專利名稱：一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法
一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法本發(fā)明涉及溫度檢測、電梯防爆、電梯制動器制動技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法。防爆電梯在設(shè)計時要求其必須能夠可靠地防止危險火花引燃和危險高溫引燃。目前國內(nèi)針對防爆電梯的防爆安全技術(shù)研究大都集中在電氣火花方面，防爆電梯的點燃源還有機械火花、靜電火花、危險高溫等諸多其他因素，曳引式防爆電梯應同時滿足電梯標準、 電氣防爆系列標準，以及非電氣防爆系列標準等，其中明確針對非電氣設(shè)備的防爆標準目前僅歐洲有頒布，這也是國內(nèi)現(xiàn)有的防爆電梯安全規(guī)范中最為欠缺的部分。如

圖1所示的為曳引式防爆電梯為典型的機電類成套設(shè)備，其中有許多零部件之間存在相對運動，有些運動副在正常工作過程中就存在著摩擦現(xiàn)象，有些則在安全功能動作時會產(chǎn)生摩擦或撞擊，在維修、保養(yǎng)的過程中也可能產(chǎn)生摩擦和沖擊，此外，正常使用時也可能發(fā)生與防爆電梯設(shè)備狀況或運行條件本身無直接因果關(guān)系的摩擦和撞擊。對于可能發(fā)生直接撞擊的零部件表面，防爆電梯在設(shè)計制造中通常已采用鈹銅合金、鋁青銅、不銹鋼等無火花材料，通過表面涂層或整體包覆處理，降低因機械撞擊而產(chǎn)生火花的概率，但摩擦必然帶來溫度升高，在防爆電梯的各項摩擦溫升因素中制動器制停過程的溫升是非常重要的。曳引式電梯曳引驅(qū)動關(guān)系如圖1所示。安裝在機房的電動機與減速箱、制動器等組成曳引機，是曳引驅(qū)動的動力。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對重裝置。為使井道中的轎廂與對重各自沿井道中導軌運行而不相蹭，曳引機上放置一導向輪使二者分開。轎廂與對重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。目前的曳引式防爆電梯絕基本上都采用變頻調(diào)壓控制，其正常制停過程中電梯的機械能全部是通過電氣線路轉(zhuǎn)換完成的，因此在正常情況下，制動器幾乎沒有任何摩擦熱產(chǎn)生(即零速抱間)，但在突然斷電等緊急情況下，將會發(fā)生高負荷的機械摩擦，此時是沒有任何直接的防爆防護措施的。電梯采用的是機-電摩擦型常閉式制動器。所謂常閉式制動器，指機械不工作時制動器制動，機械運轉(zhuǎn)時松間。電梯制動時，依靠機械力的作用，使制動帶與制動輪摩擦而產(chǎn)生制動力矩；電梯運行時，依靠電磁力使制動器松閘，因此又稱電磁制動器。如圖2為一種常見的電梯用鼓式制動器.曳引式電梯的制停過程是一個典型的能量轉(zhuǎn)換過程，開始制停時電梯所具有的初始動能和制停過程中重力做功都將由制停過程中的摩擦力做功轉(zhuǎn)換為熱能，使得制動器閘瓦和制動輪表面產(chǎn)生溫升。對制動器的生熱與散熱過程進行分析，得到系統(tǒng)生熱與散熱的方式可以由圖3所示的簡單框圖描述。電梯制動時，制動器摩擦副表面產(chǎn)生的摩擦熱，將導致制動輪溫度上升，高于周圍環(huán)境溫度。制動輪的溫度越離，因?qū)α鳌⑤椛浜蜔醾鲗Х绞缴⑹У舻臒崃恳簿驮蕉?。當制動器吸收的熱量與散失的熱量趨于平衡時，制動鼓溫度也趨于穩(wěn)定。據(jù)相關(guān)研究資料，在一般情況下，鼓式結(jié)構(gòu)的制動器因輻射換熱所散失掉的熱量約占制動輪散熱量的5% 10%，這類制動器最主要的散熱方式是對流散熱，所散失掉的容量占總散熱量的 80%以上。并且，因為制動間瓦在制動過程及制停之后都是緊貼制動輪表面的，所以制動閘瓦內(nèi)表面基本不存在對流換熱過程，所以曳引機制動輪的對流換熱主要是制動輪外露表面的換熱，因此，防爆電梯所要達到在危險氣體環(huán)境下的安全操作，其在緊急制停時制動器閘瓦外露表面的最高溫度必須小于周圍氣體的爆炸點溫度。