专利名称：超额定速度的电梯速度控制器及其控制方法
技术领域：
本发明属于电梯驱动及节能技术领域，具体涉及一种超额定速度电梯速度控制器。
背景技术：
据国家特种设备主管部门近期的统计和预测，截止到2010年我国电梯在用量已达200多万台，是使用电梯最多的国家。2011年全国生产电梯40多万台，产量居世界第一；近几年我国电梯年均增长率在22%以上，我国已成为全球最大的电梯市场，全球最大的电梯制造基地，全球最大的电梯出口国。随着新装电梯数量的高速增长，巨大的电梯能耗已经得到各国政府及相关机构组织的重视，如何提高电梯节能水平，已成为国家和电梯企业共 同关注的热点。从用户的角度看，“候梯时间和乘梯时间等电梯运行效率问题”一直是乘客关注的重点，通常采用提高电梯额定速度或安装多台电梯采用群控调度的方式来改善运行效率。出于安全考虑，电梯额定速度的提高，对硬件配套设备及井道的顶层高度和底坑深度提出了更高的要求；而电梯台数的增加，不仅加大了电梯设备的投资，还降低了建筑的有效使用面积。而且上述解决办法并不适用已建大楼。电梯交通流预测分析和大量实际统计数据表明电梯大多数时间(60%以上)工作在非满载运行状态。在这种运行状态下，曳引机处于轻载运行方式，电梯部分有功功率被闲置，合理有效利用这部分有功功率实现电梯超额定速度运行，不但能够实现节能，而且能大大提高运行效率。因此，通过利用轿厢和对重的平衡来最大程度的发挥曳引机能力的可变速驱动技术对实现电梯高效、节能运行具有重要的意义。通过使用该技术，科学利用曳引余力，使电梯以超额定速度运行，可大大提高电梯的运行效率并节省电能，缩短乘梯和侯梯时间。但是，安全和换速问题是实现电梯超额定速度运行的重点和难点。速度提高后其换速点也应有相应的变化。一般的处理方法是设置相应的两个换速点额定速度运行时对应的换速点和超额定速度运行时对应的换速点。但这种方式需要在每层都要增加一个换速点，这样电梯成本就会受到很大影响。出于安全考虑，电梯底坑深度、顶层高度、安全回路器件的选择等都必须要按照最高速度运行时电梯的要求进行选择，这些因素都会极大的提高电梯成本。在不改变电梯井道的条件下，针对安全和换速问题，目前仅有日本三菱电梯公司提出了电梯超额定运行安全和换速解决方案。通过在井道终端加装电子终端强制减速装置(Smooth Emergency Terminal Slowdown, SETS)这一硬件设备，同时在终端减速区设置了超速减速基准，对电梯速度进行快速检测，降低电梯超额定速度运行对井道缓冲尺寸的要求。但这种方法仍需要额外加装硬件装置
发明内容
本发明目的是解决现有超额定速度电梯存在的安全及换速问题，以及增加电梯成本的问题，提供一种采用全新换速方式的超额定速度的电梯速度控制器及其控制方法。本发明设计了一种采用全新换速方式的超额定速度的电梯速度控制器，在不增加换速点，并且不改变原有电梯系统的基础上，利用平层点进行辅助换速，实现电梯超额定速度运行时的平滑安全换速。本发明提供的超额定速度的电梯速度控制器主要包括速度模式选择模块，平层信号接收模块，换速点信号接收模块，事故信号接收模块及信号处理模块。速度模式选择模块根据轿厢的测重单元检测到的重量信息选择额定速度运行还是超额定速度运行，并将选择的速度运行模式送入信号处理模块；当检测到电梯轻载(装载重量小于额定装载重量的30%)或重载(装载重量大于额定装载重量的70%)时，电梯速度选择额定速度运行，电梯换速方式不变，按原有方式进行换速；当检测到电梯装载重量在额定装载重量的30%-70%之间时，曳引机有富裕功率，电梯选择额定速度I. 2 1. 5倍的超额定速度运行，同时采用平层点辅助换速的方式进行换速。·平层信号接收模块接收各楼层平层信号，送入信号处理模块进行处理应答，为超额定速度运行时的第一次换速提供参考信号。换速点信号接收模块接收各楼层换速点信息，送入信号处理模块进行处理应答。事故信号接收模块接收强迫换速点信号、限位点信号和极限点信号，当接收到上述信号时，表明电梯处于故障状态，将接收的信号送入信号处理模块进行事故处理应答。信号处理模块接收速度模式选择模块、平层信号接收模块、换速点信号接收模块及事故信号接收模块输出的信号，并结合电梯目的楼层及运行方向，分析输入信号，进行事件响应、处理，发出相应的控制信号。