实时监测电梯制动器制动能力的方法与流程

本发明涉及电梯监测技术领域，尤其是一种实时监测电梯制动器制动能力的方法。

背景技术：

电磁式制动器是曳引与强制驱动电梯中的一个极其重要的安全保护装置，在电梯正常运行时作为工作制动器可以保持电梯停止位置，在电梯发生紧急停止、上行超速、轿厢意外移动时，可以使移动中的电梯轿厢减速、制停并保持轿厢停止位置。在无齿轮电梯主机上，同一套电磁式制动器还同时作为工作制动器、上行超速保护装置、轿厢意外移动保护装置中的制停元件。制动器的失效，将对电梯本身和乘客产生严重的损害，制动器的工作状态将直接影响电梯的安全。

电梯轿厢的静止状态，需要依靠制动器提供的制动力。电梯制动器一般分为制动盘和施加制动力的部件两个部分，制动盘与曳引机旋转轴刚性连接并随曳引机转动，施加制动力的部件通过制动臂、制动闸瓦、制动器销轴、制动弹簧、制动铁芯等部件施加制动力到制动盘上，进而可以使电梯轿厢减速和保持静止。

现有电梯制动器通过压缩的制动弹簧使制动闸瓦压紧在制动盘表面，制动闸瓦和制动盘之间的摩擦力就是制动力，并通过调整制动弹簧的压缩量可以使制动闸瓦在制动盘上压力发生变化，从而达到调整制动力的作用。由于电梯启动后制动盘处于旋转状态，很难在制动器制停轿厢时测量制动器施加在制动盘上的制动力。目前还没有在正常运行的电梯上对制动力进行直观检测的方法，如果不借助额外的检测仪器，就只能在轿厢制停试验中通过轿厢制停距离来估算制动力。另外如果制动弹簧压力过大使制动力过大，导致制动时制动盘的制动减速度过大，还会破坏电梯的曳引条件，使曳引绳在曳引轮上发生滑移，此时将降低制动器的制动效果，轿厢的减速不可控，极大可能发生危险后果，这是电梯制动时需要极力避免的状态。

现行电梯安全规范要求实现电梯制动器的动作状态监测功能，当监测到制动器动作异常时，应使电梯停止运行或者不能启动。目前，常见的监测装置在制动器的制动臂上设置微动开关，仅能实现制动臂的活动状态监测，不能对制动器的制动能力、磨损、变形、断裂等进行监测，同时由于制动臂活动距离小，一般不超过0.5mm，甚至更小，并不能使微动开关可靠工作，因此采用微动开关的监测装置可靠性不高。其他现有制动器监测装置，是通过设置各种独立的传感器，如位移、电压、电流、温度、角度、声音等传感器，实现对制动器工作状态的监测，结构复杂，装设难度大，通用性差，且功能仍有局限性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种实时监测电梯制动器制动能力的方法，实现对电梯制动器的制动力、磨损等状态，以及电梯载重量状态、平衡系数等进行实时在线监测的功能。

因制动器是电梯的主要受力部件之一，在制停轿厢时，电梯的动能和势能集中在制动器上，直接反应在制动器结构部件的应力变形上，在制动器不同部位上设置应变检测装置和加速度检测装置，通过检测形变和加速度来了解制动器的工作状态，进而分析电梯的运行状态，实现其他监测方法无法实现的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实时监测电梯制动器制动能力的方法，包括以下步骤：

一、在电梯制动器受力部件上设置若干应力检测感应器和加速度感应器，所述电梯制动器受力部件为制动臂、制动闸瓦、底座、销轴的一个或多个；

二、在计算系统中预设制动器在电梯运行中不同工况时的检测基准值，检测值包括提起基准值、释放基准值、单组制动闸瓦磨损基准值、轿厢空载基准值、轿厢满载基准值、额定重量荷基准值、单组制动器最小制动力基准值、单组制动器最大制动力基准值和启动前的轿厢载重量基准值；

三、检测制动器受力部件不同工况时的形变或加速度，通过计算系统换算成制动力的矢量值，即实测值，通过将实测值与步骤(二)中的预设值进行比较，进而判断制动臂的活动状态、制动闸瓦磨损情况、轿厢载重量、轿厢的减速度值、平衡系数、制动器的制动力以及曳引机制停后钢丝绳滑移情况；

