電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀校準(zhǔn)方法和誤差分析

董娜

(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院，天津300192)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)的電梯行業(yè)正經(jīng)歷著一個(gè)高速發(fā)展期［1］。至2014年5月，中國(guó)大陸電梯保有量已達(dá)到300萬(wàn)臺(tái)。據(jù)中國(guó)電梯協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年里，我國(guó)電梯產(chǎn)量年增長(zhǎng)速度在15%-20%之間。電梯業(yè)正處在快速發(fā)展階段，而電梯的質(zhì)量安全和節(jié)能又受到了人們的普遍關(guān)注，質(zhì)檢總局也希望將電梯安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低，把電梯質(zhì)量安全作為質(zhì)檢部門(mén)工作的重中之重。

電梯平衡系數(shù)作為電梯驗(yàn)收檢驗(yàn)的必檢項(xiàng)目之一，是電梯最重要的特性參數(shù)之一［2］，是保證曳引條件的重要參數(shù)，它直接影響著曳引電梯的整體性能，是曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的一個(gè)很重要的性能指標(biāo)［3］，它與電梯運(yùn)行的安全性能和舒適性能有重要關(guān)系，也是電梯節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要因素［4］。在電梯設(shè)計(jì)安裝時(shí)，合理配置平衡系數(shù)也是提高電梯曳引安全性的重要途徑之一。

電梯平衡系數(shù)的測(cè)量方法很多，常用的有［5］:①直接稱量G與W;②電流法;③手動(dòng)盤(pán)車(chē)法;④平衡差值測(cè)量法。

為了更加便捷、高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)電梯平衡系數(shù)，考慮到以上測(cè)量方法的人力、物力損耗、數(shù)據(jù)記錄和處理的繁雜程度，以及對(duì)操作人員要求較高等各種問(wèn)題，電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀應(yīng)運(yùn)而生。

1 電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀簡(jiǎn)介及工作原理

平衡系數(shù)，是指曳引電梯對(duì)重總重量減去轎廂自重之后與額定載荷的比值，平衡系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式［6］為

式中:K為平衡系數(shù);W為對(duì)重質(zhì)量;G為轎廂質(zhì)量;Q為額定載荷。

以某公司生產(chǎn)的電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀為例，如圖1所示。

圖1 電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀

圖1所示電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀采用的是無(wú)載動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)方案，通過(guò)對(duì)電梯空載運(yùn)行功率與運(yùn)行速度的實(shí)時(shí)精確測(cè)量，依據(jù)曳引式電梯運(yùn)行中的能量傳遞關(guān)系，由專用計(jì)算軟件分析計(jì)算得出電梯平衡系數(shù)的精確值。

1.1 運(yùn)行功率測(cè)量

采用三相變頻功率測(cè)量模塊，測(cè)量功率。

1.2 運(yùn)行速度測(cè)量

通過(guò)測(cè)量曳引鋼絲繩或限速器鋼絲繩的位移，間接得到電梯運(yùn)行速度。

1.3 平衡系數(shù)計(jì)算輸出

通過(guò)以上兩步得到的運(yùn)行功率數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，基于電梯空載運(yùn)行中的能量傳遞關(guān)系，計(jì)算電梯平衡系數(shù)K的數(shù)值如式(1)。

式中:Q為電梯額定載荷(已知);g為重力加速度(已知);Vx為空載下行運(yùn)行速度(測(cè)量數(shù)據(jù));Nx為空載下行運(yùn)行功率(測(cè)量數(shù)據(jù));Vs為空載上行運(yùn)行速度(測(cè)量數(shù)據(jù));Ns為空載上行運(yùn)行功率(測(cè)量數(shù)據(jù))。

2 電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀校準(zhǔn)方法

2.1 間接法測(cè)量

2.1.1 功率測(cè)量方法

將電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀接到標(biāo)準(zhǔn)電能表檢定裝置上進(jìn)行測(cè)量，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，得到Nx和Ns。

2.1.2 速度測(cè)量方法

有兩種檢測(cè)方法可以選擇。

方法一:直接測(cè)量被檢儀器的頻率顯示值與測(cè)速輪的直徑。我們采用游標(biāo)卡尺直接測(cè)量測(cè)速輪的直徑，采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器連接電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀，來(lái)檢測(cè)其頻率值。通過(guò)公式v=πDf，求得速度。

方法二:采用檢測(cè)轉(zhuǎn)速表的模式校準(zhǔn)本儀器。采用轉(zhuǎn)速表檢定裝置連接測(cè)速輪的方法，得到測(cè)速輪的速度。

3 誤差分析

3.1 分析方法一

對(duì)公式(1)求偏導(dǎo)數(shù)，代入儀器誤差傳遞公式［4］，并結(jié)合v =πDf和儀器特性，可得

利用分析方法一可得到電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀的相對(duì)誤差公式(2)。結(jié)合公式(2)進(jìn)行誤差分析。

3.2 分析方法二

由電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀可以得到測(cè)速輪直徑D'。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器所發(fā)出的信號(hào)頻率可以由檢測(cè)儀測(cè)得fx'和fs'，則速度Vx'和Vs'可以由v=πDf得到。根據(jù)檢測(cè)儀上所顯示的功率Nx'和Ns'，由式(1)可以得到檢測(cè)儀的電梯平衡系數(shù)顯示值K'。

根據(jù)游標(biāo)卡尺所得D，以及函數(shù)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率f，可以由計(jì)算V=πDf得到速度Vx和Vs。根據(jù)電能表檢定裝置所測(cè)得的功率Nx和Ns，可以由計(jì)算得到電梯平衡系數(shù)的實(shí)際值K。則電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀的K值相對(duì)誤差可以表示為

利用分析方法二可得到的電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀的相對(duì)誤差，結(jié)合公式(3)進(jìn)行誤差分析。

4 結(jié)論

文主要介紹了電梯平衡運(yùn)行檢測(cè)儀的原理，根據(jù)儀器原理，設(shè)計(jì)了對(duì)其開(kāi)展計(jì)量校準(zhǔn)的方法，并針對(duì)采用的校準(zhǔn)方法提出了兩種誤差分析方法。

目前，針對(duì)電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀我國(guó)還沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)法規(guī)和相關(guān)校準(zhǔn)規(guī)范，開(kāi)展校準(zhǔn)方法的研究，制定電梯平衡系數(shù)檢測(cè)儀地方校準(zhǔn)規(guī)范，在安全保障，節(jié)能環(huán)保等方面有著重大意義。

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［4］胡遠(yuǎn)全.電梯平衡系數(shù)的檢測(cè)機(jī)器對(duì)電梯節(jié)能的影響［J］.中國(guó)電梯，2010(9):52-54.

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