一种监测电梯曳引媒介寿命的方法及系统与流程

本发明涉及电梯技术领域，具体涉及一种监测电梯曳引媒介寿命的方法及系统。

背景技术：

采用传统曳引悬挂钢丝绳的电梯，在维保时可以通过肉眼观看来识别断丝断股，钢丝绳出现磨细时，也能通过卡尺等工具精确测量，并得出是否符合报废条件的结论。《GB/T31821-2015电梯主要部件报废技术条件》规定了曳引悬挂钢丝绳的报废条件，详见《GB/T31821-2015》4.4.2节，通过卡尺测量直径，并结合钢丝绳断丝数量确定是否达到报废。

随着曳引悬挂装置技术的发展，电梯的曳引媒介出现了扁平钢带或碳纤维扁平带，该类型产品都是在钢丝绳或碳纤维带的外部包覆高分子材料形成，高分子材料主要采用聚氨酯，内部钢丝绳的断丝断股或变细都无法通过肉眼来识别，《GB/T31821-2015电梯主要部件报废技术条件》的4.4.4规定出现下列情况之一，视为达到报废技术条件：

a)钢带出现裂纹、压痕、弯折、穿刺、凹陷或鼓包；

b)钢带中任意一个绳股断裂；

c)钢带表面磨损或外力损坏露出内部钢丝；

d)钢带出现严重锈蚀；

e)钢带曳引力不符合GB7588-2003中9.3a)或b)要求。

从报废技术条件看，a)～d)都是从外部通过目测方式来判断，但未涉及内部钢丝绳的判废技术条件。

经过检索中国专利，公告号为CN101362570B的发明专利文献公开了一种用于电梯的缆绳诊断系统，其中包括数据测定部，数据测定部对轿厢在基础楼层的停止次数或开门次数进行测定，并作为实际数据。在实施方法中，明确了该缆绳为符合国标的常规曳引钢丝绳，即可以通过肉眼来识别和判定，是否符合报废条件。

上述专利中的数据测定部，通过采集电梯的楼层停止次数或开门次数并和预测值比较，来判断曳引媒介是否处于报废状态，所得结果并不准确，因为电梯的楼层停止次数或开门次数都是间断的非连续的离散信息，而曳引媒介和曳引轮或导向轮的接触都是连续的，由于离散信息覆盖范围具有缺失，会导致薄弱环节的出现，从而造成安全隐患。

同时，公开号为CN101362570B的发明专利文献仅针对普通钢丝绳的诊断，且需要对硬件以及软件都进行改进，提高了电梯的运行成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种监测电梯曳引媒介寿命的方法以及系统，能够准确监控电梯曳引媒介的使用寿命，有利于维保的监管，以及确保电梯运行的安全。

一种监测电梯曳引媒介寿命的方法，包括以下步骤：

监测电梯曳引媒介单位长度的弯折，在电梯运行时间内，实时对电梯曳引媒介各单位长度分别进行弯折次数累加，以单位长度中累加弯折次数最大者衡量电梯曳引媒介的寿命。

电梯曳引悬挂系统包括驱动系统、轿厢、对重以及曳引媒介，曳引媒介用于将驱动系统的运动输出传递至轿厢和对重，并在轿厢和对重之间建立连接关系，将轿厢和对重悬挂在驱动系统上。

曳引媒介可以采用传统的钢丝绳，也可以采用柔性的扁平带状结构，例如钢带或者碳纤维带(在钢丝绳或者碳纤维带的外部包覆高分子材料形成的扁平带)。

在电梯曳引悬挂系统中，曳引媒介绕置在多个工作轮上，对于柔性扁平带状的曳引媒介，由于钢丝绳或碳纤维带等受力牵引元件位于内部，在轿厢上行或下行的过程(对重相应地下行或上行)中，曳引媒介绕对应的工作轮不停转动，但受力牵引元件并不直接和工作轮接触，因而也不会产生磨损，采用传统的测量断绳数量，或绳磨损量来衡量曳引媒介的寿命不可行。

在不同的电梯曳引悬挂系统中，工作轮的安装位置以及数量都有区别，所述工作轮至少包括电梯系统的驱动主机曳引轮、轿顶轮、对重轮、机房导向轮、井道导向轮。设置导向轮的场合有多种，例如，改变曳引媒介的绕置方向，或者改变曳引媒介绕某一工作轮的包角。

牵引受力元件的失效因素包括牵引力和弯折，牵引力用于提供轿厢上下往复运动的动力，为一相对静态的指标，不便于监测，本发明通过监测曳引媒介的弯折次数来衡量曳引媒介的使用寿命，能够客观反映曳引媒介的真实损耗情况。

