時(shí)間:2014-09-21 發(fā)布者:河北澳大電梯工程有限公司
、引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,電梯市場(chǎng)異常繁榮,年需求4萬(wàn)多臺(tái),成為全世界最為活躍的市場(chǎng)。由于我國(guó)電梯受日本產(chǎn)品的影響較大,人們對(duì)于電梯舒適感的要求越來(lái)越高。如何提高電梯運(yùn)行的舒適感成為各個(gè)電梯廠家關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。
二、 選用品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的曳引機(jī)
電梯控制系統(tǒng)首先應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。電梯運(yùn)行就是轎箱在導(dǎo)軌上的往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng),由于其載人功能,對(duì)其可靠性、振動(dòng)噪音和舒適感提出了較為苛刻的要求。電梯機(jī)械的可靠性由機(jī)械設(shè)計(jì)和材料的選型可以完全保證。轎箱在X、Y方向的機(jī)械振動(dòng)完全靠導(dǎo)軌的安裝和導(dǎo)靴的加工精度和質(zhì)量來(lái)保證,而Z方向的機(jī)械振動(dòng)與曳引機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻調(diào)速器息息相關(guān)。
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曳引機(jī)是電梯運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置,其性能直接關(guān)系到電梯運(yùn)行的舒適感。曳引機(jī)的機(jī)械間隙對(duì)電梯的影響主要體現(xiàn)在電梯在加減速過(guò)程中,在電機(jī)速率發(fā)生變化時(shí),電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)將發(fā)生切換,造成電梯的振動(dòng),極大地影響了電梯的舒適感。在電梯S曲線加減速過(guò)程中,一般各有一兩次明顯失重或者超重感覺(jué),并伴隨曳引機(jī)發(fā)出異響。另外,對(duì)于一些改造的雙速舊梯用曳引機(jī),由于多次高低速切換的巨大沖擊,造成連接套軸中的橡膠墊片嚴(yán)重磨損,也會(huì)造成上述現(xiàn)象。因此,電梯廠家必須對(duì)新選型的曳引機(jī)的間隙必須提出明確的要求,并在維保時(shí)定期檢查連接軸的磨損情況。
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另外,曳引機(jī)內(nèi)部齒輪或者渦輪渦桿的加工、安裝精度差、動(dòng)平衡調(diào)節(jié)不好,也會(huì)造成電梯在高速時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。筆者曾經(jīng)在某個(gè)廠家,發(fā)現(xiàn)電梯運(yùn)行的垂直振動(dòng)特別大,采用了一切辦法均無(wú)效的情況下,懷疑為曳引機(jī)問(wèn)題,廠家不相信,更換市場(chǎng)上所有品牌變頻器,均無(wú)改善,更換曳引機(jī),問(wèn)題得到解決。結(jié)果問(wèn)題是該曳引機(jī)生產(chǎn)廠家規(guī)模小,檢測(cè)手段落后,生產(chǎn)的曳引機(jī),一致性難以保證,給電梯廠造成重大直接和間接的損失。因此,曳引機(jī)的選擇,不能貪圖便宜,必須選擇技術(shù)實(shí)力雄厚,檢測(cè)手段齊全,質(zhì)量保證體系健全的廠家。還有一點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)的是,在同樣梯速情況下,以選擇曳引機(jī)減速比大的曳引機(jī)為好。因?yàn)闇p速比大,造成的倒溜現(xiàn)象就小,啟動(dòng)舒適感就容易調(diào)整。實(shí)踐證明,同樣梯速下,采用6極電機(jī)曳引機(jī)比采用4極電機(jī)的啟動(dòng)舒適感差。本質(zhì)原因是6極電機(jī)比4極電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并沒(méi)有大1.5倍以上。
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三、選用品質(zhì)優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電機(jī)