本发明同时提供了一种依据以上所述的电梯速度控制器实现超额定速度的电梯速度控制方法，具体控制过程如下Ca)由信号处理模块接收速度模式选择模块输出的电梯速度运行模式信息，即额定速度模式或超额定速度模式，并结合其它模块输出，产生速度控制信号，调节电梯速度；(b)电梯上行或下行，设定目的层是N层，当上行接收到N-I层、或下行接收到N+1层平层信号时，若电梯处于超额定速度运行模式，则发出控制信号控制电梯进行第一次减速，减速时加速度与额定速度减速时加速度相同，使电梯到达目的层N层换速点之前减速到额定速度，之后电梯按额定速度上行或下行；若电梯处于额定速度模式，当上行接收到N-I层、或下行接收到N+1层平层信号时不响应；当接收到其它层平层信号时，无论电梯处于何种速度模式，均不响应；(c)电梯上行或下行，当接收到目的层N层换速点信号后，此时电梯经过步骤(b)的控制已经实现额定速度运行，输出速度控制信号对电梯进行正常换速制动，使电梯在目的层停靠；当接收到其它层换速点信号时，不响应；(d)当接收到事故信号接收模块输入的强迫换速点信号时，若此时电梯并未减速，则产生控制信号切断电梯快速回路，强制电梯减速，由快车转向慢车运行，强迫电梯减速运行到平层位置，防止电梯发生冲顶事故；(e)当接收到事故信号接收模块输入的限位点信号时，表明电梯失控，而强迫换速点开关又未能使轿厢减速行驶，产生控制信号使限位开关动作，强迫电梯停驶；
(f)当接收到事故信号接收模块输入的极限点信号时，表明上限位或下限位开关已经失效，电梯上行或下行到终端限位装置中的最后一道保护开关，输出控制信号通过机械联动将电梯的动力电源切断，使电梯强制停止。本发明的优点和积极效果本发明不需要加装其它硬件装置或改变原有的硬件结构设施，无需增加井道顶层高度和底坑深度，仅通过控制器软件系统的设计，利用电梯本身的平层点对超额定速度运行进行辅助换速，即可实现电梯的超额定速度的运行，最终实现电梯的高效、节能、安全运行。可以同时满足新梯安装和旧梯改造，有利于技术推广。本发明与现有技术相比，具有以下有效效果( I)本发明能够控制电梯在不增加电源容量的前提下超额定速度运行，节省了乘客的乘梯和侯梯时间，提高了电梯的运行效率。
(2)本发明无需改变电梯原有系统的地坑深度、顶层高度、安全回路器件等硬件设施，并且电梯各种参数的选择都可按电梯额定速度运行时选取。(3)本发明采用电梯平层点对电梯超额定速度运行时进行辅助换速，只需采用软件控制的方式解决电梯超额定速度运行时平滑换速问题。与传统额外加装换速点传感器或其它检测装置相比，节约了成本，具有经济意义。(4)本发明用于超额定速度电梯既可用于新梯的制造，也适用于旧梯的改造，有利于超额定速度电梯技术推广。
图I为本发明提供的一种电梯运行各个动作点的示意图。图2为本发明提供的一种超额定电梯速度控制器控制结构框图。图3为本发明提供的一种电梯额定速度和超额定速度比较曲线图。
具体实施例方式本发明适用的电梯仍采用传统电梯按额定速度运行时的硬件设施(地坑深度，顶层高度，安全回路器件等)，各项参数及动作监测点均按照额定速度电梯设计。电梯轿厢装有重量检测传感器，井道内主要装有七个主要类型的动作点传感器。下面结合附图，给出一种本发明的
具体实施例方式假设楼层高度为五层，图I为电梯运行动作点示意图，主要有七种动作点限位点
(1)，极限点(2)，平层点(3)，换速点(上)(4)，强迫换速点(5)，换层点(6)，换速点(下)(7)。图2是本发明所述的超额定电梯速度控制器结构图，速度模式选择模块(8)接收轿厢重量信息，平层信号接收模块(9)接收平层信号，换速点信号接收模块(10)接收换速点信号，事故信号接收模块(11)接收强迫换速点信号、限位点信号和极限点信号，(8)、(9)、(10),(11)模块将接收到的信号输送到信号处理模块(12)中，经过事件判断、处理，输出控制信号。电梯运行速度曲线如图3所示，虚线(13)为电梯超额定速度运行速度曲线，实线
(14)为电梯额定速度运行速度曲线，其中h为上行至N-I层或下行至N+1层平层点开始第一次换速时刻；t2为电梯从超额定速度减速到额定速度的时刻；t3为运行到N层换速点的时刻；t4为额定速度运行情况下到达换速点的时刻；t5为超额定速度运行到达指定楼层平层点时间，即超额定速度运行所需要的时间；t6为额定速度运行到达指定楼层平层点时间，即额定速度运行所需要的时间。vN为额定速度；为超额定速度，\n=1.2vn (—般可取veN= I. 2^1. 5vn)0超额定速度运行时以一定加速度加速到超额定速度Vg后超额定速度勻速运行，当电梯超额定速度向上运行到(N-I)层，或电梯超额定速度向下运行到(N+1)层的平层点时开始第一次减速，保证在各层都能使电梯到达换速点之前速度减到额定速度，之后按额定速度匀速运行到N层换速点，并按额定速度运行时方式进行制动。实施例I
