电梯限速器设计与检验

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摘要: 电梯作为高层建筑重要的运输工具, 要频繁运载乘客和货物。为了保证乘客和货物及电梯设备的运行安全, 电梯的设计要有足够的安全性, 这就需要限速器。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。本文主要分析了电梯限速器检验总体方案设计相关问题。

关键词: 电梯； 限速器； 检测；设计

Abstract: The elevator high-rise buildings as a means of transport is important, frequently to carry passengers and cargo. In order to ensure the safe operation of passenger and freight elevators and elevator apparatus, the design must have adequate security, which requires the governor. The speed limiter is an important safety component of the elevator, when the car overspeed operation to achieve the specified speed range, by the governor to action, after starting safety clamp, the clamp on the guide rail car, so as to realize the reliable security protection. This paper mainly analyses the overall scheme of the elevator overspeed governor test design related issues.

Keywords: elevator speed limiter; detection; design;

中图分类号：TE271

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。根据国家质检总局《电梯监督检验规程》规定, 电梯限速器每使用两年应检验一次, 其动作速度应符合标准规定。电梯限速器检测仪就是通过对限速器的一些数据的测量和处理, 从而检测出限速器是否具有安全性, 是否合格。目前国内各种检测设备很多, 一些仪器结构较为复杂, 主要用于限速器出厂检测。现场使用的检测仪虽然操作较为方便, 但存在着检验精度不高,一些必要的参数需要现场测量且不方便、不准确。所以, 开发一种适合于检验检测现场、测量精度高、操作方便的限速器检验装置就显得很有必要。

1 传统检验方法

国内比较传统的限速器检测方法都是采用测量限速器轮的底圆直径、钢丝绳的半径, 再将这两个测量结果相加, 从而得到限速器轮的节圆直径, 再通过一些方法计算出限速器角速度, 用角速度与上述节圆直径相乘, 算出节圆线速度, 进而检测出限速器是否合格。但是在检测过程中, 由于现场检测空间不大, 测量误差较大, 一般测量限速器轮底圆直径难度比较大, 而且一些传统方法很难测量准确, 整个检测过程较复杂, 测试精度较低, 由此给检测工作带来不便。另外一些检测方法大致相同, 检测时需要确定限速器轮的节圆周长。这是一项关键参数, 其测量误差直接影响限速器检测精度, 为此人们做过很多尝试, 比如用细线测量绳槽周长, 再加钢丝绳周长, 作为限速器节圆周长。但通常其测量结果不够精确, 如果用盒尺直接测量钢丝绳垂直两端的距离,现场操作不便, 而且两个垂直端不一定平行, 存在较大误差。为此, 开发一种不需测量限速器轮的各项直径就能解决问题的新型检测方法, 对于整个电梯限速器检测领域非常重要。

2 测量原理与结构设计

本设计开发的电梯限速器检测仪是专门针对上述传统限速器检测方法中存在的这些缺陷并且根据目前电梯检测领域的实际需要而设计的电梯限速器专用检测设备。包括一个高速直流电机驱动装置,其端部外伸一个橡胶轮, 与限速器轮缘底圆接触, 依靠橡胶轮与限速器底圆的摩擦力来驱动限速器轮的转动。另外还有两个测速器, 端部分别外伸两个钢轮, 钢轮直径精确, 并且分别与限速器轮缘外圆和底圆接触, 用来测量限速器轮的外圆线速度V1 以及限速器轮底圆线速度V3 。电机驱动装置和测速器由电缆与一个限速器测试仪相连接。测试仪用来对测速器送来的参数进行数据处理和计算, 结果由测试仪上的显示器输出。本测量仪器最大特点是检测人员无需测量限速器轮缘直径, 仅需测量限速器上的钢丝绳直径和轮槽深, 测出限速器轮上的外圆和底圆线速度, 再应用公式:

( 1)

计算出限速器轮节圆线速度。上式中, d 为钢丝绳直径, mm； 为限速器轮的槽深, mm； V2 为限速器轮节圆线速度, mm/ s； V 3 为限速器轮底圆线速度,mm/ s； V1 为限速器轮外圆线速度, mm/ s。检测人员根据节圆线速度进而检验电梯限速器的性能是否合格, 较传统检测方法, 本设计方案大大缩短了测量时间,而且应用非常方便、准确。由于本设计仪器的特点为便携式, 避免了电梯限速器的结构及机房空间的限制, 省时省力。所需测量结果由LCD 显示屏直接给出, 方便快捷, 提高工作效率, 且检测结果准确。

图1 限速器轮参数示意图

公式推导如下:

3 􀀁 检验过程

在检验时, 将安装在托架上的两个测速器和一个直流电机驱动器用电缆分别与检测仪表连接好,接通电源。然后拆去缠绕在限速器轮缘上的钢丝绳, 用游标卡尺等测量工具测量钢丝绳直径d 和限速器轮缘深度, 即轮槽深。将这两个测量好的数据输入测试仪表中, 检测人员手持装有两个测速器和一个直流电机驱动器的托架。其中, 电机驱动装置的端部外伸一个橡胶轮, 当橡胶轮与限速器轮缘底圆接触时, 依靠摩擦力带动限速器轮转动。两个测速器端部分别外伸一个钢轮, 这两个钢轮刚性较好, 直径精确。测量时, 分别将两个测速器钢轮与限速器轮外圆、底圆接触, 与此同时将电机驱动装置端部的橡胶轮与限速器轮底圆接触, 带动限速器轮转动, 同时带动两个测速器同步转动。电机驱动装置带有调速功能, 并且最高转数可达6 500 r/ min。测速器在转动中不断发出测量脉冲, 传送给检测仪表,检测仪表将这些测量脉冲进行计算处理, 得到每一时刻限速器轮缘外圆和底圆的线速度V1、V3 , 并在测试仪表的LCD 显示屏上显示出来。

手动调节电机转速, 缓慢加速, 带动限速器轮加速转动。当限速器轮转动速度达到规定的电气速度时, 安装在限速器上的机械装置发出一个电气信号给检测仪表。检测仪表按照此刻测速器传送来的测量脉冲计算出在此时刻限速器外圆和底圆的线速度V1、V3。根据公式( 11) 计算出此刻限速器轮节圆线速度。这个线速度作为电气速度成为检验员检验限速器是否合格的一个依据。限速器轮继续随着电机驱动器匀加速转动, 当其速度达到规定的机械速度时, 限速器的机械装置发出一个脉冲信号并传送给检测仪表, 与此同时这个机械装置动作, 将高速转动中的限速器轮抱死, 强制其停止转动以保证电梯轿厢的安全。此刻检测仪表接收到限速器发来的脉冲信号, 马上采用此时刻测速器发来的测量数据, 根据这些数据及其测速器端部钢轮的直径计算出这一时刻限速器轮的底圆和外圆线速度V 3、V1 。利用获得的这两个参数和检测前所测量的钢丝绳直径d 、限速器轮槽深􀀁, 检测仪表将继续采用特定公式( 11)计算出机械装置抱死限速器轮这一时刻限速器轮的节圆线速度, 并将这个节圆线速度在显示器上输出。检测人员同样利用这个参数作为判别限速器是否合格的依据。至此, 检测人员已经获得两个重要数据,分别是当限速器轮转至一个速度值时限速器轮节圆线速度, 即电气速度。以及当限速器轮转至其另一个速度值即限速器机械装置将限速器轮抱死这一时刻限速器轮的节圆线速度, 即机械速度。获得了这两个时刻的节圆线速度, 检测人员可以判断此限速器是否合格, 检测过程结束。

4 􀀁 电梯限速器速度测控系统

本设计中的限速器检测仪由一个电梯限速器速度测控系统控制, 它是一个能够实现对电梯限速器的限速功能的完好性进行检验的测控系统。主要功能包括:

1) 采用高速直流电机驱动限速器转盘运转, 最高转速可达6 500 r/ min。

2) 检测时可以实现对限速器的电气转速测量和机械转速测量。

3) 可以实现多次测量结果掉电保持功能。

4) 本设计中的限速器速度测控系统采用界面更为友好的人机交互系统[8] 。

5) 采用USB 通信接口, 方便数据的上传。

5 􀀁 结束语

整个设计装置具有体积小、操作简便、可靠性好、检测时间短、输出数据稳定性高、调速均匀等特点。通过一个公式的引入, 解决了传统检测限速器方法中测量限速器底圆直径难度大、测量精度低、检测结果不准确等问题。另外便携式的特点更加突出了本检测装置的实际价值, 尤其是对需要经常用于电梯限速器校验的机构, 如果使用传统有试验台的检测装置则只能将电梯停下来, 把限速器单独拆下后再拿到试验台上进行测试, 这样就势必影响到用户的正常使用。对此, 本设计开发的检验设备, 可以对限速器进行现场检验。这一特定公式的巧妙引入使得检测人员无需测量限速器轮缘直径, 大大简化了传统检测过程, 而且本设计中的检测装置具有可靠性高, 调速均匀、输出数据稳定性高、检测时间短、误差小等特点, 是目前电梯检测领域的发展方向。

参考文献

[1] 顾群,刘晓君.限速器的校验两题[J] .中国电梯, 2004,15( 24) : 36- 36.

[2] 张学锋,苏兰涛.电梯限速器检测[J] .中国电梯, 2003,14( 22) : 15- 16.

[3] 陈春潮. 电梯限速器现场检测核验方法与技术处理[ J] . 中国特种设备安全, 2009( 4) : 22- 24.