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          [1946韦德国际]改调促进电梯运行舒适度的有效途径
          发布者:韦德_韦德国际_韦德国际1946手机版中文版 发布于:2014-09-21

          、引言 
             随着我国经济的迅速发展,电梯市场异常繁荣,年需求4万多台,成为全世界最为活跃的市场。由于我国电梯受日本产品的影响较大,人们对于电梯舒适感的要求越来越高。如何提高电梯运行的舒适感成为各个电梯厂家关注的一个重要问题。

          二、 选用品质优良、稳定的曳引机 
             电梯控制系统首先应该说是一个机械系统。电梯运行就是轿箱在导轨上的往复机械运动,由于其载人功能,对其可靠性、振动噪音和舒适感提出了较为苛刻的要求。电梯机械的可靠性由机械设计和材料的选型可以完全保证。轿箱在X、Y方向的机械振动完全靠导轨的安装和导靴的加工精度和质量来保证,而Z方向的机械振动与曳引机及其驱动电机、变频调速器息息相关。 
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             曳引机是电梯运行的驱动装置,其性能直接关系到电梯运行的舒适感。曳引机的机械间隙对电梯的影响主要体现在电梯在加减速过程中,在电机速率发生变化时,电动运行和发电运行状态将发生切换,造成电梯的振动,极大地影响了电梯的舒适感。在电梯S曲线加减速过程中,一般各有一两次明显失重或者超重感觉,并伴随曳引机发出异响。另外,对于一些改造的双速旧梯用曳引机,由于多次高低速切换的巨大冲击,造成连接套轴中的橡胶垫片严重磨损,也会造成上述现象。因此,电梯厂家必须对新选型的曳引机的间隙必须提出明确的要求,并在维保时定期检查连接轴的磨损情况。 
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             另外,曳引机内部齿轮或者涡轮涡杆的加工、安装精度差、动平衡调节不好,也会造成电梯在高速时产生振动和噪音。笔者曾经在某个厂家,发现电梯运行的垂直振动特别大,采用了一切办法均无效的情况下,怀疑为曳引机问题,厂家不相信,更换市场上所有品牌变频器,均无改善,更换曳引机,问题得到解决。结果问题是该曳引机生产厂家规模小,检测手段落后,生产的曳引机,一致性难以保证,给电梯厂造成重大直接和间接的损失。因此,曳引机的选择,不能贪图便宜,必须选择技术实力雄厚,检测手段齐全,质量保证体系健全的厂家。还有一点要强调的是,在同样梯速情况下,以选择曳引机减速比大的曳引机为好。因为减速比大,造成的倒溜现象就小,启动舒适感就容易调整。实践证明,同样梯速下,采用6极电机曳引机比采用4极电机的启动舒适感差。本质原因是6极电机比4极电机的启动转矩并没有大1.5倍以上。 
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          三、选用品质优良的驱动电机 
             在保证曳引机质量的前提下,与曳引机配套的电机的性能也直接关系到电梯的起制动过程的性能,问题主要表现为启动舒适感的好坏。如果电机的启动转矩大,在电梯松闸的时刻产生的倒溜就会很小。目前,在许多变频器的手册中,有严重误导用户的说法。变频器可以达到200%甚至300%以上的启动转矩,实际上都是没有实际意义的。如果一个电机的设计启动转矩 和最大转矩 小,变频器再好,也不会产生大的输出转矩,而且还容易产生速度的波动,造成振荡。 
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             根据异步电机的基本知识,电机的M-N曲线如图1(a)所示,图中A点为最初启动转矩点,B点为最大转矩点,C点为额定工作点。其中电机的启动转矩 与电机的转差率s有关,转差大,初始启动转矩大,要提高转差,要求转子电阻 大,转子电感小,图1(b)示出了转子电阻不同情况下的机械特性曲线。从图上还可以看出,随着转子电阻增大,最大转矩 未发生变化,但是其对应的最大转差 增大,在同等负载下,转差也增大。这就是进口品牌电梯采用高转差电机的原因。可是目前许多进口品牌曳引机为了降低成本,均配备国产低转差电机,转差频率一般小于2.5Hz,其启动性能大打折扣。因此在选择曳引机品牌时,其配套电机的品牌和性能的选择也同等重要。 