如图I、图2所示，以电梯从一层上行到五层(目的层N=5)为例，详细说明如下速度模式选择模块(8)根据轿厢测重单元检测到的重量信息输出速度模式信息；当检测到电梯装载重量在额定装载重量的30%-70%之间时，电梯选择超额定速度模式运行，其余情况选择额定速度模式运行。—、若为超额定运行模式，信号处理模块(12)输出速度控制信号，电梯从一层启动后加速到超额定速度(I. 2倍的额定速度)匀速运行，在一、二、三层的各个动作点电梯都不做任何响应，保持超额定速度匀速运行状态；当运行到四层(上行到N_l=4)平层点(3)时，信号处理模块(12)对平层点信号接收模块(9)接收到的第四层平层信号进行响应，发出控制信号，电梯开始以给定减速方式第一次减速运动，加速度与额定速度减速时加速度相同，使电梯在各层都能保证电梯减速运行到五层换速点(上)(4)之前，速度都能够减到额定速度，在到达五层换速点(上)(4)之前，电梯按额定速度匀速运行；电梯运行到五层换速点(上)(4)时，换速点信号接收模块(10)接收到第五层的换速点(上)(4)信号，信号处理模块(12)对其进行响应，电梯开始以额定速度运行时的模式进行减速，使电梯在到达五层平层点(3)时速度减到零，电梯安全停梯；若事故信号接收模块(11)检测到电梯运行到五层强迫换速点(5)点时，电梯仍处于额定速度运行，则切断电梯快速回路，强制电梯减速，由快车转向慢车运行，强迫电梯减速运行到平层位置，防止电梯发生冲顶事故；若电梯失控，而强迫换速点开关又未能使轿厢减速行驶时，电梯越出顶层约50mm后，到达五层限位点(1)，此时事故信号接收模块(11)接收到该信号，信号处理模块(12)输出控制信号使限位开关动作强迫电梯停驶；五层极限点(2)是电梯上行终端限位装置中的最后一道保护开关，它是在上限位开关失效的情况下发生动作，通过机械联动将电梯的动力电源切断，使电梯强制停止；二、若为额定速度运行模式，电梯从一层启动后加速到额定速度运行，在一、二、三、四层的各个动作点电梯都不做任何响应，保持额定速度匀速运动；当换速点信号接收模块(10)接收到第五层的换速点(上)(4)信号时，电梯开始以额定速度运行时的模式进行减速，与上述模式后续响应相同。实施例2如图I、图2所示，以电梯从五层下行到一层(目的层N=I)为例，详细说明如下限位点(1)，极限点(2)，平层点(3)，换速点(上)(4)，强迫换速点(5)，换层点(6)，换速点(下)(7)。速度模式选择模块(8)根据轿厢测重单元检测到的重量信息选择输出速度模式；—、若为超额定运行模式，信号处理模块(12)输出速度控制信号，电梯从五层启动后加速到超额定速度(I. 2倍的额定速度)匀速运行，在五、四、三层的各个动作点电梯都不做任何响应，保持超额定速度匀速运行状态；当运行到二层平层点(3)时，平层点信号接收模块(9)接收到第二层(下行到N+l=2)的平层信号，信号处理模块(12)对平层点信号接收模块(9)接收到的第二层平层信号进行响应，发出控制信号，电梯开始以给定减速方式第一次减速运动，选择合适的加速度使电梯在各层都能保证电梯减速运行到一层7点之前，速度都能够减到额定速度，在到达一层7点之前，电梯按额定速度匀速运行；电梯运行到一层换速点(下)(7)时，换速点信号接收模块(10)接收到第一层的换速点(下)(7)信号，电梯开始以额定速度运行时的模式进行减速，到达一层平层点(3)时速度减到零，电梯安全停梯；若检测到电梯运行到一层强迫换速点(5)时，电梯并未减速则切断电梯快速回路，强制电梯减速，有快车转向慢车运行，强迫电梯减速运行到平层位置，防止电梯发生蹲底事故；若电梯失控，而强迫换速点开关又未能使轿厢减速行驶时，电梯越出底层约50_后，到达一层限位点(1)，使限位开关动作强迫电梯停驶；一层极限点(2)是电梯下行终端限位装置中的最后一道保护开关，它是在下限位开关失效的情况下发生动作，通过机械联动将电梯的动力电源切断，使电梯强制停止。
