、引言
随着我國(guó)經濟的迅速發展,電(diàn)梯市場異常繁榮,年需求4萬多(duō)台,成為(wèi)全世界最為(wèi)活躍的市場。由于我國(guó)電(diàn)梯受日本産(chǎn)品的影響較大,人們對于電(diàn)梯舒适感的要求越來越高。如何提高電(diàn)梯運行的舒适感成為(wèi)各個電(diàn)梯廠家關注的一個重要問題。
二、 選用(yòng)品質(zhì)優良、穩定的曳引機
電(diàn)梯控制系統首先應該說是一個機械系統。電(diàn)梯運行就是轎箱在導軌上的往複機械運動,由于其載人功能(néng),對其可(kě)靠性、振動噪音和舒适感提出了較為(wèi)苛刻的要求。電(diàn)梯機械的可(kě)靠性由機械設計和材料的選型可(kě)以完全保證。轎箱在X、Y方向的機械振動完全靠導軌的安(ān)裝(zhuāng)和導靴的加工(gōng)精(jīng)度和質(zhì)量來保證,而Z方向的機械振動與曳引機及其驅動電(diàn)機、變頻調速器息息相關。
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曳引機是電(diàn)梯運行的驅動裝(zhuāng)置,其性能(néng)直接關系到電(diàn)梯運行的舒适感。曳引機的機械間隙對電(diàn)梯的影響主要體(tǐ)現在電(diàn)梯在加減速過程中(zhōng),在電(diàn)機速率發生變化時,電(diàn)動運行和發電(diàn)運行狀态将發生切換,造成電(diàn)梯的振動,極大地影響了電(diàn)梯的舒适感。在電(diàn)梯S曲線(xiàn)加減速過程中(zhōng),一般各有(yǒu)一兩次明顯失重或者超重感覺,并伴随曳引機發出異響。另外,對于一些改造的雙速舊梯用(yòng)曳引機,由于多(duō)次高低速切換的巨大沖擊,造成連接套軸中(zhōng)的橡膠墊片嚴重磨損,也會造成上述現象。因此,電(diàn)梯廠家必須對新(xīn)選型的曳引機的間隙必須提出明确的要求,并在維保時定期檢查連接軸的磨損情況。
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另外,曳引機内部齒輪或者渦輪渦杆的加工(gōng)、安(ān)裝(zhuāng)精(jīng)度差、動平衡調節不好,也會造成電(diàn)梯在高速時産(chǎn)生振動和噪音。筆(bǐ)者曾經在某個廠家,發現電(diàn)梯運行的垂直振動特别大,采用(yòng)了一切辦(bàn)法均無效的情況下,懷疑為(wèi)曳引機問題,廠家不相信,更換市場上所有(yǒu)品牌變頻器,均無改善,更換曳引機,問題得到解決。結果問題是該曳引機生産(chǎn)廠家規模小(xiǎo),檢測手段落後,生産(chǎn)的曳引機,一緻性難以保證,給電(diàn)梯廠造成重大直接和間接的損失。因此,曳引機的選擇,不能(néng)貪圖便宜,必須選擇技(jì )術實力雄厚,檢測手段齊全,質(zhì)量保證體(tǐ)系健全的廠家。還有(yǒu)一點要強調的是,在同樣梯速情況下,以選擇曳引機減速比大的曳引機為(wèi)好。因為(wèi)減速比大,造成的倒溜現象就小(xiǎo),啓動舒适感就容易調整。實踐證明,同樣梯速下,采用(yòng)6極電(diàn)機曳引機比采用(yòng)4極電(diàn)機的啓動舒适感差。本質(zhì)原因是6極電(diàn)機比4極電(diàn)機的啓動轉矩并沒有(yǒu)大1.5倍以上。
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三、選用(yòng)品質(zhì)優良的驅動電(diàn)機
在保證曳引機質(zhì)量的前提下,與曳引機配套的電(diàn)機的性能(néng)也直接關系到電(diàn)梯的起制動過程的性能(néng),問題主要表現為(wèi)啓動舒适感的好壞。如果電(diàn)機的啓動轉矩大,在電(diàn)梯松閘的時刻産(chǎn)生的倒溜就會很(hěn)小(xiǎo)。目前,在許多(duō)變頻器的手冊中(zhōng),有(yǒu)嚴重誤導用(yòng)戶的說法。變頻器可(kě)以達到200%甚至300%以上的啓動轉矩,實際上都是沒有(yǒu)實際意義的。如果一個電(diàn)機的設計啓動轉矩 和最大轉矩 小(xiǎo),變頻器再好,也不會産(chǎn)生大的輸出轉矩,而且還容易産(chǎn)生速度的波動,造成振蕩。
