張志成，程建山，趙世軍，蘆永軍

（1.山西省檢驗檢測中心，山西 太原 030012；2.大連光程光電有公司，遼寧 大連 116602）

目前，傳統(tǒng)的載荷試驗手段所存在的固有問題，已經(jīng)極大地限制了電梯檢驗檢測行業(yè)的發(fā)展，對老百姓日常乘用電梯安全產(chǎn)生了很大的隱患，對國家監(jiān)督檢驗規(guī)則的有效實施提出了挑戰(zhàn)。

以水替代傳統(tǒng)金屬砝碼、以水的流動替代人工的搬運、以水的自動化精確輸送控制實現(xiàn)載荷的重量控制的解決方案，該方案方案可行性好、技術(shù)易于整合、未來社會和經(jīng)濟效益好、易于推廣使用等多個優(yōu)點。新技術(shù)的高效應(yīng)用無論從監(jiān)督管理、有效保證乘梯人員安全、降低試驗單位成本及人力需求等多方面都具有積極意義。

1 新試驗方法技術(shù)實現(xiàn)思路

1.1 總體設(shè)計方案

該項目為集水泵電氣變頻控制、流量計實時監(jiān)控、卷管器自動電氣控制收放、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計等一系列技術(shù)整合應(yīng)用的綜合項目，每一項關(guān)鍵技術(shù)的突破性應(yīng)用都是電梯檢驗行業(yè)從未涉及的，這些技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新將為該行業(yè)提供全新的技術(shù)參考，為行業(yè)的發(fā)展提供了全新的技術(shù)實現(xiàn)思路和啟發(fā)。以下是項目總體設(shè)計的具體實現(xiàn)思路：

（1）采用國產(chǎn)運輸車輛通過設(shè)計研發(fā)和改造，使之具有水砝碼的裝載、輸送、回收、運輸?shù)墓δ堋?/p>

（2）采用智能控制的泵水回路，通過流量計緊密計量控制，使之具有水砝碼加減載和準確的計量功能。

（3）研發(fā)設(shè)計專用的液體儲存裝置實現(xiàn)水載荷的有效加載和移動，該裝置具有足夠的裝載強度和抗壓能力，才可收縮和重復(fù)使用。

（4）研制專用的輸送管線自動收放裝置實現(xiàn)管路的自動助力收放。

（5）采用有效的切換方式使系統(tǒng)具有智能和手動雙重有效控制，從而實現(xiàn)水載荷的高效可靠回收。

1.2 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

（1）針對整套裝置設(shè)計專用的總控電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微電腦控制總控板、顯示界面、集成操作界面等組成，負責(zé)統(tǒng)一管理各功能單元的協(xié)同運行，各項專用技術(shù)高效集成是關(guān)鍵核心技術(shù)問題。

（2）總控系統(tǒng)的軟件無疑是整套系統(tǒng)的靈魂，負責(zé)管理各硬件單元的協(xié)調(diào)工作及狀態(tài)監(jiān)控工作，軟件設(shè)計的可靠性及穩(wěn)定性需要經(jīng)過大量的測試才能實現(xiàn)，成為整套系統(tǒng)至關(guān)重要的技術(shù)難題。

（3）將電控系統(tǒng)、水泵及控制管路、儲水水箱等幾大核心部件與車平臺的機械整合成為機械設(shè)計所要突破的難點，在保證整車裝置合理布局的前提下實現(xiàn)最優(yōu)化配置，要充分考慮系統(tǒng)、各單元、試驗場地、運輸條件等多種要求。

1.3 技術(shù)設(shè)計方案

1.3.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計方案

如圖1所示為電梯載荷試驗設(shè)備電氣控制系統(tǒng)具體設(shè)計方案原理圖，其中包括供電系統(tǒng)、人機交互顯示與控制、一體化各執(zhí)行元器件集成邏輯控制電路板。

圖1 電氣控制系統(tǒng)實施方案

考慮到現(xiàn)場應(yīng)用條件需求，一般電源獲取位置多在工地現(xiàn)場或小區(qū)保安室或電梯井道底坑位置，所以設(shè)備供電采用220VAC市電電壓等級輸入；同時為了保證當出現(xiàn)試驗現(xiàn)場無法有效獲取到電源時設(shè)備也可正常工作，并且在試驗過程中如果突然發(fā)生斷電、電梯故障等其他失去電源獲取的情況能夠把電梯轎廂內(nèi)的液體載荷排出，增加了備用電源的設(shè)計方案。所以整套電氣控制系統(tǒng)在電源供給設(shè)計上采用雙回路供電。

為了使整個系統(tǒng)操作更加人性化，人機交互界面采用了雙操作器設(shè)置，其一為安裝在控制柜上的一體化觸摸屏，方便工作過程中的數(shù)據(jù)顯示并且操作簡單；其二為遠程手持操作器，試驗現(xiàn)場地點多為電梯底層地下室內(nèi)或者一樓樓房單元內(nèi)等車輛無法直接到達的位置，為了測試操作人員能夠在試驗現(xiàn)場對設(shè)備進行操控，所以需要配備遠程手持操作器滿足現(xiàn)場應(yīng)用需求。并且為了試驗過程中的設(shè)備安全考慮，增加了檢修操作模式，能夠在設(shè)備故障時或有調(diào)試需求時進行簡單功能的使用。

