范峰輝

（東營(yíng)市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 山東省東營(yíng)市 257000）

電梯屬于垂直交通設(shè)備，一般安裝于各類居民建筑和公共建筑。電梯的使用者看重電梯的快速性和舒適性，即電梯轎廂在從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定速度狀態(tài)，又或者從額定速度狀態(tài)減速到靜止?fàn)顟B(tài)，整個(gè)過(guò)程需要充分考慮到使用者對(duì)加速或者減速過(guò)程的承受力及適應(yīng)力。要達(dá)成這一目標(biāo)，優(yōu)化電梯的調(diào)速性能成為關(guān)鍵。當(dāng)前的調(diào)速控制系統(tǒng)是依靠變頻技術(shù)完成，故在分析和設(shè)計(jì)電梯的調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，也要注意電梯的硬件設(shè)計(jì)，通過(guò)合理的硬件組成實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯加速及減速的智能化調(diào)控。

1 硬件組成

（1）智能調(diào)速控制系統(tǒng)包含繼電器、網(wǎng)絡(luò)線以及主機(jī)等部分。在相關(guān)調(diào)速回路中對(duì)繼電器進(jìn)行安裝，借助五類雙絞線將各個(gè)模塊連接起來(lái)，然后組成一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)順利實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制[1]。各模塊對(duì)一個(gè)單元地址進(jìn)行設(shè)置，接著輸入至控制主機(jī)，創(chuàng)建有關(guān)控制關(guān)系，經(jīng)過(guò)輸出單元由繼電器進(jìn)一步控制電梯。各繼電器是獨(dú)立存在的，屬于對(duì)等關(guān)系，能夠采取集中控制以及現(xiàn)場(chǎng)分散控制。

（2）BAS 系統(tǒng)與智能調(diào)速系統(tǒng)連接，能夠在BAS 控制面板里面全面監(jiān)控調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際情況。

（3）系統(tǒng)采取相應(yīng)的編程軟件，操作者能夠?qū)ο到y(tǒng)實(shí)施編程。這有利于更好地適應(yīng)未來(lái)可能出現(xiàn)的系統(tǒng)改變，在改造電梯調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)程中，僅需修改編程就能夠?qū)崿F(xiàn)。

（4）借助PC 接頭模塊，將計(jì)算機(jī)以及系統(tǒng)充分聯(lián)系起來(lái)。第五，在控制室安裝一臺(tái)調(diào)速用的后臺(tái)計(jì)算機(jī)，借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)實(shí)施編程，通過(guò)圖形模擬更好地展現(xiàn)設(shè)備平面圖，在圖上顯示各設(shè)備的具體使用情況。在網(wǎng)絡(luò)的界面上，不僅能夠?qū)Ω鲄^(qū)域的電梯狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控，而且可以實(shí)施關(guān)閉、開(kāi)啟動(dòng)作。操作者能夠借助界面進(jìn)一步監(jiān)視調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際情況，使用鼠標(biāo)對(duì)圖形進(jìn)行點(diǎn)擊，然后實(shí)施控制。系統(tǒng)組成如圖1 所示。

圖1：智能調(diào)速控制系統(tǒng)組成圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 PID控制器設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，由于不能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，且由于電梯井作業(yè)和礦井環(huán)境的特殊性，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中用其他小規(guī)模容器代替。以組態(tài)王軟件為客戶端通過(guò)OPC 的方式將電梯井位置動(dòng)態(tài)變化的腳本公式，從組態(tài)王軟件發(fā)送到云端服務(wù)器，在云端組態(tài)界面實(shí)現(xiàn)當(dāng)前電梯井位置的動(dòng)態(tài)顯示，模擬電梯井位置傳感器顯示實(shí)時(shí)電梯井位置的過(guò)程。腳本公式由分析軟件AFT Impulse 對(duì)輸送控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)而得出。然后PID 比較當(dāng)前電梯井位置的和設(shè)定電梯井位置的數(shù)值，當(dāng)前電梯井位置和設(shè)定電梯井位置數(shù)值一致時(shí)，控制調(diào)速系統(tǒng)和永磁同步電機(jī)的到位停止。

