CN105236223B - 惯量测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种惯量测量系统及方法，惯量测量方法包括：测量轿厢的溜车加速度a和测量曳引机的静止转矩M，通过轿厢溜车加速度和曳引机转矩获得电梯惯量I；其中，在制动器松开、曳引机不施加转矩的状态下，使轿厢自由下落为溜车状态，获取轿厢的溜车加速度；在制动器松开、轿厢静止的状态下，获取曳引机的静止转矩。根据以上计算得到的电梯惯量，充分考虑电梯相关结构、零件在实际运行中的影响，获得的电梯惯量精确可靠，可为电梯速度控制参数优化提供依据，亦可检验现场电梯的机械配置情况。

Description

惯量测量系统及方法

技术领域

本发明属于电梯、提升机领域，具体涉及一种惯量测量系统及方法。

背景技术

电梯的控制、运行需要考虑电梯惯量，传统的电梯惯量的获得，是通过对电梯各部件的质量标称值计算得到。然而，电梯机械部件数量成百上千，因而导致机械惯量的计算复杂，且准确性低，加上部件的质量标称值与部件真实质量存在公差，因而这种计算结果误差很大，不能很好地指导电梯速度控制参数的优化，也不能借此检验电梯的现场配置问题。另外，由于某些情况下电梯用户会对装饰重作修改，因而对电梯机械惯量的准确获得带来了更大的难度。因此，对于现场电梯惯量的准确测量，尤为困难。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种惯量测量系统及方法，方便、准确地测量电梯惯量。

其技术方案如下：

一种惯量测量方法，包括：测量轿厢的溜车加速度a和测量曳引机的静止转矩M，通过轿厢溜车加速度和曳引机转矩获得电梯惯量I；其中，在制动器松开、曳引机不施加转矩的状态下，使轿厢自由下落为溜车状态，获取轿厢的溜车加速度；在制动器松开、轿厢静止的状态下，获取曳引机的静止转矩。

在其中一个实施例中，包括步骤：制动控制单元控制所述制动器使其松开，驱动控制单元控制曳引机使其不施加转矩，使所述轿厢进入所述溜车状态，获取所述溜车加速度；制动控制单元控制所述制动器使其松开，驱动控制单元控制曳引机施加反向转矩，使轿厢从所述溜车状态至静止状态，获取所述静止转矩；获取所述溜车加速度、获取所述静止转矩后，制动控制单元控制所述制动器使其抱紧。

在其中一个实施例中，待所述轿厢进入溜车状态并且溜车平稳后，再检测所述溜车加速度。

在其中一个实施例中，在所述曳引机的转轴处设置转动传感器，检测所述曳引机的转速，根据所述曳引机的转速获得所述轿厢的位移数据，对所述位移数据进行二次微分获得所述轿厢的所述溜车加速度；或者，在所述轿厢或对重上设置速度传感器，所述速度传感器检测获得所述轿厢的速度数据，对所述速度数据进行微分获得所述轿厢的所述溜车加速度；或者，在所述轿厢或对重上设置加速度传感器，所述加速度传感器检测获得所述溜车加速度。

在其中一个实施例中，所述曳引机采用变频器驱动，通过所述变频器输出的电流获得所述静止转矩。

在其中一个实施例中，根据权利要求1至4任一所述的惯量测量方法，其特征在于，根据权利要求1所述的惯量测量方法，其特征在于，电梯惯量I、轿厢的溜车加速度a、曳引机的静止转矩M满足：

其中，g为电梯所在地重力加速度；

k为电梯的吊挂比，即曳引机的线速度与轿厢的速度的比值；

R为曳引机牵引轿厢的绳轮的直径。

一种惯量测量系统，包括：控制器，所述控制器与电梯的制动器、曳引机分别对接，所述控制器用于控制制动器、曳引机的工作状态；加速度检测单元，所述加速度检测单元与轿厢或对重或曳引机对接，用于检测在制动器松开、曳引机不施加转矩时轿厢溜车状态下的溜车加速度；