在保證曳引機(jī)質(zhì)量的前提下,與曳引機(jī)配套的電機(jī)的性能也直接關(guān)系到電梯的起制動(dòng)過(guò)程的性能,問(wèn)題主要表現(xiàn)為啟動(dòng)舒適感的好壞。如果電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,在電梯松閘的時(shí)刻產(chǎn)生的倒溜就會(huì)很小。目前,在許多變頻器的手冊(cè)中,有嚴(yán)重誤導(dǎo)用戶的說(shuō)法。變頻器可以達(dá)到200%甚至300%以上的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,實(shí)際上都是沒(méi)有實(shí)際意義的。如果一個(gè)電機(jī)的設(shè)計(jì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 和最大轉(zhuǎn)矩 小,變頻器再好,也不會(huì)產(chǎn)生大的輸出轉(zhuǎn)矩,而且還容易產(chǎn)生速度的波動(dòng),造成振蕩。
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根據(jù)異步電機(jī)的基本知識(shí),電機(jī)的M-N曲線如圖1(a)所示,圖中A點(diǎn)為最初啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn),B點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn),C點(diǎn)為額定工作點(diǎn)。其中電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 與電機(jī)的轉(zhuǎn)差率s有關(guān),轉(zhuǎn)差大,初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,要提高轉(zhuǎn)差,要求轉(zhuǎn)子電阻 大,轉(zhuǎn)子電感小,圖1(b)示出了轉(zhuǎn)子電阻不同情況下的機(jī)械特性曲線。從圖上還可以看出,隨著轉(zhuǎn)子電阻增大,最大轉(zhuǎn)矩 未發(fā)生變化,但是其對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)差 增大,在同等負(fù)載下,轉(zhuǎn)差也增大。這就是進(jìn)口品牌電梯采用高轉(zhuǎn)差電機(jī)的原因??墒悄壳霸S多進(jìn)口品牌曳引機(jī)為了降低成本,均配備國(guó)產(chǎn)低轉(zhuǎn)差電機(jī),轉(zhuǎn)差頻率一般小于2.5Hz,其啟動(dòng)性能大打折扣。因此在選擇曳引機(jī)品牌時(shí),其配套電機(jī)的品牌和性能的選擇也同等重要。
四、 選用性能優(yōu)良的變頻器
異步電機(jī)矢量控制是完全基于電機(jī)參數(shù)的矢量控制,因此電機(jī)參數(shù)必須能夠進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)。否則,取得不了優(yōu)越的性能。因此,首先必須選用能夠進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的變頻器。其次,變頻器必須具有零速150%以上的轉(zhuǎn)矩輸出,可以保證良好的啟動(dòng)和停車舒適感。另外,需要非常好的過(guò)載能力,110%的額定負(fù)載,必須連續(xù)運(yùn)行,特別對(duì)于高層電梯,需要滿載運(yùn)行超過(guò)30S以上的,更要考慮這一點(diǎn)。一些國(guó)外廠家的變頻器,100%額定負(fù)載,不能夠連續(xù)運(yùn)行60S,因此,在用于高層電梯控制的時(shí)候,均建議放大一檔使用,給用戶造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
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選定好變頻器后,要做到比較好的舒適感,關(guān)鍵還要調(diào)試好變頻器的性能及運(yùn)行曲線。電梯在啟動(dòng)的時(shí)候,由于機(jī)械導(dǎo)靴有比較大的靜摩擦力,可以通過(guò)調(diào)節(jié)啟動(dòng)速度和啟動(dòng)速度保持時(shí)間來(lái)消除。另外,一般變頻器均有速度環(huán)PI參數(shù)調(diào)整功能,通過(guò)速度環(huán)PI參數(shù)調(diào)整,可以有效調(diào)整變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)速精度,可提高電梯的啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的舒適感。啟動(dòng)性能與低頻PI參數(shù)有關(guān),可以先將低頻I設(shè)定為零或者比較大的值,不考慮平層精度情況下調(diào)節(jié)KP,增大KP,低頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)加快,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,但是KP過(guò)大,容易引起振蕩,啟動(dòng)和停車爬行的舒適感會(huì)變差。因此,必須增大KP到電梯在滿載、空載情況下,不振蕩為臨界,然后可以逐步減小I參數(shù),達(dá)到啟動(dòng),爬行均滿意的效果。高頻PI參數(shù)調(diào)整原則是,保證啟動(dòng)加速和停車減速過(guò)程的超調(diào)最小,一般小于2%額定速度,又要保證穩(wěn)速情況下的速度精度,一般不超過(guò)0.001m/s。