硬件設(shè)計(jì)中，控制芯片選擇了FPGA 芯片，F(xiàn)PGA 芯片的特點(diǎn)是其I/O 接口的電壓在3V，所以必須要滿足3V 電壓才能保證I/O 接口的運(yùn)轉(zhuǎn)，故硬件系統(tǒng)的電源電壓被設(shè)計(jì)為3.5V 電源的雙電壓供電模式，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器采取FLASH 格式設(shè)定，存儲(chǔ)芯片根據(jù)預(yù)設(shè)要求與主控芯片對(duì)接，讓中央控制器得到充分的優(yōu)化。

設(shè)備的主控系統(tǒng)主要與PMS2.0 系統(tǒng)及電梯指揮系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。與PMS2.0 系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互包含基礎(chǔ)人員結(jié)構(gòu)、運(yùn)行信息、調(diào)速信息、修試記錄、設(shè)備數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。與電梯指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互主要是向該系統(tǒng)推送井下作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行情況、調(diào)速完成情況、檢測(cè)計(jì)劃完成情況、班組應(yīng)用情況等信息并在電梯指揮系統(tǒng)以圖表形式展示查詢以上數(shù)據(jù)。

NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)配置了互聯(lián)網(wǎng)流量卡槽，通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證了遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)穩(wěn)定性。該網(wǎng)關(guān)配置了一個(gè)RS485 接口端子，下位控制器采用歐姆龍cp1e 型PID,該P(yáng)ID 配置一個(gè)RS232 端口，因此中間采用一個(gè)RS485 轉(zhuǎn)RS232 轉(zhuǎn)換器將NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)與PID 串口連接，同時(shí)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線將NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)與測(cè)試電腦相連接，在電腦上打開(kāi)NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)配置軟件，在配置軟件和PID 中建立相應(yīng)的點(diǎn)位，從配置軟件中下載至NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)里，網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)顯示燈亮表示與PID 通訊成功。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)配置的云端傳感器，在云端傳感器中建立與PID 中相應(yīng)的點(diǎn)位并進(jìn)行讀寫(xiě)操作，云端傳感器顯示“成功”表明，PID 通過(guò)NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)已經(jīng)成功和云端傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，云端傳感器可將對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入PID，PID 對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)位指示燈亮，則表示成功。

2.2 傳感器設(shè)計(jì)

傳感器工設(shè)計(jì)四層，第一層是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層由現(xiàn)場(chǎng)控制核心PID、1 至3 號(hào)電機(jī)等組成。PID用于采集各種電動(dòng)執(zhí)行元件和電梯井位置傳感器的數(shù)據(jù)，永磁同步電機(jī)執(zhí)行器用于控制永磁同步電機(jī)的啟停，調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行器用于控制調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，電梯井位置傳感器用于測(cè)量礦井和電梯井刮板調(diào)速系統(tǒng)的高度[2]。

數(shù)據(jù)傳輸層由NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，NB‐IOT 網(wǎng)關(guān)是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層的控制核心PID 與傳感器之間的橋梁，是整個(gè)控制系統(tǒng)調(diào)度和控制的核心，在此改進(jìn)方案中NB‐IOT網(wǎng)關(guān)與PID 通過(guò)RS485 串口通訊在網(wǎng)關(guān)配置軟件中建立與PID 里相應(yīng)的I/O 點(diǎn)位然后上傳至傳感器，實(shí)現(xiàn)PID 和傳感器之間的數(shù)據(jù)交互，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)遠(yuǎn)程控制的核心設(shè)備之一。