二、若为额定速度运行模式，电梯从五层启动后加速到额定速度运行，在五、四、三层的各个动作点电梯都不做任何响应，保持额定速度匀速运动；当换速点信号接收模块
(10)接收到第一层的换速点(下)(7)信号时，电梯开始以额定速度运行时的模式进行减速，与上述模式后续响应相同。
权利要求
1.一种超额定速度的电梯速度控制器，其特征在于所述的电梯速度控制器包括 速度模式选择模块该模块根据轿厢测重单元检测到的重量信息选择额定速度运行还是超额定速度运行，并将选择的速度运行模式送入信号处理模块。当检测到电梯轻载即装载重量小于额定装载重量的30%、或重载即装载重量大于额定装载重量的70%时，电梯速度选择额定速度运行，电梯换速方式不变，按原有方式进行换速；当检测到电梯装载重量在额定装载重量的30°/Γ70%之间时，曳引机有富裕功率，电梯选择额定速度I. 2 1. 5倍的超额定速度运行，同时采用平层点辅助换速的方式进行换速； 平层信号接收模块接收各楼层平层信号，并送入信号处理模块进行处理应答，为超额定速度运行时的第一次换速提供参考信号； 换速点信号接收模块接收各楼层换速点信息，并送入信号处理模块进行处理应答； 事故信号接收模块接收强迫换速点信号、限位点信号和极限点信号，当接收到上述信 号时，表明电梯处于故障状态，将接收的信号送入信号处理模块进行事故处理应答； 信号处理模块接收速度模式选择模块、平层信号接收模块、换速点信号接收模块及事故信号接收模块输出的信号，并结合电梯目的楼层及运行方向，分析输入信号，进行事件响应、处理，发出相应的控制信号。
2.一种超额定速度的电梯速度控制方法，其特征在于所述方法依据权利要求I所述的超额定速度的电梯速度控制器实现，具体控制过程如下 Ca)由信号处理模块接收速度模式选择模块输出的电梯速度运行模式信息，即额定速度模式或超额定速度模式，并结合其它模块输出，产生速度控制信号，调节电梯速度； (b)电梯上行或下行，设定目的层是N层，当上行接收到N-I层、或下行接收到N+1层平层信号时，若电梯处于超额定速度运行模式，则发出控制信号控制电梯进行第一次减速，减速时加速度与额定速度减速时加速度相同，使电梯到达目的层N层换速点之前减速到额定速度，之后电梯按额定速度上行或下行； 若电梯处于额定速度模式，当上行接收到N-I层、或下行接收到N+1层平层信号时不响应；当接收到其它层平层信号时，无论电梯处于何种速度模式，均不响应； (c)电梯上行或下行，当接收到目的层N层换速点信号后，此时电梯经过步骤(b)的控制已经实现额定速度运行，输出速度控制信号对电梯进行正常换速制动，使电梯在目的层停靠；当接收到其它层换速点信号时，不响应； (d)当接收到事故信号接收模块输入的强迫换速点信号时，若此时电梯并未减速，则产生控制信号切断电梯快速回路，强制电梯减速，由快车转向慢车运行，强迫电梯减速运行到平层位置，防止电梯发生冲顶事故； (e)当接收到事故信号接收模块输入的限位点信号时，表明电梯失控，而强迫换速点开关又未能使轿厢减速行驶，产生控制信号使限位开关动作，强迫电梯停驶； (f)当接收到事故信号接收模块输入的极限点信号时，表明上限位或下限位开关已经失效，电梯上行或下行到终端限位装置中的最后一道保护开关，输出控制信号并通过机械联动将电梯的动力电源切断，使电梯强制停止。
全文摘要
一种超额定速度的电梯速度控制器及控制方法。该控制器包括速度模式选择模块(根据轿厢重量信息选择是否超额定速度运行)，平层信号接收模块(为超额定速度运行时的第一次换速提供参考信号)，换速点信号接收模块，事故信号接收模块及信号处理模块(接收上述模块的输出信号，并结合电梯目的楼层及运行方向，进行事件响应、处理，发出速度控制信号)。本发明不需要加装其它硬件装置或改变原有的硬件结构设施，无需增加井道顶层高度和底坑深度，仅通过设计软件，利用电梯本身的平层点对超额定速度运行进行辅助换速，即可实现电梯的超额定速度的运行，最终实现电梯的高效、节能、安全运行。可以同时满足新梯安装和旧梯改造，有利于技术推广。
文档编号B66B5/02GK102849548SQ20121021976
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者万健如, 宫成, 卜四清, 罗志群 申请人:天津大学, 广东省特种设备检测院