转矩检测单元，所述转矩检测单元与所述曳引机或所述控制器对接，用于检测在制动器松开、轿厢静止状态下曳引机的静止转矩；

惯量计算单元，所述加速度检测单元与所述转矩检测单元分别和所述惯量计算单元对接；其中，所述加速度检测单元将所述溜车加速度发送给所述惯量计算单元，所述转矩检测单元将所述静止转矩发送给所述惯量计算单元，所述惯量计算单元根据所述溜车加速度和所述静止转矩计算得电梯惯量。

在其中一个实施例中，所述控制器包括电梯控制系统、制动控制单元、变频驱动单元；其中，所述电梯控制系统分别与所述制动控制单元、所述变频驱动单元信号对接，所述制动控制单元与所述制动器对接，所述变频驱动单元与所述曳引机对接，所述转矩检测单元与所述变频驱动单元对接。

在其中一个实施例中，所述惯量计算单元与所述电梯控制系统信号对接，并且向所述电梯控制系统发送是否完成惯量计算的信号。

在其中一个实施例中，所述加速度检测单元包括转动传感器，所述转动传感器设于所述曳引机的转轴处，用于检测所述曳引机的转速；或者，所述加速度检测单元包括速度传感器，所述速度传感器设于所述轿厢或对重上，所述速度传感器用于检测轿厢的速度；或者，所述加速度检测单元包括加速度传感器，所述加速度传感器设于所述轿厢或对重上，所述加速度传感器用于检测轿厢的加速度。

本发明的有益效果在于：

在制动器松开、曳引机不施加转矩的状态下，使轿厢自由下落为溜车状态，获取轿厢的溜车加速度；在制动器松开、轿厢静止的状态下，获取曳引机的静止转矩。通过轿厢溜车加速度和曳引机转矩获得电梯惯量，充分考虑电梯相关结构、零件在实际运行中的影响，获得的电梯惯量精确可靠，可为电梯速度控制参数优化提供依据，亦可检验现场电梯的机械配置情况。并且，电梯惯量的检测、计算过程中，不需改变电梯正常运行所需的主体结构，不影响电梯的安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例惯量测量系统的工作原理图；

图2为本发明实施例电梯惯量检测过程中电梯的状态参数图。

附图标记说明：

100、电梯控制系统，210、制动控制单元，220、变频驱动单元，300、曳引机，400、制动器，510、加速度检测单元,520、转矩检测单元，600、惯量计算单元。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，惯量测量系统包括：控制器、加速度检测单元510、转矩检测单元520、惯量计算单元600，控制器包括电梯控制系统100、制动控制单元210、变频驱动单元220。

其中，电梯控制系统100分别与制动控制单元210、变频驱动单元220信号对接，制动控制单元210与制动器400对接，变频驱动单元220与曳引机300对接。电梯控制系统100分别向制动控制单元210、变频驱动单元220发送控制信号，根据接收到的控制信号，制动控制单元210控制制动器400的工作状态、变频驱动单元220控制曳引机300的工作状态。

加速度检测单元510与轿厢或对重或曳引机300对接，用于测量在制动器400松开、曳引机300不施加转矩时轿厢溜车状态下的溜车加速度。包括但不限于以下三种方式，可以根据电梯系统结构、实施成本等选取最优方式：

1、加速度检测单元510包括转动传感器，转动传感器设于曳引机300的转轴处，测量曳引机300的转速，根据曳引机300的转速获得轿厢的位移数据，对位移数据进行二次微分获得轿厢的溜车加速度；

2、加速度检测单元510包括速度传感器，速度传感器设于轿厢或对重上，速度传感器测量获得轿厢的速度数据，对速度数据进行微分获得轿厢的溜车加速度；

3、加速度检测单元510包括加速度传感器，加速度传感器设于轿厢或对重上，加速度传感器测量获得溜车加速度。

转矩检测单元520与变频驱动单元220对接(不限于此，也可以与曳引机300或控制器对接)，用于测量在制动器400松开、轿厢静止状态下曳引机300的静止转矩；由于采用变频器驱动对曳引机300进行控制，转矩检测单元520通过测量从变频器输出的电流，就可以获得对应时刻曳引机300的转矩，系统结构简单，方便获取曳引机300的转矩。