单位长度中累加弯折次数最大者反映了在电梯的全部运行时间内，曳引媒介的弯折情况，电梯的服务器可以调取各单位长度的累加弯折次数，从而对电梯的使用情况进行全面监控。

作为优选，取电梯曳引媒介上的任一点作为起点，以电梯曳引媒介上工作轮所处位置与起点的距离作为对应工作轮的绝对位置；

在电梯正常运行或非正常运行时，检测工作轮的出发位置和目的位置的距离，依据出发位置和目的位置之间的距离变化计算得出绝对位置变化区段，绝对位置变化区段内的曳引媒介发生弯折。

电梯的非正常运行主要包括检修、调试等一些非正常使用时的运行，非正常运行时，电梯的曳引媒介同样会发生弯折，将非正常运行时的弯折次数采用与正常运行时同样的累加方式，能够提高曳引媒介寿命监测的精度。

为计算方便，通常情况下，以轿厢位于顶层时为初始位置，取轿厢侧绳头作为起点。

所述工作轮的绝对位置是指：将电梯曳引媒介伸展为一直线，工作轮所处位置与起点的距离。

当轿厢处于某一高度处，每个工作轮分别对应一个绝对位置，相应地，每个工作轮在电梯运行时具有对应的绝对位置变化区段。

在电梯运行过程中，曳引媒介内部的受力牵引元件连续弯折，在电梯的运行过程中，曳引媒介的各点的弯折次数各不相同，采用本发明提供的方法，能够全面反应曳引媒介的弯折情况，即使行程较大，曳引媒介的某一单元同时经过轿顶轮和曳引轮时，也能够准确计量弯折次数。

轿厢完成一次运行时，在出发位置(或楼层)和目的位置(或楼层)出现两次平层，计算出发位置(或楼层)和目的位置(或楼层)之间的距离，并依据出发位置(或楼层)和目的位置(或楼层)之间的距离计算绝对位置变化区段。

例如，出发层和目的层的距离为D，依据工作轮位置的不同，绝对位置变化区段的大小为D的整数倍，绝对位置变化区段内的曳引媒介的出现弯折。

轿厢的运行分为上行和下行，在上行或者下行时，绝对位置变化区段做正负区分，例如工作轮A初始的绝对位置为L_a0，电梯向下运行距离为D时，工作轮A对应的绝对位置为L_a0+D，绝对位置变化区段为曳引媒介上的L_a0～L_a0+D段，曳引媒介上的L_a0～L_a0+D段发生了弯折；电梯向上运行距离为D时，工作轮A对应的绝对位置为L_a0-D，绝对位置变化区段为曳引媒介上的L_a0-D～L_a0段，曳引媒介上的L_a0-D～L_a0段发生了弯折。

作为优选，将电梯曳引媒介划分为若干单位长度，将绝对位置变换区段投影到单位长度上，对单位长度上曳引媒介的弯折次数进行累加。

在一次电梯运行过程中，举例说明弯折次数的累加计算过程如下：

初始状态下：工作轮A对应的绝对位置为L_a0，工作轮B对应的绝对位置为L_b0；电梯向下运行距离为D时，工作轮A对应的绝对位置为L_a0+D，工作轮B对应的绝对位置为L_b0+D；工作轮A的绝对位置变化区段为曳引媒介上的L_a0～L_a0+D段，工作轮B的绝对位置变化区段为曳引媒介上的L_b0～L_b0+D段。

将工作轮A的绝对位置变化区段和工作轮B的绝对位置变化区段投影到曳引媒介的若干单位长度上，若工作轮A的绝对位置变化区段与工作轮B的绝对位置变化区段没有重叠，则投影到曳引媒介的单位长度上的弯折次数为1次；

若工作轮A的绝对位置变化区段与工作轮B的绝对位置变化区段有重叠，则重叠区域内，投影到曳引媒介的单位长度上的弯折次数为2次；除去重叠区域的其他单位长度的曳引媒介的弯折次数为1次。

作为优选，满足以下任一条件，提示电梯曳引媒介达到报废条件：

a、电梯曳引媒介使用寿命达到自然寿命；

b、电梯曳引媒介任一单位长度内的最大弯折次数达到极限弯折次数。

实时监测到曳引媒介上每个单位长度的实时弯折次数，通过赋值累加，可以得到任意时段曳引媒介上某单位长度的最大弯折次数，按照曳引悬挂装置的寿命和预先设定的极限弯折次数确定报废条件，提示维保人员进行检修和更换曳引媒介，如果曳引媒介的最大弯折次数达到预先设置的极限弯折次数，提供强制性故障，提示需要更换曳引媒介。

为了计算的简便，工作轮仅包括曳引轮、轿顶轮和对重轮，通过这三种工作轮即可反应曳引媒介的弯折情况。在进行极限弯折次数限定时，考虑其他工作轮对曳引媒介的弯折作用，例如对理论计算的极限弯折次数进行打折，或者将实际监测的累积弯折次数乘以系数进行比例放大。

