CN111268528B - 一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，包括控制轿厢上升并达到稳速，记录稳速时段驱动电机转矩；控制驱动电机转换为转矩控制模式，且不输出任何转矩；当轿厢坠落时打开防坠安全器，记录此时控制器闭环矢量反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值并开始计时；当轿厢速度为零时停止计时。本发明可在施工现场检测，不必对施工升降机轿厢进行加载，不需要额外的检测工具，可检测出防坠安全器的制动动作速度，制动转矩和等效满载制动距离。

Description

一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域，更具体的说是涉及一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法。

背景技术

在建筑施工领域，施工升降机普遍应用。施工升降机配备的防坠安全器是一个重要的安全设备，可在施工升降机意外坠落时提供紧急制动。由于防坠安全器在施工升降机正常使用时不会工作，只在意外发生时工作，那么对其关键性能指标的定期检测就显得尤为重要，例如动作速度、制动转矩和制动距离等指标。

目前，施工升降机防坠安全器的检测方式有两种，一种是定期拆卸下来，送到专门的机构，利用专门的防坠安全器检测台来检测；另一种是在施工现场，定期将施工升降机带满负荷，做坠落试验，以检测相关的性能指标。第一种是国家标准强制要求的，检测结果精确，但由于检测麻烦，因此两次检测之间的时间间隔必定较长，无法及时反映防坠安全器的性能指标；第二种虽然也是国家标准所要求的，但是一方面现场做防坠试验时需要升降机轿厢满载且无人，这种加载手段不是每个施工现场都具备的，另一方面，现场防坠试验的一些性能指标，例如动作速度、制动距离的检测需要额外的检测工具，更普遍存在的情况是在没有配备额外的检测工具时，性能指标完全靠人工估计，至于制动力矩这种指标是现场无法获取的，也就造成了性能指标的准确度大大下降，不能反映出防坠安全器的真实情况。以上两种防坠安全器检测方法的不足也就导致了建筑施工现场大量防坠安全器处于带病运行的状态。

因此，如何提供一种方便可靠的施工升降机防坠安全器性能的检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，可在施工现场检测，不必对施工升降机轿厢进行加载，不需要额外的检测仪器，可检测出防坠安全器的制动动作速度，制动转矩和等效满载制动距离。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，包括以下步骤：

步骤1控制器驱动电机将轿厢上升，在t₁时刻达到稳速ω₁，稳速时间为t₂-t₁，并记录稳速时段驱动电机转矩T_{Load_Now}；

步骤2：在t₂时刻，控制器将驱动电机的速度控制模式转换为转矩控制模式，并控制驱动电机不输出任何转矩，轿厢向上开始减速，到t₃时刻开始向下坠落；

步骤3：在t₃时刻，控制器控制防坠安全器打开，记录此时控制器闭环矢量反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值ω_{Safe_Brake}，此值即为防坠安全器的制动动作速度；

步骤4：在t₃时刻开始计时，直至t₄时刻轿厢速度为零时结束计时，计时时间为T_{Safe_Brake}，得到防坠安全器制动距离和制动转矩，其计算公式为：

D_{Safe_Brake}＝D_{Safe_Brake}+ω·T_S (1)

式中，D_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动距离，T_S表示控制器采样周期，ω表示t₃到t₄时段内控制器实时的反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值；

式中，T_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动转矩，J表示转动惯量，为常数，ω_{Safe_Brake}表示防坠安全器开始作用时，控制器反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值，T_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动时间，T_{Load_Now}表示稳速时段的驱动电机转矩；

步骤5：根据防坠安全器制动距离得到防坠安全器等效满载制动距离，其计算公式为：

式中，D_{Safe_Brake_FullLoad}表示防坠安全器等效满载制动距离，D_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动距离，T_{Load_Now}表示稳速时段的驱动电机转矩，T_{Motor_Normal}表示驱动电机的额定转矩，为常数。

进一步，转动惯量J通过施工升降机的机械设计资料得到或者通过对控制器的控制计算得到。

进一步，通过对控制器的控制计算得到转动惯量J的步骤为：

步骤a：控制器控制驱动电机在t₁时刻达到稳速ω₁，稳速时间为t₂-t₁，并读取t₂时刻的驱动电机转矩值T_BASE；

步骤b：在t₂时刻，控制器控制驱动电机加速，到达t₃时刻结束此时速度达到ω₂，得到转动惯量J，其计算公式为：

式中，T_ACC表示t₂到t₃时间段内加速转矩的积分，其计算公式为：

T_ACC＝T_ACC+(T_REALTIME-T_BASE)·T_S (5)