一般的電梯制動器閘瓦是一種單層圓筒壁結(jié)構(gòu)(如圖4所示)，與平壁相比較其特點是溫度只沿著半徑方向發(fā)生變化(也是一維熱傳導)，制動器閘瓦傳導出來的熱量(或溫度)，閘瓦材料的導熱系數(shù)、閘瓦的表面積和閘瓦的厚度有關(guān)。在要制動的機械能一定(即要傳導的熱量一定)的情況下，選用傳熱系數(shù)更小的材料制造制動器閘瓦，或增大閘瓦的表面積或厚度，都有利于降低制動器在電梯緊急制停時的溫度。本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠檢測防爆電梯制動器制停溫度從而能更好保護電梯、防爆的方法。為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法，包括紅外熱像儀， 其特征在于所述的方法如下(1)首先用溫濕度計測定環(huán)境溫濕度，判定現(xiàn)場環(huán)境符合實驗儀器設(shè)備要求；(2)測試前電梯在空載情況下進行數(shù)次試運行，直至穩(wěn)定為止；(3)保證測試過程中被測電梯獨立操作，不受干擾；(4)調(diào)整固定好紅外熱像儀位置，以閘瓦和制動器接觸面沿制動旋轉(zhuǎn)離去閘瓦端方向為目標進行對焦，更換鏡頭以保證視窗和景深；(5)斷開超載保護裝置，并調(diào)整轎廂砝碼的加載量至設(shè)定值；(6)轎廂行至頂層端站平層位置，確保轎廂內(nèi)沒有乘客，啟動電梯從頂層端站向底層端站下行，待轎廂行至井道中部，電梯達到額定速度后，開啟紅外熱像儀實時數(shù)據(jù)采集， 并在延時2秒后啟動緊急制停操作；(7)保持相同載荷、相同運行速度條件下，執(zhí)行相同的緊急制停操作并開啟記錄， 分別拍攝制動輪與閘瓦接觸的進入面和脫離面；(8)待完全停止后繼續(xù)記錄熱像圖2 3秒后停止。所述的紅外熱像儀與計算機通過IEEE 1394接口連接，鏡頭焦距調(diào)整、熱圖像數(shù)據(jù)采集與記錄的啟動、停止等操作直接在計算機端完成。所述的紅外熱像儀采用仰視角度采集。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠?qū)Ψ辣娞葜仆r的溫升做出準確的測量，能夠更好地對電梯進行防爆控制和維護，使電梯的運行更加安全可靠，本方法在操作時效率高，適用范圍更廣，能夠用于各種防爆電梯上。圖1是電梯拽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電梯鼓式制動機結(jié)構(gòu)示意圖3曳引機制動器換熱流程示意圖； 圖4是單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導曲線；圖5制動器旋轉(zhuǎn)方向與暴露高溫表面位圖6俯視角度拍攝熱圖像；置示意圖；圖7是仰視角度拍攝熱圖像；圖8是熱像儀IRBIS 3軟件的測量界面；圖9是ASCII格式導出的溫度數(shù)據(jù)； 圖10是最高溫度區(qū)域熱圖像示例圖；圖11次高溫度區(qū)域熱圖像示例圖；圖12是制動器摩擦溫升試驗示意圖；圖13是每幀最高溫度點時間序列曲線；圖14選定點每幀溫度時間序列曲線；圖15選定點的溫度變化率曲線；圖比是溫度不均勻區(qū)域的線溫測量圖；圖17是圖16的線溫分布18是三維溫度分布圖；圖19是運行速度對制動器最高溫升曲線圖20是載荷對制動器最高溫升曲線；圖21是制動力矩對制動器最高溫升曲線圖22制動器制停最高溫升率定義曲線；圖23是運行速度對制動器最高溫升率影圖M是載荷對于制動器最高溫升的影響曲線；響曲線；圖25是制動力矩不足時的緊急制停溫度變化曲線圖中1.電動機 2.制動機 3.減速器 4.曳引機 5.導向輪 6.繩頭組合7.轎廂 8.對重 9.制動彈簧調(diào)節(jié)螺母 10.制動瓦塊定位彈簧螺栓 11.制動瓦塊定位螺栓 12.倒順螺母 13.制動電磁鐵 14.電磁鐵芯 15.定位螺栓16.制動臂 17.制動瓦塊18.制動襯料19.制動輪20.制動彈簧螺桿21.手動松閘凸輪(緣) 22.制動彈簧。結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，這種裝置的制造技術(shù)對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。