加速度检测单元510与转矩检测单元520分别和惯量计算单元600对接，加速度检测单元510将溜车加速度发送给惯量计算单元600，转矩检测单元520将静止转矩发送给惯量计算单元600，电梯惯量I、轿厢的溜车加速度a、曳引机300的静止转矩M满足：

其中，g为电梯所在地重力加速度；

k为电梯的吊挂比，即曳引机300的线速度与轿厢的速度的比值；

R为曳引机300牵引轿厢的绳轮的直径。

惯量计算单元600根据公式(1)计算得电梯惯量I。

惯量计算单元600还与电梯控制系统100信号对接，当电梯惯量计算完成后，向电梯控制系统100发送是否完成惯量计算的信号。

电梯控制系统100分别向制动控制单元210、变频驱动单元220发出控制信号，制动控制单元210通过从电梯控制系统100接收的控制信号来控制制动器400何时松开、何时抱紧，变频驱动单元220通过从电梯控制系统100接收的控制信号来控制曳引机300何时施加转矩，并且控制转矩的方向与大小，对电梯惯量进行测量时，包括但不限于以下步骤：

A.制动控制单元210控制制动器400使其松开，变频驱动单元220控制曳引机300使其不施加转矩，使轿厢进入溜车状态，待轿厢溜车平稳后，加速度检测单元510获取溜车加速度a，并将溜车加速度a发送给惯量计算单元600。其中，通过加速度检测单元510测量到的轿厢实时加速度值，当轿厢实时加速度值稳定后，可认为轿厢溜车已平稳，以此时轿厢的加速度为所述溜车加速度。如图2所示，轿厢从静止状态开始下落，到溜车平稳状态，初始时的加速度从0开始逐渐增大，然后加速度逐渐趋于平稳进入溜车稳定状态，溜车稳定后轿厢的加速度几乎不再变化，待溜车稳定后再测量轿厢的溜车加速度，更准确。

B.制动控制单元210控制制动器400维持松开状态，变频驱动单元220控制曳引机300施加反向转矩，使轿厢从溜车状态至静止状态，待轿厢静止后，转矩检测单元520通过读取轿厢静止时变频控制器输出的电流，通过三二转换法转换为曳引机300的转矩值，作为静止转矩M，并且将静止转矩M发送给惯量计算单元600。

C.惯量计算单元600接收到溜车加速度a、静止转矩M后通过公式(1)计算得到电梯惯量I。

D.在惯量计算单元600计算获得电梯惯量I后，发送计算完成信号给电梯控制系统，电梯控制系统分别向制动控制单元210、变频驱动单元220发出控制信号，使制动控制单元210控制制动器400使制动器400抱紧，使变频驱动单元220控制曳引机300不施加转矩。

根据以上计算得到的电梯惯量，充分考虑电梯相关结构、零件在实际运行中的影响，获得的电梯惯量精确可靠，可为电梯速度控制参数优化提供依据，亦可检验现场电梯的机械配置情况。并且，只需现场测量溜车加速度、静止转矩两个参数，操作简单，不需改变电梯正常运行所需的主体结构，不影响电梯的安全运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种惯量测量方法，其特征在于，包括：测量轿厢的溜车加速度和测量曳引机的静止转矩，通过轿厢的溜车加速度和曳引机的静止转矩获得电梯惯量；

其中，在制动器松开、曳引机不施加转矩的状态下，使轿厢自由下落为溜车状态，获取轿厢的溜车加速度；在制动器松开、轿厢静止的状态下，获取曳引机的静止转矩；

电梯惯量I、轿厢的溜车加速度a、曳引机的静止转矩M满足：

<mrow> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <mi>M</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>R</mi> <mi>k</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mi>g</mi> <mi>a</mi> </mfrac> </mrow>

