专利名称：基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器能效测量技术，尤其涉及一种基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪。
背景技术：
电梯作为建筑耗能的一部分，其耗能问题已被广泛关注，我国大约有在用电梯一百万部，电梯已成为节能减排重要的对象。通过采用新技术，能显著降低电梯的使用能耗，但是我国乃至全世界都没有统一的电梯能效定义，也没有作为国家标准的电梯能效测量方法。由于标准缺位导致电梯节能减排工作无法大面积开展，也不利于引导电梯制造商采用高新技术提高所制造电梯的能效，淘汰落后、效率低的电梯。影响电梯能效的因素是多方面的，电梯运行速度、运行载荷不同其能效也不同，即电梯能效本质是随电梯运行条件而变化的。电梯能效的定义和测量目的是建立一个公认尺度来衡量标识不同电梯的电能利用效率，所以测量电梯能效的关键是定义一个合理的测量方法，排除各种影响电梯能效的因素对测量结果所造成的干扰，使测量结果具有可比性。目前已提出的电梯能效测量方法要么过于简单，导致测试精度底等一系列缺陷不被业界认可，要么测试繁琐成本高昂而无法大面积推广使用。特别是电梯能效测量的模拟工况法，需分别往电梯轿厢搬入与25 %、50 %、75 %、100 %额定载荷相当的砝码，在电梯现场实施起来费时耗力。电梯是特种设备，对电梯能效的测量必须不损害电梯的安全性，所以测量方法最好是非接触式的，不要涉及电梯控制柜内部的信号，这样才能保证测量方法的本质安全性。电梯能效测量仪对测量仪器的分辨率和精度提出了较高要求，如果让电梯按测试运行工作图谱往返多次运行，必然加长了测试时间、增加了测试成本对在用电梯的业主造成不必要的经济损失，所以测试时最好减少电梯运行次数，减少测试运行次数的前提是必须有测量精度作保证。所以，电梯能效测量仪的基础是科学合理的测量方法，并同时满足安全性、低成本、便捷性三方面的要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，本实用新型采用差额质量速度积分法，单次所测得的数据精度高，而且，最少只需要使电梯在空载，以及选定额定载荷的某一百分比的有效载荷的情况下分别运行一次，即可由数据处理单元计算出电梯输送有效载荷所产生的有效机械能，以及计算出电梯输送有效载荷所相应消耗的电能，进而得到电梯产生单位有效机械能所相应消耗的电能作为电梯能效Q的度量指标。该方法测试运行次数及所需时间大大减少，便捷性高，从而也降低了成本。本实用新型的目的通过下述技术方案实现基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，包括用于采集三相电流的霍尔电流传感器、三相电流霍尔信号处理电路、用于采集三相电压的鳄鱼钳、浮动中性点电路、电磁感应传感器、磁阻自适应电路和数字信号处理器，所述数字信号处理器设置有用于进行差额质量速度积分计算的运算模块和A/D转换器；所述霍尔电流传感器安装在电梯控制电气柜的三相动力线输入处，并通过三相电流霍尔信号处理电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接；霍尔电流传感器从三相动力线输入处获取三相电流，传给三相电流霍尔信号处理电路进行模拟滤波和量程变换等处理，然后再传给数字信号处理器的A/D转换器进行模数转换后输入运算模块；三相电流霍尔信号处理电路对采集到的三相电流进行模拟滤波、量程变换等处理，从而消除了可能的信号混叠现象；所述鳄鱼钳夹在电梯控制电气柜的三相电压进线端子上，并通过浮动中性点电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接；鳄鱼钳从三相电压进线端子获取三相电压，并传给浮动中性点电路进行浮动中性点处理，然后再传给数字信号处理器的A/ D转换器进行模数转换后输入运算模块；所述鳄鱼钳直接把三相380V交流电压引至测量仪的电路板上，浮动中性点电路采用浮动中性点法不失真地把380V交流信号降到0 3V范围内，且保证了三相中性点与测量仪的模拟地是彼此独立的，避免了测量仪的模拟地与三相中性点直接相连所产生的共地干扰问题；电梯曳引轮设置有磁片，所述电磁感应传感器设置在垂直于曳引轮的侧面并与磁片具有一间隙的位置，电磁感应传感器通过磁阻自适应电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接；所述电磁感应传感器是基于电磁感应原理，电梯运行测试过程中，每当曳引轮上的磁片在其附近通过，电磁感应传感器就感应产生一个交流信号并传给磁阻自适应电路，磁阻自适应电路将交流信号转换为直流脉冲信号再传给数字信号处理器的A/D转换器进行模数转换后输入运算模块。运算模块通过采集捕获到直流脉冲信号的间隔时间，不仅可以计算出曳引轮的旋转位置，也计算出曳引轮的旋转速度。电梯轿厢运行速度与曳引轮旋转速度和旋转位置存在固定线性关系，籍此就可以计算得到轿厢的动态运行距离与动态运行速度。所述数字信号处理器还设置有HR (有限冲激响应)滤波器，所述A/D转换器通过该FIR滤波器与运算模块相连接。由A/D转换器模数转换后的数字信号(包括三相电压、 三相电流和直流脉冲信号转换后的数字信号)传到HR滤波器进行数字滤波处理，以滤除电梯现场对上述各种测量信号的低频和高频干扰，保证测量信号的精度，从而也有利于保证测量结果的精度。所述电梯曳引轮设置磁片，所述电磁感应传感器设置在垂直于曳引轮的侧面并与磁片具有一间隙的位置，其具体方式是所述磁片采用磁钢片，在电梯曳引轮的侧面均勻贴 8片磁钢片，电磁感应传感器安装在具有三自由度的支架上，电磁感应器垂直于曳引轮的侧面，且与磁钢片的间隙为3mm 5mm。