為適應(yīng)平衡系數(shù)檢測、110%超載、125%靜載及動載制動等多種載荷試驗項目，以及對所有電氣設(shè)備集成管理，需配備專用的集成邏輯控制電路板及專用軟件控制系統(tǒng)，搭載多種控制模式選擇，能夠適應(yīng)各種檢驗項目與工況需求。該系統(tǒng)實時對車內(nèi)及輸出的液體流量精確反饋，并協(xié)同各個電氣執(zhí)行元器件按照人機交互輸入指令工作，組成高效率、高精度、可靠、安全的一體化電氣控制系統(tǒng)。

1.3.2 輸送車的改造及車載液體輸送管路設(shè)計開發(fā)

在進行輸送車整體電氣控制系統(tǒng)及液體輸送管路布局設(shè)計時，需要注意以下幾個設(shè)計要點：（1）輸送管路布局空間合理，各零部件方便拆卸和維修；（2）車載顛簸震動的工作環(huán)境下，需要對管路添加柔性連接位置，消除在車輛運行中的顛簸震動影響，并且需要對核心元器件增加減震措施；（3）需要適應(yīng)我國南方高溫的天氣和北方的極寒天氣，所以需要對車載罐體增加保溫措施，對核心驅(qū)動部件和控制部件增加散熱措施；（4）整車輕量化設(shè)計，避免車輛滿載超重；（5）需要考慮車輛空載和滿載時候的重心位置，避免車輛運行轉(zhuǎn)彎中發(fā)生傾覆。輸送車整體設(shè)計布局如圖2所示。

圖2 輸送車及車載液體輸送管路布局

1.3.3 系統(tǒng)工作模式設(shè)定

由于該設(shè)備主要應(yīng)用于電梯載荷試驗中，所以輸送液體砝碼的精度為重中之重，但是在液體管路輸送過程中，管內(nèi)若存在氣體則會嚴重影響控制計量精度。所以針對此問題需要提出以下兩種工作模式，來解決液體管路輸送中氣體對計量精度干擾的問題。

（1）自循環(huán)模式：圖3所示為自循環(huán)模式流程圖，自循環(huán)模式啟動之前，球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，點擊手持操作器顯示屏，啟動自循環(huán)模式，球閥開啟到位指示燈亮，進水電磁閥開啟，進水接觸器吸和，水泵開啟，開始進水，流量計開始計量，水管同時排氣，管內(nèi)氣體排空后，進水電磁閥自動關(guān)閉，進水接觸器釋放，水泵停止工作，進水停止，水管排氣完成。（2）正在輸水模式：圖4所示為進出水模式流程圖，連續(xù)進出水循環(huán)模式啟動之前，球閥開啟到位指示燈亮，點擊手持操作器顯示屏，啟動進出水模式，輸入流量參數(shù)，進水電磁閥開啟，進水接觸器吸和，水泵開啟，進水開始，流量計實時監(jiān)控，到達設(shè)定流量值，進水電磁閥自動關(guān)閉，進水接觸器釋放，水泵停止工作。

1.3.4 新方法電梯載荷試驗實施步驟

（1）到達待測電梯現(xiàn)場，將水砝碼置于待測電梯轎廂內(nèi)部，接通電源，將手持操作器與邏輯控制顯示屏無線接通。（2）將卷管器開關(guān)控制設(shè)為放管狀態(tài)，卷管器釋放管路，將管路與轎廂內(nèi)的水砝碼對接，對接完成后，將卷管器開關(guān)控制設(shè)為關(guān)閉。（3）點擊手持操作器的自循環(huán)模式，將水砝碼供水單元中水管氣體排出。（4）開始電梯載荷試驗，點擊手持操作器連續(xù)進出水模式，在手持操作器中輸入相應(yīng)的參數(shù)，設(shè)備自動為水砝碼供水，到達預(yù)設(shè)水量后，自動停止，斷開供水管路與水砝碼的連接。（5）電梯載荷試驗完成，將供水管路與水砝碼連接，點擊手持操作器連續(xù)進出水模式，在手持操作器中輸入相應(yīng)的參數(shù)，設(shè)備自動將水砝碼中水抽出，出水完成之后，自動停止。（6）斷開供水管路與水砝碼的連接，將卷管器開關(guān)控制設(shè)為收管狀態(tài)，進行水管回收，回收過程中可以進行人工輔助。（7）收管完成，將卷管器開關(guān)控制設(shè)為關(guān)閉，將水砝碼從待測電梯內(nèi)搬出，斷開供電電源。

圖4 連續(xù)工作模式流程

2 結(jié)語

文章提出以水作為重量載體，來替代傳統(tǒng)金屬砝碼進行電梯定期及監(jiān)督檢驗載荷試驗的新技術(shù)和新方法，詳細闡述了該技術(shù)方法的總體方案及關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)手段。通過研發(fā)設(shè)計專用的電梯載荷車來進行水的運輸和自動裝載，以電控泵驅(qū)動水的流動替代人工搬運來達到節(jié)省人力并提高效率的目的，以流量計作為核心計量控制技術(shù)實現(xiàn)載荷試驗對載荷精度的要求。