式中，T_REALTIME表示表示驱动电机实时输出的转矩，T_BASE表示稳速t₂时刻的转矩，T_S为控制器采样周期。

进一步，控制器为PLC或者变频器。

进一步，轿厢为空轿厢或者任意载重的轿厢。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，能够不必对施工升降机轿厢进行加载，不需要额外的检测仪器工具，可检测出防坠安全器的制动动作速度，制动转矩和等效满载制动距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法流程图。

图2附图为本发明施工升降机防坠安全器性能指标检测示意图，ω表示施工升降机或者说轿厢的速度曲线，T_e表示驱动电机的输出转矩曲线。

图3附图为本发明施工升降机转动惯量测量示意图，ω表示驱动电机的速度曲线，T_e表示驱动电机的输出转矩曲线。

图4附图是本发明检测方法对应的装置示意图。

其中，1.施工升降机导轨架，2.轿厢，3.驱动电机，4.防坠安全器，5.电控系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，该方法应用于现有技术中施工升降机的防坠安全器装置，如图1所示，施工升降机的轿厢2通过安装在顶部的驱动电机3的齿轮与导轨架1的齿条相连接，驱动电机3的旋转可使得轿厢2在导轨架1上做上升和下降运动，驱动电机3还配有制动器，当制动器关闭时轿厢2就被锁定在导轨架1的某个位置上，轿厢内部还设有防坠安全器4，其主要原理也是通过齿轮与导轨架1的齿条连接，并配有制动器，会在轿厢2的驱动电机3的制动器失效后，轿厢2下坠达到某个速度后制动器关闭，将轿厢停住，施工升降机的电控系统5会控制驱动电机3及其制动器，通常电控系统5中会含有驱动电机的变频器。

本发明检测方法由电控系统中的控制器执行，例如PLC或者变频器或者其他类型的控制器。其中控制驱动电机的控制器应运行在有编码器反馈的闭环矢量控制模式下或者是无编码器反馈的开环矢量控制模式下，具体步骤如图1所示：

步骤1.对空轿厢或者任意载重的轿厢，控制轿厢以速度ω₁上升，在t₁时刻达到稳速，稳速时间为t₂-t₁，这个时间可以由控制器设置，将稳速时段的电机输出转矩记为T_{Load_Now}，该值即为轿厢当前重量折算到驱动电机上的负载转矩；

步骤2.在t₂时刻，控制器将电机的速度控制模式转换为转矩控制模式，且转矩的指令值为0，即电机就不会输出转矩，也就不对轿厢产生任何驱动力，此时轿厢只受到重力的作用，会在向上方向上开始减速，到零速后开始向下坠落；

步骤3.在t₃时刻，防坠安全器的制动开始起作用，轿厢的速度从增加变为减少，以速度的这种变化特征为条件，记录此时的控制器反馈速度值或者是开环矢量控制模式下的速度估算值为ω_{Safe_Brake}，此值即为当前防坠安全器的制动动作速度；

步骤4.同时在t₃时刻启动一个定时器，开始累计时间，直至t₄时刻轿厢速度为零时结束计时，计时时间为T_{Safe_Brake}，并按如下公式对当前速度进行积分，得到防坠安全器制动距离：

D_{Safe_Brake}＝D_{Safe_Brake}+ω·T_S (1)

式中，D_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动距离，T_S表示控制器采样周期，ω表示t₃到t₄时段内控制器实时的反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值；其中，等号右边的D_{Safe_Brake}表示上一时刻的防坠安全器制动距离，等号左边的D_{Safe_Brake}表示当前时刻的防坠安全器制动距离。

计算得到防坠安全器的制动转矩：

式中，T_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动转矩，J表示转动惯量，为常数，ω_{Safe_Brake}表示防坠安全器开始作用时，控制器反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值，T_{Safe_Brake}表示防坠安全器制动时间，T_{Load_Now}表示稳速时段的驱动电机转矩；

步骤5.根据如下公式计算出防坠安全器的等效满载制动距离：

其中，T_{Motor_Normal}可根据驱动电机的铭牌计算得到，为电机的额定转矩。

本发明通过以上5个步骤，即可获得防坠安全器的制动动作速度，制动转矩和等效满载制动距离，无需额外的测试工具和使轿厢满载。

为进一步优化上述技术方案，转动惯量J对于施工升降机这种恒转矩负载来说是一个常数，可以通过施工升降机的机械设计资料计算得出，但是这种方式较为麻烦，下面提供一种可在施工升降机现场利用对变频器的控制计算得出转动惯量J的方法，如图3所示：