          四、 选用性能优良的变频器 
             异步电机矢量控制是完全基于电机参数的矢量控制,因此电机参数必须能够进行自动学习。否则,取得不了优越的性能。因此,首先必须选用能够进行电机参数自学习的变频器。其次,变频器必须具有零速150%以上的转矩输出,可以保证良好的启动和停车舒适感。另外,需要非常好的过载能力,110%的额定负载,必须连续运行,特别对于高层电梯,需要满载运行超过30S以上的,更要考虑这一点。一些国外厂家的变频器,100%额定负载,不能够连续运行60S,因此,在用于高层电梯控制的时候,均建议放大一档使用,给用户造成了不必要的经济损失。 
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             选定好变频器后,要做到比较好的舒适感,关键还要调试好变频器的性能及运行曲线。电梯在启动的时候,由于机械导靴有比较大的静摩擦力,可以通过调节启动速度和启动速度保持时间来消除。另外,一般变频器均有速度环PI参数调整功能,通过速度环PI参数调整,可以有效调整变频器的动态响应速度和稳速精度,可提高电梯的启动和稳态运行的舒适感。启动性能与低频PI参数有关,可以先将低频I设定为零或者比较大的值,不考虑平层精度情况下调节KP,增大KP,低频动态响应加快,启动转矩大,但是KP过大,容易引起振荡,启动和停车爬行的舒适感会变差。因此,必须增大KP到电梯在满载、空载情况下,不振荡为临界,然后可以逐步减小I参数,达到启动,爬行均满意的效果。高频PI参数调整原则是,保证启动加速和停车减速过程的超调最小,一般小于2%额定速度,又要保证稳速情况下的速度精度,一般不超过0.001m/s。先将高频I设定为零或者比较大的值,调节K,使参数小于电梯在高频稳态产生振荡的临界参数,然后逐步减小I,使得超调达到要求的指标。对于采用相同曳引机和机械的场合,可以在调好一台电梯情况下,通过键盘参数拷贝来实现复制。上述中,积分时间常数I的单位为时间单位S。特别提醒的是,目前市场上的绝大多数变频器PI参数采用独立的两个数来调整,没有实际物理量概念,此时的I越大,相当于时间常数越小。 
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             对于加减速过程中的舒适感,要通过S曲线调整来解决。一般是加速度和减速度在0.5~1 之间,开始段急加速和结束段急减速可以调整为0.25~0.5 ,结束段急加速和开始段急减速可以在0.5~0.9 之间。S曲线的调整还与电梯的场所有关,对于医院、疗养院等对舒适感要求很高的场合,需要减小相应参数,对于办公写字搂等需要高效率的场合,可以适当增大相应参数。结束段急加速和开始段急减速的增大,有利于克服间隙造成的加减速过程的抖动。 
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          五、 采用最佳控制时序 
             最佳的控制时序如图2所示,变频器接收到运行命令后,先进入零速运行过程,延时T1,保证电机励磁达到稳态后打开报闸,同时变频器开始运行启动速度的启动速度保持时间T2后是高速、低速到零速,零速运行T3后,在保证惯性影响为零的情况下,关闭报闸,由于报闸抱紧需要一定时间,因此必须延迟T4后撤消运行命令。按照此时序,可以保证启动和停车均有理想的舒适感。在艾默生TD3100变频器中,T1由F7.00设定,T2由F3.01设定,T3由F7.01设定,T4由控制决定,如果控制器延迟时间不够,TD3100变频器将自动延长命令保持时间。 

          六、 其他 
          1、启动补偿 
             对于1.75m/s以下的中低速电梯,由于运行速度较低,基本不需要启动补偿就可以达到比较满意的程度。对于1.75m/s以上的中高速电梯,如果启动舒适感要求比较高的场合,就必须添加称重装置,进行启动转矩的补偿。一般有两种称重装置,开关量检测和模拟量检测方式。对于开关量检测具有成本低,但只能够做到有级,一般安装4个开关,可以在空载和满载之间实现任意4点的准确补偿,但是由于是有级补偿,还不能够做到理想的程度。模拟量传感器可以实现无级补偿,但是存在的问题是模拟量传感器往往随着电梯的使用,其输出会发生偏移,造成补偿错误,效果有时会比不补偿还差,因此需要定期对补偿增益进行调整。艾默生TD3100电梯专用变频器启动转矩补偿原理如图所示 