四、将计算系统判断的结果通过显示设备实时显示，并输出给控制系统或其他监测系统，以实现对制动器制动能力的实时监测、调整和预警。

进一步地，所述电梯制动器上设置有振动检测传感器，检测制动器不同工况时的振动，通过计算系统换算成振动的矢量值，即振动值，将步骤(三)中的实测值减去振动值，得到绝对检测值。

进一步地，所述步骤(三)中检测制动臂的活动状态，包括如下步骤：

(1)以制动臂提起时的检测值作为提起基准值；

(2)以制动臂释放时的检测值作为释放基准值；

(3)将实际检测值与上述两个参考值比较，如果电梯轿厢启动时，检测值从接近释放基准值变为接近提起基准值，判断制动臂提起动作正常；如果电梯轿厢停止时，检测值从接近提起基准值变为接近释放基准值，判断制动臂释放动作正常；如果检测值的变化在两个基准值之间，判断制动臂未完全提起或释放。

进一步地，所述步骤(三)中检测制动闸瓦磨损情况，包括如下步骤：

(1)轿厢静止并装载125％额定载重量；

(2)人为提起一组制动臂，调整另一组制动弹簧至轿厢发生缓慢滑移；

(3)以此时的检测值作为单组制动闸瓦磨损基准值；

(4)将电梯正常运行时制动臂释放后的检测值与此基准值进行比较，可以判断制动制动闸瓦的磨损。

进一步地，所述步骤(三)中检测轿厢载重量，包括如下步骤：

(1)以轿厢空载静止时测得检测值作为轿厢空载基准值；

(2)以轿厢满载静止时测得的检测值作为轿厢满载基准值；

(3)将电梯轿厢静止时的检测值与这两个基准值进行比较和计算，可以换算成轿厢载重量，并判断超载情况。

进一步地，所述步骤(三)中检测制动器的平衡系数，包括如下步骤：

(1)轿厢静止时加载载荷；

(2)记录并判断检测值最小时的载重量，此时的载重量与额定载重量相比即为平衡系数。

进一步地，所述步骤(三)中检测制动器的制动力，包括如下步骤：

(1)轿厢静止并装载125％额定载重量，人为提起一组制动臂，调整另一组制动弹簧至轿厢发生缓慢滑移，以此时检测值作为单组制动器最小制动力基准值；

(2)轿厢装载125％额定载重量，在电梯轿厢下行运行时，人为使制动器释放，同时调整制动弹簧至轿厢制动减速度为1g左右，以此时的检测值作为单组制动器最大制动力基准值；

(3)将轿厢紧急制动过程中的检测值作为实际制动力检测值；

(4)将实际制动力检测值与基准值进行比较，如果小于最小制动力基准值，可以判断制动力不足；如果大于最大制动力基准值，可以预警制动减速度过大。

进一步地，所述步骤(三)中检测曳引机制停后钢丝绳滑移情况，包括如下步骤：

(1)曳引机在紧急制动停止瞬间，比较此时的检测值与曳引机启动时的检测值；

(2)如果两个值相等，则判断未发生曳引绳滑移；

(3)如果停止时检测值大于启动时的检测值，则判断发生曳引绳滑移。

进一步地，所述步骤(三)中检测轿厢的减速度值，具体为在轿厢紧急制动工况下，以轿厢启动前测得的轿厢载重量检测值和轿厢紧急制动时测得的制动力为依据，根据加速度公式，计算出轿厢的减速度值。

本发明的有益效果是：本发明通过检测制动器机械部件的应力变形和加速度，可以直观获知制动力的大小和方向，并经过与预设值的对比和计算，可以实时监测制动器的活动状态、制动闸瓦磨损、制动能力、轿厢载重量、平衡系数等；把检测结果输出至电梯控制系统，可以实现制动力监测、制动器动作状态监测、调整制动力等功能，启动时可以防止溜车，制动时可以防止减速度过大；把检测结果输出至电梯其他监控系统，可以实现在线监控电梯运行状态。