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根據異步電(diàn)機的基本知識,電(diàn)機的M-N曲線(xiàn)如圖1(a)所示,圖中(zhōng)A點為(wèi)最初啓動轉矩點,B點為(wèi)最大轉矩點,C點為(wèi)額定工(gōng)作(zuò)點。其中(zhōng)電(diàn)機的啓動轉矩 與電(diàn)機的轉差率s有(yǒu)關,轉差大,初始啓動轉矩大,要提高轉差,要求轉子電(diàn)阻 大,轉子電(diàn)感小(xiǎo),圖1(b)示出了轉子電(diàn)阻不同情況下的機械特性曲線(xiàn)。從圖上還可(kě)以看出,随着轉子電(diàn)阻增大,最大轉矩 未發生變化,但是其對應的最大轉差 增大,在同等負載下,轉差也增大。這就是進口品牌電(diàn)梯采用(yòng)高轉差電(diàn)機的原因。可(kě)是目前許多(duō)進口品牌曳引機為(wèi)了降低成本,均配備國(guó)産(chǎn)低轉差電(diàn)機,轉差頻率一般小(xiǎo)于2.5Hz,其啓動性能(néng)大打折扣。因此在選擇曳引機品牌時,其配套電(diàn)機的品牌和性能(néng)的選擇也同等重要。
四、 選用(yòng)性能(néng)優良的變頻器
異步電(diàn)機矢量控制是完全基于電(diàn)機參數的矢量控制,因此電(diàn)機參數必須能(néng)夠進行自動學(xué)習。否則,取得不了優越的性能(néng)。因此,首先必須選用(yòng)能(néng)夠進行電(diàn)機參數自學(xué)習的變頻器。其次,變頻器必須具(jù)有(yǒu)零速150%以上的轉矩輸出,可(kě)以保證良好的啓動和停車(chē)舒适感。另外,需要非常好的過載能(néng)力,110%的額定負載,必須連續運行,特别對于高層電(diàn)梯,需要滿載運行超過30S以上的,更要考慮這一點。一些國(guó)外廠家的變頻器,100%額定負載,不能(néng)夠連續運行60S,因此,在用(yòng)于高層電(diàn)梯控制的時候,均建議放大一檔使用(yòng),給用(yòng)戶造成了不必要的經濟損失。
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選定好變頻器後,要做到比較好的舒适感,關鍵還要調試好變頻器的性能(néng)及運行曲線(xiàn)。電(diàn)梯在啓動的時候,由于機械導靴有(yǒu)比較大的靜摩擦力,可(kě)以通過調節啓動速度和啓動速度保持時間來消除。另外,一般變頻器均有(yǒu)速度環PI參數調整功能(néng),通過速度環PI參數調整,可(kě)以有(yǒu)效調整變頻器的動态響應速度和穩速精(jīng)度,可(kě)提高電(diàn)梯的啓動和穩态運行的舒适感。啓動性能(néng)與低頻PI參數有(yǒu)關,可(kě)以先将低頻I設定為(wèi)零或者比較大的值,不考慮平層精(jīng)度情況下調節KP,增大KP,低頻動态響應加快,啓動轉矩大,但是KP過大,容易引起振蕩,啓動和停車(chē)爬行的舒适感會變差。因此,必須增大KP到電(diàn)梯在滿載、空載情況下,不振蕩為(wèi)臨界,然後可(kě)以逐步減小(xiǎo)I參數,達到啓動,爬行均滿意的效果。高頻PI參數調整原則是,保證啓動加速和停車(chē)減速過程的超調最小(xiǎo),一般小(xiǎo)于2%額定速度,又(yòu)要保證穩速情況下的速度精(jīng)度,一般不超過0.001m/s。先将高頻I設定為(wèi)零或者比較大的值,調節K,使參數小(xiǎo)于電(diàn)梯在高頻穩态産(chǎn)生振蕩的臨界參數,然後逐步減小(xiǎo)I,使得超調達到要求的指标。對于采用(yòng)相同曳引機和機械的場合,可(kě)以在調好一台電(diàn)梯情況下,通過鍵盤參數拷貝來實現複制。上述中(zhōng),積分(fēn)時間常數I的單位為(wèi)時間單位S。特别提醒的是,目前市場上的絕大多(duō)數變頻器PI參數采用(yòng)獨立的兩個數來調整,沒有(yǒu)實際物(wù)理(lǐ)量概念,此時的I越大,相當于時間常數越小(xiǎo)。
