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主题:提高电梯运行舒适感的有效途径

发表于2013-02-25

一、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。

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。

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,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。

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。

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,需要好的过载能力,110%的额定负载,必须连续运行,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。

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。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。

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。

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设定常州电梯维修,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。

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