本发明对电梯制动器制动能力的监测具有实时、直观、高效、灵敏、可靠的特点，同时对现有电梯制动器结构的改变极小甚至无需改变，可以在所有新装和在用电梯上使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制框图。

图2是本发明一种制动器检测感应器的布置结构示意图。

图3是本发明另一种制动器检测感应器的布置结构示意图。

图中：1.制动臂，2.制动闸瓦，3.销轴，4.制动器基座，5.制动弹簧，6.制动盘，7.应力检测感应器，13.振动检测感应器，15.加速度感应器。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，通过若干检测感应器检测制动器机械部件的应力变形或加速度，将这些信号进行转换，通过一个计算系统换算成制动力的矢量值，进而判断制动器的制动能力；同时，通过在计算系统中输入预设制动器各机械部件在正常运行中可能出现的不同状态时的检测值，将实测值与预设值进行比较，可以判断制动器的活动状态、制动能力、轿厢载重量、平衡系统等，计算系统判断的结果可以实时显示，并输出给控制系统或其他监测系统，以实现对制动器制动能力的实时监测、调整和预警等功能。

实施例1

如图2所示，应力检测感应器7设置在销轴3上，加速度感应器15设置在制动臂1上，振动检测感应器13设置在制动器基座4上。

当电梯制动臂1提起时，制动闸瓦2脱离制动盘6，电梯轿厢的重量不能传递到销轴3上，不计销轴3固定时的预应力，则销轴3上只承受制动器本体4的重力，轴向上没有变形，径向上因重力产生变形。

当电梯制动臂1释放时，制动闸瓦2因制动弹簧5的压力紧压在制动盘6表面，使销轴3发生轴向形变。同时电梯轿厢的重量通过制动盘6、制动闸瓦2和制动臂1传递到销轴3上，使销轴3发生径向变形。

通过计算和比较应力检测感应器7、振动检测感应器13和加速度感应器15的信号，可以实现以下功能：

监测制动臂1的活动状态：

以制动臂1提起时销轴3的轴向检测值作为提起基准值，以制动臂1释放时销轴3的轴向检测值作为释放基准值，将电梯正常运行时销轴3的轴向检测值与这两个基准值进行比较，如果与提起基准值相近，判断制动臂1处于提起状态；如果与释放基准值相近，判断制动臂1处于释放状态。

电梯轿厢启动后，如果销轴3的轴向检测值由接近释放基准值变化为接近提起基准值，判断制动臂1提起动作正常；电梯轿厢停止后，如果销轴3的轴向检测值由接近提起基准值变化为接近释放基准值，判断制动臂1释放动作正常；如果销轴3轴向检测值的变化在两个基准值之间，判断制动臂1未完全提起或释放。

在制动臂1提起或释放时，通过加速度感应器15的信号判断制动臂1的活动状态。

判断制动闸瓦2磨损：

当制动闸瓦2磨损后，由于制动弹簧5压缩行程增加，制动闸瓦2对制动盘6的压力也会减小，销轴3的轴向检测值也会减小。在轿厢静止时装载125％额定载重量，人为提起另一组制动臂1，调整制动弹簧5至轿厢发生缓慢滑移，以此时销轴3的轴向检测值作为单组制动闸瓦2最小制动压力基准值，如果制动臂1释放后销轴3的轴向检测值小于此基准值，可以判断制动闸瓦2的磨损。

通过加速度感应器15的信号计算制动臂1的活动行程，也可判断制动闸瓦2的磨损情况。

检测轿厢载重量：

以轿厢空载(0％额定载重量)静止时测得的销轴3径向检测值作为轿厢空载基准值，以轿厢满载(100％额定载重量)静止时测得的销轴3径向检测值作为轿厢满载基准值，将电梯轿厢静止时销轴3的径向检测值与这两个基准值进行比较和计算，可以换算成轿厢载重量，并判断超载情况。

检测平衡系数：

轿厢静止时，制动器销轴3径向形变的实质是由轿厢侧重量与对重侧的重量之差引起，当两侧重量相等时销轴3的径向形变最小。在轿厢静止时加载载荷至销轴3的径向检测值最小时，此时已加载的载荷与额定载荷相比即为平衡系数。