          2、 减振器和钢丝绳的合理选用 
             许多电梯厂家,对于减振器选用非常随意。实际上减振器对于提高电梯的舒适感有非常重要的作用。减振器一般有曳引机底座的橡胶减振垫、轿箱底部的减振弹簧或橡胶减振垫、轿箱顶部的钢丝绳减振器三种。曳引机底座的减振垫质量和减振效果千差万别,它直接影响到电梯的舒适感,特别是当电梯上行到顶层2至4层启动、停车时,问题将表现的异常突出。轿箱底部的减振器的质量将直接关系到电梯稳态运行的平稳性,如果弹性系数大,特性太硬,将起不到减振作用,会产生高频振动,人体会感觉到麻脚的感觉,严重时,将造成轿箱的高频振动,产生比较大的噪音。反之,将产生低频振荡,造成人体的下沉感。因此必须合理选用。钢丝绳的减振作用与轿箱底部的减振器作用相同,必须根据楼层高度,选用弹性系数合理的钢丝绳,在保证满载情况下,伸缩量符合要求的情况下,达到良好的减振效果。另外在高层电梯上,由于钢丝绳较长,松紧程度一致性差时,容易造成高速运行时钢丝绳的摆动,互相撞击造成轿箱的振动。一个有效的方法就是在钢丝绳末端添加钢丝绳减振器,对于钢丝绳的振动波产生有效的吸收,防止反射而形成差拍现象。 
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          3、 编码器的合理选用 
             编码器是电梯变频器闭环的必要器件,其合理选用对电梯的安全、可靠运行产生重大影响。从安装方式上,轴套式更加可靠,但价格相对连轴式稍贵。目前许多采用连轴式编码器厂家,由于标准连轴器在同轴度不好的情况下,很容易折断,可靠性非常差,就自己采用非常简单的连接方式,给电梯的运行带来安全隐患。从接线方式上讲,有推挽输出的和开路集电极输出的,建议在编码器连线超过5m以上时建议选用开路集电极编码器,以提高抗干扰能力。

            编码器的每转脉冲数一般在300以上就可以保证变频器的正常运行,建议在成本许可的情况下,最好将编码器每转脉冲数提高到1000到2000,可以大大提高电梯的启动舒适感。原因是每转脉冲数越大,启动溜车就容易实现快速检测,从而达到转矩的快速调整,减小溜车。 
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          4、 控制系统的合理接地 
             电梯控制系统中,接地是一个影响可靠性的关键问题。由于我国供电的不规范,大多数场合是三相四线制,而非三相五线制,接地问题变得更加突出。在安装调试时首先必须保证控制柜、曳引机及轿箱可靠接地或零,然后是编码器接地。但是要强调的是,目前市场上编码器的规范性较差,有些编码器自身的抗干扰能力差,设计厂家将编码器引线的屏蔽层与编码器外壳连接,这是非常严重的错误。如果用户将编码器屏蔽层与变频器的地相接时,由于两端接地,变频器与电机之间存在电位差,容易产生干扰,轻者造成电梯的低频抖动和随机的过流保护,重者当调试现场曳引机没有接地或者接地不良时,电机的漏电将造成变频器接口板的严重损坏。因此,建议选用屏蔽层与外壳不连接的编码器,实施远端一点接地,可以大大提高系统的可靠性。 
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          5、 制动电阻的合理选取 
             制动电阻是用于消耗电梯在发电过程中产生的回馈电能,电阻阻值的选取参考变频器说明书有关内容以100%制动转矩选取,但是电阻功率大小直接关系到体积和价格,许多厂家不知道如何选取,同等功率的变频器电阻全部是一样的。这是存在严重隐患的。因为电阻的功率与楼层的高度是有关的,一个6层楼和一个30层大楼,所用变频器可能均是15KW,但是变频器( 变频器的相关产品 )发电连续运行的时间相差5倍,其功率也需要相差5倍,才可以保证可靠性,延长电阻的寿命。因此电阻的功率应该先按照连续制动计算,然后根据不同楼层高度相应地调整功率。

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