电梯状态实时在线监测与追踪

1
、电梯

       曳引系统导向系统门系统轿厢系统重量平衡系统电力拖动系统电气控制系统安全保护系统。

2
、主要故障

       电梯的故障可分为机械故障和电气故障。机械故障按电梯的各个子系统可划分为：曳引系统故障、导向系统故障、轿厢故障、门系统故障、平衡装置故障、安全系统故障等，其中影响乘用质量，对乘客心里影响较大的故障为曳引系统故障和导向系统故障；电气故障较难判别，但电信号容易检测，可通过逻辑分析判断故障所在。其故障主要由元器件的老化、传感器的损坏、外部环境恶劣等造成。

       电梯的机械系统故障一般有以下几种原因 ：

1
） 由于电梯润滑系统发生故障以及日常保养不到位，导致转动部件润滑不良烧伤咬轴，并造成转动部件损坏；

2
） 电梯系统中易损坏的滚动和滑动等部件由于使用频率较高，更换不及时，易发生电梯故障；

3
） 由于电梯在长期运行过程中的振动而导致螺栓螺钉等紧固件松动，并造成零部件位移、损坏、碰撞等事故；

4
） 平衡系数配制不符合要求造成的故障，如冲顶或蹲底；

5
） 建筑物的倾斜和移位亦能造成电梯机械系统故障；

①
曳引机组的制造缺陷和安装误差

电梯以曳引机系统为基础 ，曳引机系统主要由电动机、制动器 、曳引轮、导向轮 、底座等主要相关零部件组成 。在电梯上下行的运行过程中，电机转子产生的偏心 、曳引机座产生的弹性变形、曳引钢丝绳在曳引轮槽中产生的异常脱槽、滑移等现象，都将引起轿厢在垂直或水平方向上产生振 动。

②导向系统的设计、制造和安装误差电梯中的导向系统主要由导轨支架、导轨和导靴等组成。导轨 设计时刚性不够、制造平滑度不够、 安装不垂直引起导轨弯曲变形等因素都可能引起电梯轿厢的 垂直和水平方向上的振动，其中电梯的振动强度受电梯的运行速度的影响，运行速度越快，振动 越剧烈 ，两者一般成正比关系。由于导轨通过固定在井道壁上的按一定间距分布的支架支撑，因此 ，导轨弯曲刚度在有支架直接支撑的部分相对比较强，而支架之间的部分相对较 弱 ，致导轨刚度在高度上呈周期性变化规律，这就是轿厢产生水平振动的重要原因之一。

③电梯驱动系统在运行中的启动、制动和磨损对电梯运行产生的冲击电梯驱动系统频频启动和停止 ， 以及轿厢载重量的频繁变动，使钢丝绳除了受到静载荷外，还承受着动载荷；并且，因为钢丝 绳和绳头弹簧是弹性体，钢丝绳和绳头弹簧上的两个载荷还叠加有振动载荷＠１。电梯的动载荷 就是由惯性载荷和振动载荷所构成的。由于动载荷它的存在，电梯绳索将有一定程度的抖动，所以 导致轿厢产生振动。这个大大降低了乘客电梯轿厢的乘客乘坐舒适性。电梯在启动和停止时将会产生冲击振动，这是影响电梯在垂直方向上的振动的主因

④钢丝绳张紧力不均匀

在常见的电梯系统中，电梯曳引绳一般由三根以上组成；钢丝绳张紧力不均匀是指由于受影响于安装精度或磨损，钢丝绳受力不一致，出现有几根是张紧状态，松弛状态的曳引绳将引起电梯上下行过程中钢丝绳的受力不均匀当出现这种状况时，受力较大的曳电梯电气故障原因主要是由电路短路和断路引起的。短路就是电 流不流经电机设备，直接由导线两端接入电源。短路时会烧毁保险丝， 抑或造成烧毁电气元件的后果。断路就应该工作的电气元件没有电流通过，不工作。造成断路的原因是电气元件老化或因环境影响接触不良造成的

3
、监测方法

（
1
）
轿厢振动信号采集

关于轿厢振动的有关规定，根据《
GBT10058-2009
电梯技术条件》，可得如下要求：

1）乘客电梯启动加速度和制动减速度最大值均不应大于
1.5m/s
2
。

2）当电梯的额定速度为
1m/s<V<2m/s
时，按
GB/T24474 – 2009
测量，A95
加减速度不应小于
0.5m/s
2
；当电梯的额定速度为2m/s<V<6m/s 时，
A95
加减速度不应小于
0.7m/s
2
。

3
）乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（
Z
轴）振动的最大峰峰值不应大于 0.3m/s
2

A95
峰峰值不应大于
0.2m/s
2
。

4
）乘客电梯轿厢运行期间水平（
X
轴，
Y
轴）振动的最大峰峰值不应大于 0.2m/s
2
，
A95
（在定义的界限范围内，
95%
采样数据的加速度或振动值小于或等于的值）峰峰值不应大于0.15m/s
2
。

5
）乘客电梯轿厢运行时，垂直方向和水平方向的振动加速度分别不大于0.25/s
2
和
0.15m/s
2
（单峰值）

（
2
）
电梯曳引机振动信号采集

若轿厢在平滑垂直的导轨上运行，可以认为轿厢所受的激励是一个平 稳随机过程。但如果导轨存在缺陷或者导轨接头部位偏差较大时，相当于突然给轿厢加入了一个冲击激励，故而引起了轿厢水平振动量增大，轿厢振动曲线中会出现较大波动，在该时间点处信号振动幅值增大，能量增加。由于电梯轿厢水平振动的固有频率较低，所以由导轨 强激励引起的低频信号振动能量的增加，影响电梯水平振动的因素有 很多，其中最主要的是导轨的安装质量和导靴的磨损以及导轨表面轮廓，尤其是导轨在接头处的安装偏差以及导轨过大的挠度。电梯的振动信号会随着其运行状态的变化而变化，因此，其时域指标也会随之发生改变

（
1
）振动监测

采用三格电子的三轴加速度传感器，监测转子故障。（参考产品说明书：三轴MEMS
加速度传感器，型号：
SG-MEMS-XYZ-V1
）

转子不平衡时域图

转子不平衡频谱图 

 转子不对中时域图 

 转子不对中频谱图

（
2
）压力、温度监测

空压机应在出口处设计温度传感器，对排出气体的温度数据进行实时收集传输，保证在超出预警值温度时及时做到报警停机处理。在空压机腔体设计压力传感器，对排出气体的压力数据进行收集 监测，超出预警值压力时及时进行报警停机处理。在空压机腔体设计压力传感器，对排出气体的压力数据进行收集监测，超出预警值压力时及时进行报警停机处理。

（
3
）电机振动以及电气特性监测

采用三格电子的电机运维模组监测电机健康状态，可以及时发现电机故障。（参考产品说明书：电机预测性维护模组，型号：SG-Motor-431）

4
、小结

空压机对于安全生产非常重要，本监测方案可以对空压机各个重要部件健康做出诊断，转子、进气阀门、油液分离等部件、电机都通过传感器数据进行监控，及时发现存在问题进行预警。作者：三石峰科技