物聯(lián)層由傳感器構(gòu)成，其作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)交互平臺(tái)以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)。移動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控用戶層可以由各種移動(dòng)終端設(shè)備及與傳感器匹配的應(yīng)用軟件組成，其作用是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備與傳感器之間的數(shù)據(jù)交互、實(shí)際遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于電梯井位置的控制需要PID 實(shí)時(shí)讀取電梯井位置傳感器的數(shù)值，然后PID 比較當(dāng)前電梯井位置的和設(shè)定電梯井位置的數(shù)值，當(dāng)前電梯井位置和設(shè)定電梯井位置數(shù)值一致時(shí)，控制調(diào)速系統(tǒng)和永磁同步電機(jī)的到位停止。PID 采集到的通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層上傳到云端服務(wù)器，移動(dòng)終端訪問(wèn)云端組態(tài)界面上可實(shí)時(shí)觀察到電梯井位置的動(dòng)態(tài)變化。

2.3 變頻器設(shè)計(jì)

在轉(zhuǎn)速和電流的調(diào)整上要秉承“降低轉(zhuǎn)速，增大電流”的原則。調(diào)速系統(tǒng)的永磁同步電機(jī)為了提供足夠的動(dòng)力源輸出，其輸出動(dòng)力被設(shè)計(jì)成電流小、轉(zhuǎn)速高，且兩者變化范圍不大的模式，這種做法會(huì)增加傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出，增加調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)作效率，但會(huì)造成耗能增大。平衡的設(shè)計(jì)是遵循和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相反的“大電流、低轉(zhuǎn)速”思路，且電流和轉(zhuǎn)速的變化范圍也要增大。故在設(shè)計(jì)中要適當(dāng)降低永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高永磁同步電機(jī)電流[3]。

在永磁同步電機(jī)額定功率不改變的前提下，降低轉(zhuǎn)速后輸出電流就會(huì)增加，低速永磁同步電機(jī)和原變頻器之間的匹配度也會(huì)變差，導(dǎo)致性能下降，故重新選擇永磁同步電機(jī)后，匹配的變頻器也要轉(zhuǎn)化，選擇的變頻器必須吸收永磁同步電機(jī)輸出電流增大的部分，才能保持性能的穩(wěn)定。

要實(shí)現(xiàn)變頻器對(duì)永磁同步電機(jī)輸出電流增大部分的吸收，設(shè)計(jì)師需要調(diào)整變頻器循環(huán)圓的有效直徑，變頻器的有效直徑增加后自身的綜合變矩能力會(huì)得到提高，節(jié)油率也就因此提高，此處以MB、λB、γB、nB、D 代表永磁同步電機(jī)的力矩、力矩系數(shù)、傳動(dòng)密度、永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和變頻器循環(huán)圓有效直徑，其永磁同步電機(jī)輸出的電流如公式（1）所示：

根據(jù)公式獲得變頻器直徑對(duì)吸收電流的影響，以保證直接調(diào)整的合理性以及有效性。

變頻器的輸入電流提高，傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)部件，如傳動(dòng)橋等的電流也會(huì)因此增大，這導(dǎo)致了這些部件的可靠性降低，且調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速調(diào)整的情況下，會(huì)發(fā)生行駛速度減小的問(wèn)題，所以根據(jù)永磁同步電機(jī)與變頻器的匹配，設(shè)計(jì)者還要調(diào)整驅(qū)動(dòng)橋速比。

所有設(shè)備的運(yùn)作都由PID 控制系統(tǒng)操控，硬件部分共有主控制器、通訊裝置和車(chē)載控制裝置三大部分，通訊裝置采取無(wú)線通訊模式，主控器裝設(shè)在地表的中心控制室內(nèi)，由工作人員通過(guò)操縱PID 控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)編組進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)設(shè)置電機(jī)編組的運(yùn)行線路。因?yàn)榫碌耐ㄐ怒h(huán)境不佳，電池信號(hào)干擾過(guò)大，擬采用無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)，即Wi‐Fi 技術(shù)進(jìn)行操作指令傳遞，整個(gè)通信技術(shù)為雙頻，可以支持12 跳無(wú)線組網(wǎng)，傳輸距離能達(dá)到20km 左右，方便電梯的指令傳輸。