先將高頻I設(shè)定為零或者比較大的值,調(diào)節(jié)K,使參數(shù)小于電梯在高頻穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生振蕩的臨界參數(shù),然后逐步減小I,使得超調(diào)達(dá)到要求的指標(biāo)。對(duì)于采用相同曳引機(jī)和機(jī)械的場(chǎng)合,可以在調(diào)好一臺(tái)電梯情況下,通過(guò)鍵盤參數(shù)拷貝來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)制。上述中,積分時(shí)間常數(shù)I的單位為時(shí)間單位S。特別提醒的是,目前市場(chǎng)上的絕大多數(shù)變頻器PI參數(shù)采用獨(dú)立的兩個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)整,沒(méi)有實(shí)際物理量概念,此時(shí)的I越大,相當(dāng)于時(shí)間常數(shù)越小。
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對(duì)于加減速過(guò)程中的舒適感,要通過(guò)S曲線調(diào)整來(lái)解決。一般是加速度和減速度在0.5~1 之間,開(kāi)始段急加速和結(jié)束段急減速可以調(diào)整為0.25~0.5 ,結(jié)束段急加速和開(kāi)始段急減速可以在0.5~0.9 之間。S曲線的調(diào)整還與電梯的場(chǎng)所有關(guān),對(duì)于醫(yī)院、療養(yǎng)院等對(duì)舒適感要求很高的場(chǎng)合,需要減小相應(yīng)參數(shù),對(duì)于辦公寫字摟等需要高效率的場(chǎng)合,可以適當(dāng)增大相應(yīng)參數(shù)。結(jié)束段急加速和開(kāi)始段急減速的增大,有利于克服間隙造成的加減速過(guò)程的抖動(dòng)。
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五、 采用最佳控制時(shí)序
最佳的控制時(shí)序如圖2所示,變頻器接收到運(yùn)行命令后,先進(jìn)入零速運(yùn)行過(guò)程,延時(shí)T1,保證電機(jī)勵(lì)磁達(dá)到穩(wěn)態(tài)后打開(kāi)報(bào)閘,同時(shí)變頻器開(kāi)始運(yùn)行啟動(dòng)速度的啟動(dòng)速度保持時(shí)間T2后是高速、低速到零速,零速運(yùn)行T3后,在保證慣性影響為零的情況下,關(guān)閉報(bào)閘,由于報(bào)閘抱緊需要一定時(shí)間,因此必須延遲T4后撤消運(yùn)行命令。按照此時(shí)序,可以保證啟動(dòng)和停車均有理想的舒適感。在艾默生TD3100變頻器中,T1由F7.00設(shè)定,T2由F3.01設(shè)定,T3由F7.01設(shè)定,T4由控制決定,如果控制器延遲時(shí)間不夠,TD3100變頻器將自動(dòng)延長(zhǎng)命令保持時(shí)間。
六、 其他
1、啟動(dòng)補(bǔ)償
對(duì)于1.75m/s以下的中低速電梯,由于運(yùn)行速度較低,基本不需要啟動(dòng)補(bǔ)償就可以達(dá)到比較滿意的程度。對(duì)于1.75m/s以上的中高速電梯,如果啟動(dòng)舒適感要求比較高的場(chǎng)合,就必須添加稱重裝置,進(jìn)行啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。一般有兩種稱重裝置,開(kāi)關(guān)量檢測(cè)和模擬量檢測(cè)方式。對(duì)于開(kāi)關(guān)量檢測(cè)具有成本低,但只能夠做到有級(jí),一般安裝4個(gè)開(kāi)關(guān),可以在空載和滿載之間實(shí)現(xiàn)任意4點(diǎn)的準(zhǔn)確補(bǔ)償,但是由于是有級(jí)補(bǔ)償,還不能夠做到理想的程度。模擬量傳感器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)補(bǔ)償,但是存在的問(wèn)題是模擬量傳感器往往隨著電梯的使用,其輸出會(huì)發(fā)生偏移,造成補(bǔ)償錯(cuò)誤,效果有時(shí)會(huì)比不補(bǔ)償還差,因此需要定期對(duì)補(bǔ)償增益進(jìn)行調(diào)整。艾默生TD3100電梯專用變頻器啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償原理如圖所示
2、 減振器和鋼絲繩的合理選用
許多電梯廠家,對(duì)于減振器選用非常隨意。實(shí)際上減振器對(duì)于提高電梯的舒適感有非常重要的作用。減振器一般有曳引機(jī)底座的橡膠減振墊、轎箱底部的減振彈簧或橡膠減振墊、轎箱頂部的鋼絲繩減振器三種。曳引機(jī)底座的減振墊質(zhì)量和減振效果千差萬(wàn)別,它直接影響到電梯的舒適感,特別是當(dāng)電梯上行到頂層2至4層啟動(dòng)、停車時(shí),問(wèn)題將表現(xiàn)的異常突出。轎箱底部的減振器的質(zhì)量將直接關(guān)系到電梯穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的平穩(wěn)性,如果彈性系數(shù)大,特性太硬,將起不到減振作用,會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng),人體會(huì)感覺(jué)到麻腳的感覺(jué),嚴(yán)重時(shí),將造成轎箱的高頻振動(dòng),產(chǎn)生比較大的噪音。