模型：

利用“空載上行制動試驗”方法，在開始電梯檢測時，總是記錄關電編碼器在檢測過程中的脈沖數，最后通過公式計算行程數，下面為電梯制動距離的計算公式：

式中：

R……………為曳引輪轉過的圈數；

S……………為電梯制動距離；

B……………為編碼器分辨率；

M……………為齒輪箱變比；

N……………為曳引比；

D……………為曳引輪直徑；

I……………采集的總脈沖數。

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檢測制動能力的實施方案

3.1 對光電編碼脈沖信號的采集與使用

本系統采用增量式光電編碼器提供最高1000P/r（每圈輸出脈沖數）的輸出能力和A、B、Z三種不同的脈沖信號，其中信號A和信號B之間在相位上存在偏差90°的關系，碼盤還提供信號Z用于解釋方向；通過分析進行以下推導：

->利用相位角度判斷轉動方向：

在單個脈沖周期(T=360°)中,根據設備特性可知，以信號A單周期為基準，可得在信號A由低電平轉變為高電平時，信號B已經處于高電平狀態，在這種狀態下，可以確定信號A始終處于超前信號B的狀態下，人為定義當前狀態為正轉，反之為反轉；通過這種方法聯系Z軸提供的方向電平，總能準確的判斷當前設備所處的旋轉方向，下面是脈沖的實際測試結果：

->利用正交解碼提高分辨能力：

如中所示，通過分析信號A和信號B在設備旋轉過程中的相位角關系，可以得到4個不同的數據組合：

通過檢查信號A、信號B之間的脈沖交集，將原來每周期兩次的計數增加一倍，實現計數數量的增加。

3.2 波形修復防止信號失真

在高速脈沖信號的采集中，由于信號的頻率高，采集時要求的實時性要求，輸入信號的波形純正平滑，在設計采集電路中加入隔離整形電路如下：

當信號A和信號B經過集成電路CD4069轉換，完成信號電平的轉換，并利用電容C1和鉭電容CT1對進入的電源電源進行濾波，去除干擾；在未被使用的引腳上通過電阻R11、R12、R13、R14對引腳電平進行拉低，防止在未使用的情況下，使電路中摻入干擾信號影響采集數據的正確性；

經過調整后呈現的規整脈沖：

3.3 電梯制動能力檢測儀機械連接部分的研究

在進行電梯制動能力檢測時，由于需將采集設備與電梯的轉動部件作切面連接，所以在進行設計時，需要滿足摩擦、轉速和扭矩三方面要求：

通過圖中所示，在解決轉速問題中，機械設計上采用了有缺角的設計，用于固定在運動中的轉輪可能會出現的移位問題；

通過圖中所示，在解決轉矩問題方面，采用了鋼性連接的的組合方式，用于在檢測過程中，高速運行的電梯活動件對于檢測設備產生的延遲動作問題；

通過圖中所示，由于需要采集運動的設備，增加的設備表面的耐磨度和摩擦力顯得較為突出；在圖中，將設備轉輪采用防滑膠帶處理，用于解決在長時間相對摩擦過程中對轉輪和鋼絲繩的傷害；在機械設計中對于輔助輪的加入，大大提高轉動輪與鋼絲繩的加緊力及增加了兩者的摩擦力，減少了在運動過程中的采集丟失問題；

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檢測方案的實施與應用

根據《曳引驅動電梯制動能力快捷檢驗方法》的相關描述，完成曳引式制動能力檢測儀BC100的總體方案設計，下面是測試報告：

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研究總結

基于“空載上行制動試驗”的電梯制動能力檢測方法，通過理論論述和實驗檢驗兩方面的驗證。在電梯的定期檢驗中，平衡系數在0.4-0.5之間的電梯，“空載上行制停試驗”與“滿載下行制停試驗”得到相近的檢測效果，都可以很好的驗證當前電梯的制動能力情況，并且由于“空載上行制停試驗”免去了搬運砝碼的過程，大大簡化了試驗過程，提高了工作效率，并通過合理的實施方案減少在檢測過程中的誤差，提高了檢測精度，保證了檢測結果的真實可靠。同時，通過本次針對“電梯制動能力檢測的研究”發現，對于平衡系數不在0.4-0.5這一區間的電梯，為保證檢測結果的可靠性，“125%額載下行制停試驗”是非常有必要在電梯日常檢測進行實施的。

 

依據以上結論，以及應對方案在實際方案的實施情況，我們設計并完成了制動距離檢測儀設備，該設備將分辨能力為0.1mm，并在設備中集成檢測標準規則文件。通過實際應用能夠很好的完成電梯制動能力的檢測，推薦在舊梯維保和新梯檢測中使用。

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曳引式制動能力檢測儀BC100