基于永磁同步電機(jī)智能調(diào)速采用APN+VPN 通道，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端與主站端之間的數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)傳輸全過(guò)程加密，即使傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)被盜用，也無(wú)法使用數(shù)據(jù)。大大提高了傳輸數(shù)據(jù)的安全性[3]。通過(guò)線下線上雙結(jié)合的管理策略，嚴(yán)格執(zhí)行終端登記使用制度，將移動(dòng)終端的主機(jī)號(hào)與用戶人員進(jìn)行綁定。移動(dòng)終端數(shù)據(jù)安全保護(hù)：一是移動(dòng)終端操作系統(tǒng)加密，二是移動(dòng)終端應(yīng)用登錄加密，三是移動(dòng)終端應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)加密。三次以上輸入錯(cuò)誤應(yīng)用密碼后數(shù)據(jù)自動(dòng)摧毀。主機(jī)系統(tǒng)安全防護(hù)包括對(duì)服務(wù)器、桌面終端和操作系統(tǒng)的防護(hù)。開(kāi)啟系統(tǒng)防火墻并配置最小訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置（IPtables、Windows 防火墻），目錄訪問(wèn)控制（SELinux）；不必要系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)閉（如：ftp，nfs，Sendmail 等服務(wù)器）；禁用危險(xiǎn)命令（如：rm ‐rf、reboot、halt 等）。

3 電流電壓檢測(cè)

借助Q=2 ∏fCU2 公式可計(jì)算出電容器調(diào)速的出力大小與電壓、頻率、容量大小的關(guān)系。從公式中能夠得知，只需要改變C 數(shù)值，就能夠自動(dòng)控制電容器，使Q 值發(fā)生改變，具體原理如圖2。

圖2：原理接線圖

3.1 電壓裝置構(gòu)造

電梯使用的是直流電，共裝置了兩套上直流電電源裝置來(lái)進(jìn)行供電工作，兩套裝置分為兩路，以電梯端端的動(dòng)力連接器為媒介，通過(guò)連接器向電梯實(shí)現(xiàn)供電；電梯的直流電按照車(chē)廂號(hào)的次序由綜合控制柜對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)操作，綜合控制柜會(huì)按照樓層號(hào)的奇偶數(shù)將一路直流電傳輸?shù)诫娫囱b置中，傳輸?shù)碾娫囱b置分逆變電源裝置和電源裝置兩種。在逆變電源裝置中，逆變器會(huì)將綜合控制柜輸入的直流電逆變成兩路交流電，一路是三相50Hz 交流電，另一路是AC380V 交流電，兩路交流電會(huì)分別向電梯的調(diào)速裝置、開(kāi)關(guān)門(mén)裝置等供電；8kW 充電器則會(huì)將直流電變換成直流電，該直流電用于給蓄電池組充電，負(fù)責(zé)電梯上的照明設(shè)備運(yùn)作以及供電控制等，電梯的升降運(yùn)動(dòng)不采用轉(zhuǎn)換后的交流電或直流電，而是直接使用采用直流電進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。

電壓裝置的組成部分主要有三個(gè)：

（1）控制器，立足于九區(qū)圖原理，將系統(tǒng)的電流、電壓等信號(hào)聯(lián)系起來(lái)，對(duì)電壓值和cosφ 值予以設(shè)定，再展開(kāi)分析，若電壓與cosφ 均未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則利用對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)將電容器中調(diào)速的輸出改變，從而使電壓和cosφ 都能夠與設(shè)備的使用要求相符。且控制器擁有顯示以及運(yùn)動(dòng)接口，讓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的需要得到了滿足。

（2）電壓調(diào)節(jié)器，該設(shè)備屬于有載自耦的調(diào)壓器，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算，能夠得出調(diào)節(jié)器中輸出的電壓是母線電壓的1005～60%。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行控制，采用9 檔，每檔調(diào)節(jié)額定電壓的5%。選擇額定電壓，調(diào)速輸出容量是100%～36 額定容量。