检测制动力：

轿厢在紧急制动工况下，销轴3径向形变由制动闸瓦2与制动盘6之间的摩擦力引起，则在轿厢紧急制动工况中测得的销轴3径向检测值即是制动力。

判断制动力不足：

轿厢静止并装载125％额定载重量，人为提起另一组制动臂1，调整制动弹簧5至轿厢发生缓慢滑移，以此时销轴3的径向检测值作为单组制动闸瓦2最小制动力基准值，在轿厢紧急制动工况下如果销轴3的径向检测值小于此基准值时，可以判断制动力不足。

预警制动减速度过大：

轿厢装载125％额定载重量，在电梯轿厢下行运行时，人为使制动臂1释放，调整制动弹簧5至轿厢制动减速度为1g左右，以此时的销轴3径向应力检测值作为最大制动力基准值，在轿厢紧急制动工况下如果销轴3的径向检测值大于此基准值时，可以预警制动减速度过大。

计算轿厢的减速度值：

轿厢紧急制动工况下，以轿厢启动前测得的轿厢载重量检测值和销轴3的径向检测值为依据，根据加速度公式，可以计算轿厢的减速度值。

判断曳引机制停后钢丝绳滑移：

曳引机在制动过程中如果未发生曳引绳滑移，则在制动过程中测得的销轴3径向检测值应为一个恒值，至曳引机停止时，销轴3径向检测值将与启动前的轿厢载荷检测值相同。如果曳引机制停后发生曳引绳滑移，则曳引机停止时测得的销轴3径向检测值将大于启动前的轿厢载荷参考值，由此可以判断发生曳引绳滑移。

由于曳引机运行和制动时的振动会干扰应力检测结果，还需在制动器上设置振动检测传感器13，经过计算，将应力检测值或加速度检测值减去振动影响，才是最终检测结果。

实施例2

如图3所示，应力检测感应器7设置在制动臂1上，加速度感应器15设置在制动臂1上，振动检测感应器13设置在基座4上。

当制动臂1提起时，制动闸瓦2脱离制动盘6，不计固定制动臂1的预应力，此时可以认为制动臂1上无形变。当制动臂1释放时，制动闸瓦2因制动弹簧5的压力紧压在制动盘6上，制动臂1的形变随制动弹簧5的压力大小而变化。

通过计算和比较应力检测感应器7、振动检测感应器13、加速度感应器15的信号，可以实现以下功能：

判断制动臂1活动状态：

以制动臂1提起时的检测值作为提起基准值，以制动臂1释放时的检测值作为释放基准值，将电梯正常运行时制动臂1的检测值与这两个基准值比较，如果与提起基准值相同，判断制动臂1处于提起状态；如果与释放基准值相同，判断制动臂1处于释放状态。电梯轿厢启动后，如果检测值由释放基准值变化为提起基准值，判断制动臂1提起动作正常；电梯轿厢停止后，如果检测值由提起基准值变化为释放基准值，判断制动臂1释放动作正常；如果检测值的变化在两个基准值之间，判断制动臂1未完全提起或释放。

在制动臂1提起或释放时，通过加速度感应器15的信号判断制动臂1的活动状态。

检测制动闸瓦2磨损和制动力：

当制动闸瓦2磨损后，制动弹簧5的压缩行程变长，制动闸瓦2对制动盘6的压力也会减小。轿厢静止并装载125％额定载重量，人为提起另一组制动臂1，调整制动弹簧5至轿厢发生缓慢滑移，以此时的制动臂1的检测值为最小压力基准值，电梯正常运行中，如果制动臂1释放时的检测值小于此基准值，可以判断制动闸瓦2的磨损和制动力不足。

轿厢装载125％额定载重量，在电梯轿厢下行运行时，人为使制动臂1释放，调整制动弹簧5至轿厢制动减速度为1g左右，以此时的制动臂1的检测值为最大压力基准值，电梯正常运行中，如果制动臂1释放时的检测值大于此基准值时，可以预警紧急制动工况时曳引绳将发生滑移。

通过加速度感应器15的信号计算制动臂1的活动行程，也可判断制动闸瓦2的磨损情况。

由于曳引机运行和制动时的振动会干扰应力检测结果，还需在制动器上设置振动检测传感器13，经过计算，将应力检测值减去振动影响，才是最终检测结果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。