反之,將產(chǎn)生低頻振蕩,造成人體的下沉感。因此必須合理選用。鋼絲繩的減振作用與轎箱底部的減振器作用相同,必須根據(jù)樓層高度,選用彈性系數(shù)合理的鋼絲繩,在保證滿載情況下,伸縮量符合要求的情況下,達(dá)到良好的減振效果。另外在高層電梯上,由于鋼絲繩較長(zhǎng),松緊程度一致性差時(shí),容易造成高速運(yùn)行時(shí)鋼絲繩的擺動(dòng),互相撞擊造成轎箱的振動(dòng)。一個(gè)有效的方法就是在鋼絲繩末端添加鋼絲繩減振器,對(duì)于鋼絲繩的振動(dòng)波產(chǎn)生有效的吸收,防止反射而形成差拍現(xiàn)象。
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3、 編碼器的合理選用
編碼器是電梯變頻器閉環(huán)的必要器件,其合理選用對(duì)電梯的安全、可靠運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。從安裝方式上,軸套式更加可靠,但價(jià)格相對(duì)連軸式稍貴。目前許多采用連軸式編碼器廠家,由于標(biāo)準(zhǔn)連軸器在同軸度不好的情況下,很容易折斷,可靠性非常差,就自己采用非常簡(jiǎn)單的連接方式,給電梯的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。從接線方式上講,有推挽輸出的和開(kāi)路集電極輸出的,建議在編碼器連線超過(guò)5m以上時(shí)建議選用開(kāi)路集電極編碼器,以提高抗干擾能力。
編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)一般在300以上就可以保證變頻器的正常運(yùn)行,建議在成本許可的情況下,最好將編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)提高到1000到2000,可以大大提高電梯的啟動(dòng)舒適感。原因是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越大,啟動(dòng)溜車就容易實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè),從而達(dá)到轉(zhuǎn)矩的快速調(diào)整,減小溜車。
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4、 控制系統(tǒng)的合理接地
電梯控制系統(tǒng)中,接地是一個(gè)影響可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。由于我國(guó)供電的不規(guī)范,大多數(shù)場(chǎng)合是三相四線制,而非三相五線制,接地問(wèn)題變得更加突出。在安裝調(diào)試時(shí)首先必須保證控制柜、曳引機(jī)及轎箱可靠接地或零,然后是編碼器接地。但是要強(qiáng)調(diào)的是,目前市場(chǎng)上編碼器的規(guī)范性較差,有些編碼器自身的抗干擾能力差,設(shè)計(jì)廠家將編碼器引線的屏蔽層與編碼器外殼連接,這是非常嚴(yán)重的錯(cuò)誤。如果用戶將編碼器屏蔽層與變頻器的地相接時(shí),由于兩端接地,變頻器與電機(jī)之間存在電位差,容易產(chǎn)生干擾,輕者造成電梯的低頻抖動(dòng)和隨機(jī)的過(guò)流保護(hù),重者當(dāng)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)曳引機(jī)沒(méi)有接地或者接地不良時(shí),電機(jī)的漏電將造成變頻器接口板的嚴(yán)重?fù)p壞。因此,建議選用屏蔽層與外殼不連接的編碼器,實(shí)施遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地,可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。
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5、 制動(dòng)電阻的合理選取
制動(dòng)電阻是用于消耗電梯在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的回饋電能,電阻阻值的選取參考變頻器說(shuō)明書有關(guān)內(nèi)容以100%制動(dòng)轉(zhuǎn)矩選取,但是電阻功率大小直接關(guān)系到體積和價(jià)格,許多廠家不知道如何選取,同等功率的變頻器電阻全部是一樣的。這是存在嚴(yán)重隱患的。因?yàn)殡娮璧墓β逝c樓層的高度是有關(guān)的,一個(gè)6層樓和一個(gè)30層大樓,所用變頻器可能均是15KW,但是變頻器( 變頻器的相關(guān)產(chǎn)品 )發(fā)電連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間相差5倍,其功率也需要相差5倍,才可以保證可靠性,延長(zhǎng)電阻的壽命。因此電阻的功率應(yīng)該先按照連續(xù)制動(dòng)計(jì)算,然后根據(jù)不同樓層高度相應(yīng)地調(diào)整功率。