为了更好的方便人机交互，上述电梯能效测量仪还可以设置有用于显示测量过程图形与数据的显示屏，用于接收测量过程的触摸命令的触摸屏，用于控制显示屏的图形显示和触摸屏操作处理的嵌入式操作系统，所述数字信号处理器与嵌入式操作系统通过 RS232通信接口相连接，嵌入式操作系统还分别与显示屏和触摸屏相连接。上述电梯能效测量仪还设置有开关稳压电源，分别与数字信号处理器，分别与嵌入式操作系统和数字信号处理器相连接，负责给本测量仪提供+5V、士 15V等所需的隔离电源。上述电梯能效测量仪还可以设置有RS485通信接口，数字信号处理器通过RS485 通信接口与电梯控制系统相连接，以实现与电梯控制系统的通信。上述电梯能效测量仪还可以设置有带光电隔离的数字I/O接口，测量仪面板上的操作按钮通过数字I/O接口连接数字信号处理器，以提供按钮输入操作命令到数字信号处理器。上述电梯能效测量仪进行基于差额质量速度积分法的电梯能效测量方法，具体为根据电梯在建筑物中运行的楼层数确定被测电梯的测试运行工作图谱，设定电梯三相电流、电梯三相电压以及轿厢的直线行驶动态速度的采样频率；电梯空载状态下，按测试运行工作图谱运行一次，按以下公式(1)计算电梯空载运行过程电梯总共产生的有效机械能W1 W1=^MlVldt(1);其中，M为假定的一个轿厢的净重，净重M等于电梯配重减去轿厢自身重量，V空载下轿厢的直线行驶动态速度，、由采样频率决定，T为空载电梯按测试运行工作图谱运行一次所需要的时间；根据空载状态下的电梯三相电流、电梯三相电压，计算上述电梯空载运行过程，电梯所总共消耗的电能选定额定载荷的某一百分比的有效载荷ΔΜ加载在电梯上，电梯再次按测试运行工作图谱运行一次，按以下公式( 计算电梯有效载荷运行过程电梯所总共产生的有效机械能W2(l%
权利要求1.基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于包括用于采集三相电流的霍尔电流传感器、三相电流霍尔信号处理电路、用于采集三相电压的鳄鱼钳、浮动中性点电路、电磁感应传感器、磁阻自适应电路和数字信号处理器，所述数字信号处理器设置有用于进行差额质量速度积分计算的运算模块和A/D转换器；所述霍尔电流传感器安装在电梯控制电气柜的三相动力线输入处，并通过三相电流霍尔信号处理电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接；所述鳄鱼钳夹在电梯控制电气柜的三相电压进线端子上，并通过浮动中性点电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接；电梯曳引轮设置有磁片，所述电磁感应传感器设置在垂直于曳引轮的侧面并与磁片具有一间隙的位置，电磁感应传感器通过磁阻自适应电路依次与数字信号处理器的运算模块和A/D转换器相连接。
2.如权利要求1所述的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于所述数字信号处理器还设置有有限冲激响应滤波器，所述A/D转换器通过该有限冲激响应滤波器与运算模块相连接。
3.如权利要求1或2所述的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于 所述电梯曳引轮设置磁片，所述电磁感应传感器设置在垂直于曳引轮的侧面并与磁片具有一间隙的位置，其具体方式是所述磁片采用磁钢片，在电梯曳引轮的侧面均勻贴8片磁钢片，电磁感应传感器安装在具有三自由度的支架上，电磁感应器垂直于曳引轮的侧面，且与磁钢片的间隙为3mm 5mm。
4.如权利要求3所述的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于电梯能效测量仪还设置有用于显示测量过程图形与数据的显示屏，用于接收测量过程的触摸命令的触摸屏，用于控制显示屏的图形显示和触摸屏操作处理的嵌入式操作系统，所述数字信号处理器与嵌入式操作系统通过RS232通信接口相连接，嵌入式操作系统还分别与显示屏和触摸屏相连接；电梯能效测量仪还设置有开关稳压电源，分别与数字信号处理器， 分别与嵌入式操作系统和数字信号处理器相连接。
5.如权利要求4所述的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于电梯能效测量仪设置有RS485通信接口，数字信号处理器通过RS485通信接口与电梯控制系统相连接。
6.如权利要求4所述的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，其特征在于电梯能效测量仪还设置有带光电隔离的数字I/O接口，测量仪面板上的操作按钮通过数字I/ 0接口连接数字信号处理器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪，包括用于采集三相电流的霍尔电流传感器、三相电流霍尔信号处理电路、用于采集三相电压的鳄鱼钳、浮动中性点电路、电磁感应传感器、磁阻自适应电路和数字信号处理器，所述数字信号处理器设置有用于进行差额质量速度积分计算的运算模块和A/D转换器。本电梯能效测量仪采用差额质量速度积分法，最少只需要使电梯在空载，以及选定额定载荷的某一百分比的有效载荷的情况下分别运行一次，即可计算出电梯产生单位有效机械能所相应消耗的电能作为电梯能效Q的度量指标。该方法测试运行次数及所需时间大大减少，便捷性高，从而也降低了成本。
文档编号B66B3/00GK201999596SQ201020583088
公开日2011年10月5日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者丁凡, 冯智辉, 肖兵, 谢毅, 陈扬, 陈纪赞 申请人:广州市标准化研究院