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對于加減速過程中(zhōng)的舒适感,要通過S曲線(xiàn)調整來解決。一般是加速度和減速度在0.5~1 之間,開始段急加速和結束段急減速可(kě)以調整為(wèi)0.25~0.5 ,結束段急加速和開始段急減速可(kě)以在0.5~0.9 之間。S曲線(xiàn)的調整還與電(diàn)梯的場所有(yǒu)關,對于醫(yī)院、療養院等對舒适感要求很(hěn)高的場合,需要減小(xiǎo)相應參數,對于辦(bàn)公(gōng)寫字摟等需要高效率的場合,可(kě)以适當增大相應參數。結束段急加速和開始段急減速的增大,有(yǒu)利于克服間隙造成的加減速過程的抖動。
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五、 采用(yòng)最佳控制時序
最佳的控制時序如圖2所示,變頻器接收到運行命令後,先進入零速運行過程,延時T1,保證電(diàn)機勵磁達到穩态後打開報閘,同時變頻器開始運行啓動速度的啓動速度保持時間T2後是高速、低速到零速,零速運行T3後,在保證慣性影響為(wèi)零的情況下,關閉報閘,由于報閘抱緊需要一定時間,因此必須延遲T4後撤消運行命令。按照此時序,可(kě)以保證啓動和停車(chē)均有(yǒu)理(lǐ)想的舒适感。在艾默生TD3100變頻器中(zhōng),T1由F7.00設定,T2由F3.01設定,T3由F7.01設定,T4由控制決定,如果控制器延遲時間不夠,TD3100變頻器将自動延長(cháng)命令保持時間。
六、 其他(tā)
1、啓動補償
對于1.75m/s以下的中(zhōng)低速電(diàn)梯,由于運行速度較低,基本不需要啓動補償就可(kě)以達到比較滿意的程度。對于1.75m/s以上的中(zhōng)高速電(diàn)梯,如果啓動舒适感要求比較高的場合,就必須添加稱重裝(zhuāng)置,進行啓動轉矩的補償。一般有(yǒu)兩種稱重裝(zhuāng)置,開關量檢測和模拟量檢測方式。對于開關量檢測具(jù)有(yǒu)成本低,但隻能(néng)夠做到有(yǒu)級,一般安(ān)裝(zhuāng)4個開關,可(kě)以在空載和滿載之間實現任意4點的準确補償,但是由于是有(yǒu)級補償,還不能(néng)夠做到理(lǐ)想的程度。模拟量傳感器可(kě)以實現無級補償,但是存在的問題是模拟量傳感器往往随着電(diàn)梯的使用(yòng),其輸出會發生偏移,造成補償錯誤,效果有(yǒu)時會比不補償還差,因此需要定期對補償增益進行調整。艾默生TD3100電(diàn)梯專用(yòng)變頻器啓動轉矩補償原理(lǐ)如圖所示
2、 減振器和鋼絲繩的合理(lǐ)選用(yòng)
許多(duō)電(diàn)梯廠家,對于減振器選用(yòng)非常随意。實際上減振器對于提高電(diàn)梯的舒适感有(yǒu)非常重要的作(zuò)用(yòng)。減振器一般有(yǒu)曳引機底座的橡膠減振墊、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。曳引機底座的減振墊質(zhì)量和減振效果千差萬别,它直接影響到電(diàn)梯的舒适感,特别是當電(diàn)梯上行到頂層2至4層啓動、停車(chē)時,問題将表現的異常突出。轎箱底部的減振器的質(zhì)量将直接關系到電(diàn)梯穩态運行的平穩性,如果彈性系數大,特性太硬,将起不到減振作(zuò)用(yòng),會産(chǎn)生高頻振動,人體(tǐ)會感覺到麻腳的感覺,嚴重時,将造成轎箱的高頻振動,産(chǎn)生比較大的噪音。反之,将産(chǎn)生低頻振蕩,造成人體(tǐ)的下沉感。因此必須合理(lǐ)選用(yòng)。鋼絲繩的減振作(zuò)用(yòng)與轎箱底部的減振器作(zuò)用(yòng)相同,必須根據樓層高度,選用(yòng)彈性系數合理(lǐ)的鋼絲繩,在保證滿載情況下,伸縮量符合要求的情況下,達到良好的減振效果。另外在高層電(diàn)梯上,由于鋼絲繩較長(cháng),松緊程度一緻性差時,容易造成高速運行時鋼絲繩的擺動,互相撞擊造成轎箱的振動。一個有(yǒu)效的方法就是在鋼絲繩末端添加鋼絲繩減振器,對于鋼絲繩的振動波産(chǎn)生有(yǒu)效的吸收,防止反射而形成差拍現象。