步骤a.驱动电机旋转到速度ω₁，在t₁时刻稳定在速度ω₁，持续时间为t₂-t₁，该时间可参数设定，并读取t₂时刻的转矩值，记为T_BASE；

步骤b.在t₂时刻，驱动电机向速度ω₂加速，在t₃时刻加速结束，稳定在速度ω₂，在t₂到t₃时间段内，按如下公式积分计算T_ACC，到t₃时刻，停止计算。

T_ACC＝T_ACC+(T_REALTIME-T_BASE)·T_S (4)

其中T_REALTIME是电机实时输出的转矩，Ts为控制器采样时间。其中，等号左边的T_ACC表示当前时刻加速转矩的积分，等号右边的T_ACC表示上一时刻加速转矩的积分。

通过公式(4)得到转动惯量J，其计算公式为：

本发明将求得的防坠安全器制动时产生的转矩、制动动作速度以及等效满载制动距离，与防坠安全器的初始设计指标进行对比，进而评估防坠安全器的健康状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制器控制驱动电机将轿厢上升，在t ₁ 时刻达到稳速，稳速时间为t ₂ -t ₁ ，并记录稳速时段驱动电机转矩T _{Load_Now} ；

步骤2：在t ₂ 时刻，控制器将驱动电机的速度控制模式转换为转矩控制模式，并控制驱动电机不输出任何转矩，轿厢向上开始减速，到零速后开始向下坠落；

步骤3：在t ₃ 时刻，控制器控制防坠安全器打开，记录此时控制器闭环矢量反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值ω _{Safe_Brake} ，此值即为防坠安全器的制动动作速度；

步骤4：在t ₃ 时刻开始计时，直至t ₄ 时刻轿厢速度为零时结束计时，计时时间为t _{Safe_Brake} ，并按如下公式对当前速度进行积分得到防坠安全器制动距离，并计算防坠安全器的制动转矩，其计算公式为：

（1）

式中，D _{Safe_Brake} 表示防坠安全器制动距离，T _S 表示控制器采样周期，ω表示t ₃ 到t ₄ 时段内控制器实时的闭环矢量反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值，D _{Safe_Brake-1} 表示防坠安全器上一时刻制动距离；

（2）

式中，T _{Safe_Brake} 表示防坠安全器制动转矩，J表示转动惯量，为常数，ω _{Safe_Brake} 表示防坠安全器开始作用时，控制器闭环矢量反馈速度值或者开环矢量控制下的速度估计值，t _{Safe_Brake} 表示防坠安全器制动时间，T _{Load_Now} 表示稳速时段的驱动电机转矩；

步骤5：根据防坠安全器制动距离得到防坠安全器等效满载制动距离，其计算公式为：

（3）

式中，D _{Safe_Brake_FullLoad} 表示防坠安全器等效满载制动距离，D _{Safe_Brake} 表示防坠安全器制动距离，T _{Load_Now} 表示稳速时段的驱动电机转矩，T _{Motor_Normal} 表示驱动电机的额定转矩，为常数；

转动惯量J通过对控制器的控制计算得到，通过对控制器的控制计算得到转动惯量J的步骤为：

步骤a：控制器控制驱动电机在T ₁ 时刻达到稳速ω ₁ ，稳速时间为T ₂ -T ₁ ，并读取T ₂ 时刻的驱动电机转矩值T _BASE ；

步骤b：在T ₂ 时刻，控制器控制驱动电机加速，到达T ₃ 时刻结束此时速度达到ω ₂ ，得到转动惯量J，其计算公式为：

（4）

式中，T _ACC 表示T ₂ 到T ₃ 时间段内加速转矩的积分，其计算公式为：

（5）

式中，T _REALTIME 表示表示驱动电机实时输出的转矩，T _BASE 表示稳速T ₂ 时刻的转矩，T _S 为控制器采样周期，T _ACC-1 表示上一时刻加速转矩的积分。

2.根据权利要求1所述的一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，其特征在于，控制器为PLC或者变频器。

3.根据权利要求1或2所述的一种施工升降机防坠安全器性能的检测方法，其特征在于，轿厢为空轿厢或者任意载重的轿厢。

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