由于電梯制停時間通常都比較短，而在整個制動過程中所產(chǎn)生的熱量主要又是被制動間瓦吸收，且制動間瓦與外界環(huán)境的對流換熱過程是伴隨著摩擦熱的產(chǎn)生過程同時發(fā)生的，因此對其溫升的測定必須在運動過程中進行，即測量手段必須能夠滿足實時測量的要求。由于受電梯曳引機的結(jié)構(gòu)尺寸和空間布局限制，制動輪的內(nèi)部無法安裝熱電偶無線測溫裝置；而制動閘瓦雖然外部空間允許，但因摩擦片的導熱性能很差，預埋的熱電偶無法實時獲得摩擦引起的溫度變化。如果采用性能優(yōu)異的紅外熱像儀，若能根據(jù)環(huán)境條件選定正確的輻射率和透射率，在選定的量程范圍內(nèi)，其測量精度是能夠達到測量要求的，因此考慮用紅外線熱像儀來完成記錄。采用便攜式紅外熱像儀+便攜計算機控制，可極大地簡化現(xiàn)場布置。系統(tǒng)的構(gòu)成如圖12所示。為獲得更多、更為典型的測量數(shù)據(jù)，選取兩種典型的曳引機作為對象進行防爆電梯制動器緊急制停實驗時選用的兩臺樣梯的曳引機照片，在本文中用分別樣梯A和樣梯B 來表示。這兩臺電梯曳引機的詳細參數(shù)如下表所示。其中，樣梯A主要用于進行驗證，以驗證此曳引機在緊急制停的情況下，制動器的溫升是否可以滿足防爆的相關(guān)要求。樣梯B主要用于進行研究，研究當曳引機的各種結(jié)構(gòu)和運動參數(shù)改變時，對于制動器防爆性能的影響。
權(quán)利要求
1.一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法，包括紅外熱像儀，其特征在于所述的方法如下(1)首先用溫濕度計測定環(huán)境溫濕度，判定現(xiàn)場環(huán)境符合實驗儀器設(shè)備要求；(2)測試前電梯在空載情況下進行數(shù)次試運行，直至穩(wěn)定為止；(3)保證測試過程中被測電梯獨立操作，不受干擾；(4)調(diào)整固定好紅外熱像儀位置，以閘瓦和制動器接觸面沿制動旋轉(zhuǎn)離去閘瓦端方向為目標進行對焦，更換鏡頭以保證視窗和景深；(5)斷開超載保護裝置，并調(diào)整轎廂砝碼的加載量至設(shè)定值；(6)轎廂行至頂層端站平層位置，確保轎廂內(nèi)沒有乘客，啟動電梯從頂層端站向底層端站下行，待轎廂行至井道中部，電梯達到額定速度后，開啟紅外熱像儀實時數(shù)據(jù)采集，并在延時2秒后啟動緊急制停操作；(7)保持相同載荷、相同運行速度條件下，執(zhí)行相同的緊急制停操作并開啟記錄，分別拍攝制動輪與閘瓦接觸的進入面和脫離面；(8)待完全停止后繼續(xù)記錄熱像圖2 3秒后停止。
2.如權(quán)利要求1所述的一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法，其特征在于所述的紅外熱像儀與計算機通過IEEE 1394接口連接，鏡頭焦距調(diào)整、熱圖像數(shù)據(jù)采集與記錄的啟動、停止等操作直接在計算機端完成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法，其特征在于所述的紅外熱像儀采用仰視角度采集。
全文摘要
本發(fā)明涉及溫度檢測、電梯防爆、電梯制動器制動技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種防爆電梯制動器制停溫升檢測方法，通過測定環(huán)境溫濕度、穩(wěn)定電梯運行、調(diào)整轎廂砝碼(對重)、開啟紅外熱像儀采集數(shù)據(jù)、拍攝、記錄等步驟，完成對防爆電梯的溫升監(jiān)控，本發(fā)明能夠?qū)Ψ辣娞葜仆r的溫升做出準確的監(jiān)控，能夠更好地對電梯進行防爆控制和維護，使電梯的運行更加安全可靠，本方法在操作時效率高，適用范圍更廣，能夠用于各種防爆電梯上。
文檔編號G01J5/00GK102502371SQ201110348810
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者丁惠嘉, 史熙, 姚俊, 張鵬, 徐國強, 朱昌明, 江浩, 薛季愛 申請人:上海交通大學, 上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院