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3、 編碼器的合理(lǐ)選用(yòng)
編碼器是電(diàn)梯變頻器閉環的必要器件,其合理(lǐ)選用(yòng)對電(diàn)梯的安(ān)全、可(kě)靠運行産(chǎn)生重大影響。從安(ān)裝(zhuāng)方式上,軸套式更加可(kě)靠,但價格相對連軸式稍貴。目前許多(duō)采用(yòng)連軸式編碼器廠家,由于标準連軸器在同軸度不好的情況下,很(hěn)容易折斷,可(kě)靠性非常差,就自己采用(yòng)非常簡單的連接方式,給電(diàn)梯的運行帶來安(ān)全隐患。從接線(xiàn)方式上講,有(yǒu)推挽輸出的和開路集電(diàn)極輸出的,建議在編碼器連線(xiàn)超過5m以上時建議選用(yòng)開路集電(diàn)極編碼器,以提高抗幹擾能(néng)力。
編碼器的每轉脈沖數一般在300以上就可(kě)以保證變頻器的正常運行,建議在成本許可(kě)的情況下,最好将編碼器每轉脈沖數提高到1000到2000,可(kě)以大大提高電(diàn)梯的啓動舒适感。原因是每轉脈沖數越大,啓動溜車(chē)就容易實現快速檢測,從而達到轉矩的快速調整,減小(xiǎo)溜車(chē)。
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4、 控制系統的合理(lǐ)接地
電(diàn)梯控制系統中(zhōng),接地是一個影響可(kě)靠性的關鍵問題。由于我國(guó)供電(diàn)的不規範,大多(duō)數場合是三相四線(xiàn)制,而非三相五線(xiàn)制,接地問題變得更加突出。在安(ān)裝(zhuāng)調試時首先必須保證控制櫃、曳引機及轎箱可(kě)靠接地或零,然後是編碼器接地。但是要強調的是,目前市場上編碼器的規範性較差,有(yǒu)些編碼器自身的抗幹擾能(néng)力差,設計廠家将編碼器引線(xiàn)的屏蔽層與編碼器外殼連接,這是非常嚴重的錯誤。如果用(yòng)戶将編碼器屏蔽層與變頻器的地相接時,由于兩端接地,變頻器與電(diàn)機之間存在電(diàn)位差,容易産(chǎn)生幹擾,輕者造成電(diàn)梯的低頻抖動和随機的過流保護,重者當調試現場曳引機沒有(yǒu)接地或者接地不良時,電(diàn)機的漏電(diàn)将造成變頻器接口闆的嚴重損壞。因此,建議選用(yòng)屏蔽層與外殼不連接的編碼器,實施遠(yuǎn)端一點接地,可(kě)以大大提高系統的可(kě)靠性。
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5、 制動電(diàn)阻的合理(lǐ)選取
制動電(diàn)阻是用(yòng)于消耗電(diàn)梯在發電(diàn)過程中(zhōng)産(chǎn)生的回饋電(diàn)能(néng),電(diàn)阻阻值的選取參考變頻器說明書有(yǒu)關内容以100%制動轉矩選取,但是電(diàn)阻功率大小(xiǎo)直接關系到體(tǐ)積和價格,許多(duō)廠家不知道如何選取,同等功率的變頻器電(diàn)阻全部是一樣的。這是存在嚴重隐患的。因為(wèi)電(diàn)阻的功率與樓層的高度是有(yǒu)關的,一個6層樓和一個30層大樓,所用(yòng)變頻器可(kě)能(néng)均是15KW,但是變頻器( 變頻器的相關産(chǎn)品 )發電(diàn)連續運行的時間相差5倍,其功率也需要相差5倍,才可(kě)以保證可(kě)靠性,延長(cháng)電(diàn)阻的壽命。因此電(diàn)阻的功率應該先按照連續制動計算,然後根據不同樓層高度相應地調整功率。