本发明还提供了一种监测电梯曳引媒介寿命的系统，包括：

监测单元，用于监测电梯曳引媒介单位长度的弯折；

累加单元，用于在电梯运行时间内，实时对电梯曳引媒介各单位长度分别进行弯折次数累加；

判断单元，用于以单位长度中累加弯折次数最大者衡量电梯曳引媒介的寿命。

所述监测电梯曳引媒介寿命的系统不需要增加任何外部的硬件，通过运行在电梯控制单元上的软件实现，在监测曳引媒介寿命之前，在电梯控制单元中录入曳引媒介的制造日期，该制造日期不得在工地更改，且不会发生掉电丢失。

在电梯控制单元中至少预设以下参数：a、曳引媒介的长度；b、曳引轮、轿顶轮、对重轮等工作轮对应的初始绝对位置；c、曳引轮、轿顶轮、对重轮等工作轮相应的绝对位置变化区段的公式；d、轿厢的提升高度；e、轿厢尺寸。

每次电梯运行时，通过监测单元将电梯的运动幅度自动变换为曳引媒介的弯折次数，并将弯折次数累加到曳引媒介的单位长度上，获得任意时段任意单位长度上的累加弯折次数，以及任意时段所有单位长度上的最大累加弯折次数。

作为优选，所述监测单元包括：

绝对位置计算模块，用于取电梯曳引媒介上的任一点作为起点，以电梯曳引媒介上工作轮所处位置与起点的距离作为对应工作轮的绝对位置；

变化区段计算模块，用于在电梯正常运行或非正常运行时，检测工作轮的出发位置和目的位置的距离，依据出发位置和目的位置之间的距离变化计算得出绝对位置变化区段，绝对位置变化区段内的曳引媒介发生弯折。所述累加单元包括：

单位长度划分模块，用于将电梯曳引媒介划分为若干单位长度；

投影模块，用于将绝对位置变换区段投影到单位长度上；

累加模块，用于对单位长度上曳引媒介的弯折次数进行累加。

作为优选，还包括报废监控单元，满足以下任一条件，提示电梯曳引媒介达到报废条件：

a、电梯曳引媒介使用寿命达到自然寿命；

b、电梯曳引媒介任一单位长度内的最大弯折次数达到极限弯折次数。

本发明提供的监测电梯曳引媒介寿命的方法以及系统，可避免曳引悬挂装置长周期运行后的失效，一旦达到预期寿命，需强制报废曳引悬挂装置，确保电梯系统的安全。

附图说明

图1a、1b为实施例1中电梯系统的示意图；

图2a、2b为实施例1中电梯曳引媒介展开呈直线状态时，工作轮对应的绝对位置示意图；

图3为实施例1中电梯系统运行时各工作轮绝对位置与楼层的关系示意图；

图4为实施例2的监测电梯曳引媒介寿命的系统组成示意图；

图5为监测电梯曳引媒介寿命方法的流程图。

图中：1、轿顶轮；2、曳引轮；3、对重轮；4、轿厢；5、对重。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明监测电梯曳引媒介寿命的方法及系统做详细描述。

实施例1

以绕绳比为2：1的电梯曳引悬挂系统为例，如图1a所示，电梯曳引悬挂系统包括：轿厢4、对重5、曳引主机以及曳引媒介，轿厢4的顶部固定有轿顶轮1，对重5的顶部固定有对重轮3，曳引媒介的两端分别与井道顶端固定，曳引媒介依次绕过对重轮3、曳引轮2以及轿顶轮1。

本实施例监测电梯曳引媒介寿命的方法的流程如图5所示，具体计算方法描述如下。

如图1a所示，以轿厢4位于顶层时为初始位置，取轿厢4侧绳头作为起点O，电梯曳引悬挂系统的各项参数确定后，轿顶轮1、曳引轮2以及对重轮3与起点的距离也随之确定，当轿厢4出现下移时，如图1b所示，轿顶轮1、曳引轮2以及对重轮3相对起点的位置会相应改变。

图1a中，以轿厢4位于顶层时为初始位置，曳引轮2与起点的距离为L2，对重轮3与起点的距离为L3，轿顶轮1与起点的距离为L1，为了描述的简便，本实施例选取两个轿顶轮的中间位置作为轿顶轮1在曳引媒介上所处的点。

更直观地如图2a、2b所示，将曳引媒介沿长度方向展开呈一直线，当电梯静位于起始位置时，对重轮3、曳引轮2以及轿顶轮1分别对应曳引媒介上的位置c、b、a，取轿厢4侧绳头作为起点O，以轿厢4位于顶层时为初始位置，轿顶轮1与起点O的距离为L1，曳引轮2与起点O的距离为L2，对重轮3与起点O的距离为L3。

