一种电梯运行速度检测装置

一种电梯运行速度检测装置

韩子铭

广东寰宇电子科技股份有限公司 广东省广州市 511475

摘要：本装置在不改变电梯系统主功率结构的情况下,采用简单的硬件结构组合改造，以比较简单的方法实现对电梯运行速度的实时检测。本装置可以配合电梯手动松闸装置一起实现停电紧急救援，保证停电紧急救援的安全可靠性。

关键词：电梯曳引机；手动松闸装置；霍尔电流互感器；可靠性

1、电梯手动松闸装置现状及其缺点

根据GB7588要求，无机房电梯必须配置手动松闸装置，目前大部分手动松闸装置都是用转接电梯编码器的方式来读取电梯运行速度。

这种方式有一个致命的缺点，由于电梯编码器线较长，而且又要经过手动松闸装置进行转接，导致编码器线不能保持完整。在井道相对密闭、狭小的空间里面容易受到干扰，导致电梯会出现速度异常的故障，影响了电梯运行的安全可靠性。编码器接线方式如图1所示：

图1.编码器接线方式示意图

2、背景技术

随着社会经济的发展，高层建筑日益增多，电梯需求量也越来越大，同时，人们对电梯的性能要求越来越高。在保证电梯运行效率的前提下，电梯运行的安全性也不容小觑。在现有技术中，电梯速度的控制方式主要有以时间原则，以相对距离为原则及以绝对距离为原则三种方式。

以时间为原则的速度控制方式是通过在制停阶段设定一个低速爬行来消除累计误差，这种方式本质上为开环控制方式，不仅运行效率低，平层精度也很低。

以相对距离为原则的速度控制方式是通过在曳引机上设置增量式编码器间接获得轿厢位置，然而由于曳引轮和钢丝绳之间存在打滑现象，因此增量式编码器的脉冲计数不能准确反映电梯轿厢的实际位置。

以绝对距离为原则的速度控制方式一般是在电梯轿厢顶设置绝对值编码器，从而可避免曳引轮和钢丝绳之间存在打滑现象。这种方式看似是以绝对距离为原则，但是由于钢丝绳的弹性因素的影响，绝对值编码器采集的信号并不能消除钢丝绳在运行过程中发生形变所带来的误差。

现有技术中电梯运行速度检测大多采用编码器，成本较高。而电梯速度的检测，关键是检测电梯曳引机的旋转速度，现有技术中检测曳引机速度的方法也很多，但大多需要较多的检测器件或复杂的机械部件实现。

3、新型电梯速度检测技术

为克服现有技术的不足，本文提供了一种电梯运行速度检测装置，通过采用霍尔电流互感器电路来实现相应的电梯运行速度检测。

电梯运行速度检测装置包括霍尔电流互感器(101、102)，以及运放电路(104)、微处理器(105)和电梯速度及方向输出模块(106)，该霍尔电流互感器(101、102)固定在电梯曳引机(103)三相电流所在的线路上，用于采集三相感应电流信号中的任意两相电流，该霍尔电流互感器与运放电路由信号线连接着，该运放电路与微处理器由信号线连接着，该电梯速度及方向输出模块与微处理器由信号线连接着。电梯运行速度检测装置如图2所示：

图2. 电梯运行速度检测装置结构示意图

通过霍尔电流互感器及相关运放电路采集电梯曳引机三相感应电流信号中的任意两相，把两相电流信号送入微处理器。微处理器根据两相电流信号的相位关系计算出电流的频率，然后折算出电梯的运行速度及方向。最后，电梯速度及方向输出模块以模拟编码器电路、串行通讯、LED灯等不同方式输出到外界。

该模拟编码器电路发出两路频率方波信号，两路方波占空比为50％，相位差为90度，且方波频率的大小随着电梯速度的大小变化而变化，方波输出的方向也随着电梯速度方向变化而变化，具体如图3所示。该信号输出是模拟编码器的方式产生速度及方向的脉冲信号，易于电梯系统或别的监控系统能够识别。

图3. 模拟编码器的方式产生速度及方向的脉冲信号示意图

4、电梯运行速度检测装置的应用

该电梯运行速度检测装置属于电梯内的一个设备装置。具体实施过程中，配合电梯手动松闸装置来实现运动速度的检测过程，手动松闸只是打开电梯的抱闸，当配上速度检测装置，即可在手动松闸的时候观察、监测到电梯的运行方向及运行速度。具体应用到此场景时，需要将电机的三个绕组短接，手动松闸时电机是没有外电驱动的，永磁同步电机短接线圈绕组，因外力(电梯的不平衡特性)会切割永磁体在线圈上产生电流，通过该电流的大小、频率的检测计算才能获得电机运转的速度。通过电机磁极数、电机的曳引轮来计算电梯的移动速度。外电正常时是由变频器输出到电机。

5、结束语

综上所述，本装置克服了目前编码器读取方式的缺点，在不改变电梯系统主功率结构的情况下，采用简单的硬件结构组合改造，以比较简单的方法实现对电梯运行速度的实时检测。本装置配合电梯手动松闸装置一起使用，保证了紧急救援的可靠性，同时也不影响电梯运行的安全可靠性。

参考文献

[1]魏孔平，朱蓉，贾达.电梯技术[M].第2版.北京：化学工业出版社， 2015.4.

[2]尹泉，周永鹏，李浚源.电机与电力拖动基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.8.

[3]周荣顺.电机学[M].北京：科学出版社，2002.

[4]符曦.高磁场永磁式电动机及其驱动系统 [M].北京：机械工业出版社，1997.