其中，g为电梯所在地重力加速度；

k为电梯的吊挂比，即曳引机的线速度与轿厢的速度的比值；

R为曳引机牵引轿厢的绳轮的直径。

2.根据权利要求1所述的惯量测量方法，其特征在于，包括：

制动控制单元控制所述制动器使其松开，驱动控制单元控制曳引机使其不施加转矩，使所述轿厢进入所述溜车状态，获取所述溜车加速度；

制动控制单元控制所述制动器使其松开，驱动控制单元控制曳引机施加反向转矩，使轿厢从所述溜车状态至静止状态，获取所述静止转矩；

获取所述溜车加速度、获取所述静止转矩后，制动控制单元控制所述制动器使其抱紧。

3.根据权利要求2所述的惯量测量方法，其特征在于，待所述轿厢进入所述溜车状态并且溜车平稳后，再测量所述溜车加速度。

4.根据权利要求1所述的惯量测量方法，其特征在于，在所述曳引机的转轴处设置转动传感器，测量所述曳引机的转速，根据所述曳引机的转速获得所述轿厢的位移数据，对所述位移数据进行二次微分获得所述轿厢的所述溜车加速度；

或者，在所述轿厢或对重上设置速度传感器，通过所述速度传感器测量获取所述轿厢的速度数据，对所述速度数据进行微分获得所述轿厢的所述溜车加速度；

或者，在所述轿厢或对重上设置加速度传感器，通过所述加速度传感器测量获取所述溜车加速度。

5.根据权利要求1所述的惯量测量方法，其特征在于，所述曳引机采用变频器驱动，通过所述变频器输出的电流获得所述静止转矩。

6.一种惯量测量系统，其特征在于，包括：

控制器，所述控制器与电梯的制动器、曳引机分别对接，并且分别控制制动器、曳引机的工作状态；

加速度检测单元，所述加速度检测单元与轿厢或对重或曳引机对接，用于测量在制动器松开、曳引机不施加转矩时轿厢溜车状态下的溜车加速度；

转矩检测单元，所述转矩检测单元与所述曳引机或所述控制器对接，用于测量在制动器松开、轿厢静止状态下曳引机的静止转矩；

惯量计算单元，所述加速度检测单元与所述转矩检测单元分别和所述惯量计算单元对接；

其中，所述加速度检测单元将所述溜车加速度发送给所述惯量计算单元，所述转矩检测单元将所述静止转矩发送给所述惯量计算单元，所述惯量计算单元根据所述溜车加速度和所述静止转矩计算得电梯惯量；

电梯惯量I、轿厢的溜车加速度a、曳引机的静止转矩M满足：

<mrow> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <mi>M</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>R</mi> <mi>k</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mi>g</mi> <mi>a</mi> </mfrac> </mrow>

其中，g为电梯所在地重力加速度；

k为电梯的吊挂比，即曳引机的线速度与轿厢的速度的比值；

R为曳引机牵引轿厢的绳轮的直径。

7.根据权利要求6所述的惯量测量系统，其特征在于，所述控制器包括电梯控制系统、制动控制单元、变频驱动单元；

其中，所述电梯控制系统分别与所述制动控制单元、所述变频驱动单元信号对接，所述制动控制单元与所述制动器对接，所述变频驱动单元与所述曳引机对接，所述转矩检测单元与所述变频驱动单元对接。

8.根据权利要求7所述的惯量测量系统，其特征在于，所述惯量计算单元与所述电梯控制系统信号对接，并且向所述电梯控制系统发送是否完成电梯惯量计算的信号。

9.根据权利要求6所述的惯量测量系统，其特征在于，所述加速度检测单元包括转动传感器，所述转动传感器设于所述曳引机的转轴处，用于测量所述曳引机的转速；

或者，所述加速度检测单元包括速度传感器，所述速度传感器设于所述轿厢或对重上，所述速度传感器用于测量轿厢的速度；

或者，所述加速度检测单元包括加速度传感器，所述加速度传感器设于所述轿厢或对重上，所述加速度传感器用于测量轿厢的加速度。