如图2b所示，当轿厢4出现下移，且向下移动的距离为D时，则轿顶轮1与起点O的距离变为L1+D，曳引轮2与起点O的距离为L2+2*D，对重轮3与起点O的距离为L3+D。

如图2a所示，轿厢4已处于顶层，L1段不会发生弯折，当轿厢4出现下移且距离为D时，即表明L1～L1+D段的曳引媒介绕轿顶轮1发生了弯折，同理L2+2*D段以及L3+D段的曳引媒介也发生弯折。

将曳引媒介划分为若干单位长度，将L1～L1+D段的曳引媒介投影到各单位长度上，投影到的单位上度上的弯折次数增加1次，同理，L2+2*D段以及L3+D段的曳引媒介投影到各单位长度上，投影到的单位上度上的弯折次数增加1次。

本实施例为了描述的简便，选取两个轿顶轮的中间位置作为轿顶轮在曳引媒介上所处的点，在实际操作过程中，为了精确计算的需要，也可以将每个轿顶轮分别在曳引媒介上抽象为一个点进行弯折次数的计算。

如图3所示，纵坐标为楼层序号，横坐标为工作轮的位置投影到曳引媒介上的坐标，其中，D1～D10对应的圆点代表对重轮，Z1～Z10对应的圆点代表曳引轮，J1～J10对应的圆点代表轿顶轮，例如，当电梯由1楼上行至8楼时，对重轮的绝对位置变化区段为D8-D1，曳引轮的绝对位置变化区段为Z8-Z1，轿顶轮的绝对位置变化区段为J8-J1，将各工作轮的绝对位置变化区段分别投影到曳引媒介的单位长度上，例如，对重轮的绝对变化区段D8-D1投影到曳引媒介的单位长度上为：D8和D1的横坐标之间的区域，在D8和D1的横坐标之间的区域，弯折次数为1次；同理，

曳引轮的绝对变化区段Z8-Z1投影到曳引媒介的单位长度上为：Z8和Z1的横坐标之间的区域，在Z8和Z1的横坐标之间的区域，弯折次数为1次；

轿顶轮的绝对变化区段J8-J1投影到曳引媒介的单位长度上为：J8和J1的横坐标之间的区域，在J8和J1的横坐标之间的区域，弯折次数为1次。

在电梯实际运行过程中，轿厢上移或者下移的距离可以通过设置在井道中的位置传感器精确测量，位置传感器可以采用相互配合的磁条以及磁开关，或者光电开关。

电梯实际运行时，具有上行和下行两个方向，针对不同的移动方向，在设置绝对位置变化区段计算公式时应加以区别。

采用本发明提供的计算方法，即使是行程较大，悬挂媒介同时通过轿顶轮和曳引轮，也能够避免弯折次数累加出现错误。

若遇到电梯故障，执行检修运行或返基座等指令时，折弯次数不再累加，而是对故障作业次数进行累加，并加权累加至累加弯折次数，以预留安全余量。

当任一单位长度内的累加弯折次数达到极限弯折次数时，进行寿命故障警示，提醒用户更换曳引媒介，只有更换曳引媒介之后，电梯系统才能够清除故障，保证电梯使用的安全性。

在电梯达到极限弯折次数之前，可以设置多级提示信息，例如达到0.8倍极限弯折次数时，进行预警，提示关注以及维护曳引媒介的使用状态。

实施例2

如图4所示，一种监测电梯曳引媒介寿命的系统，包括：

监测单元，用于监测电梯曳引媒介单位长度的弯折；

累加单元，用于在电梯运行时间内，实时对电梯曳引媒介各单位长度分别进行弯折次数累加；

判断单元，用于以单位长度中累加弯折次数最大者衡量电梯曳引媒介的寿命；

报废监控单元，提示电梯曳引媒介达到报废条件：

a、电梯曳引媒介使用寿命达到自然寿命；

b、电梯曳引媒介任一单位长度内的最大弯折次数达到极限弯折次数。

监测单元包括：

绝对位置计算模块，用于取电梯曳引媒介上的任一点作为起点，以电梯曳引媒介上工作轮所处位置与起点的距离作为对应工作轮的绝对位置；

变化区段计算模块，用于在电梯正常运行或非正常运行时，检测工作轮的出发位置和目的位置的距离，依据出发位置和目的位置之间的距离变化计算得出绝对位置变化区段，绝对位置变化区段内的曳引媒介发生弯折。

累加单元包括：

单位长度划分模块，用于将电梯曳引媒介划分为若干单位长度；

投影模块，用于将绝对位置变换区段投影到单位长度上；

累加模块，用于对投影到的单位长度上曳引媒介的弯折次数进行累加。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。