（3）電容器，電容器主要利用對(duì)主變分接頭進(jìn)行控制來(lái)達(dá)到對(duì)母線電壓進(jìn)行控制的效果，但線路型卻不具備；與此同時(shí)，永磁同步電機(jī)可通過(guò)對(duì)型號(hào)的控制，將主變電源側(cè)三相電流電壓實(shí)現(xiàn)，而線路型則是通過(guò)對(duì)BC 相線電壓A 相電流予以控制，來(lái)確保電容器調(diào)速輸出的實(shí)現(xiàn)。

在電梯中正確、合理運(yùn)用電壓檢測(cè)裝置主要涉及以下優(yōu)點(diǎn)。其一，接入電容器時(shí)，不必進(jìn)行分組和投切就能夠達(dá)到9 檔調(diào)速輸出的情況，容量控制則能夠由36%到額定容量；其二，電容器在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電壓以及涌流等狀況，確保電容器能夠維持在額定電壓之中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而讓設(shè)備能夠安全使用，并使其壽命得到延長(zhǎng)；其三，立足于低壓合閘的方法，將調(diào)速裝置輸出電壓控制在60‐70%的額定電壓之中，進(jìn)而降低合閘時(shí)涌流對(duì)電容器以及電壓系統(tǒng)的沖擊；其四，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生沖擊放電的情況，設(shè)備能夠進(jìn)行反復(fù)的調(diào)節(jié)，使用過(guò)程中形成的附加損耗低。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)兩臺(tái)電腦構(gòu)建調(diào)速優(yōu)化系統(tǒng)，其中一臺(tái)主要作用在于狀態(tài)預(yù)計(jì)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存以及負(fù)荷預(yù)測(cè)等，一臺(tái)則開(kāi)展調(diào)速優(yōu)化以及計(jì)算數(shù)據(jù)等相關(guān)工作。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，每小時(shí)都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，確保數(shù)據(jù)在更新方面的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，通過(guò)拓?fù)浞治鲋笤跀?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行儲(chǔ)存，并采取數(shù)據(jù)計(jì)算、狀態(tài)分析等形成調(diào)速功率分布狀態(tài)以及狀態(tài)曲線。

就調(diào)速控制系統(tǒng)而言，主要涉及優(yōu)化計(jì)算、負(fù)荷預(yù)測(cè)等相關(guān)功能，可以對(duì)高壓調(diào)速調(diào)節(jié)裝置功能進(jìn)行全面優(yōu)化。

設(shè)電網(wǎng)包含的調(diào)速節(jié)點(diǎn)有n 個(gè)，然后將24h 電能損耗作為目標(biāo)函數(shù)，控制變量分別是變壓器分接頭位置、調(diào)速補(bǔ)償量。模型如下：

在上述模型中，V、Q、T、Si 指的是電壓、調(diào)速量、變壓器接頭位置、永磁同步電機(jī)VQC 限值，另外Δt 指的是負(fù)荷近似維持不變的時(shí)間段，通過(guò)Δt=1h；ft（Qt，Tt）=0 來(lái)反映t 時(shí)段功率平衡方程式組。

調(diào)速系統(tǒng)有很多顯著特征，如難度高、計(jì)算復(fù)雜?；诖?，能夠采取推動(dòng)潮流計(jì)算效率提高以及優(yōu)化編碼等措施，對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行全面、科學(xué)的優(yōu)化。

（1）提高潮流計(jì)算效率，應(yīng)用遺傳算法，能夠有效合理的解決調(diào)速優(yōu)化存在的問(wèn)題，推動(dòng)潮流計(jì)算效率的加強(qiáng)。其一，進(jìn)行迭代計(jì)算的過(guò)程中對(duì)需要對(duì)潮流計(jì)算精度進(jìn)行全面調(diào)整，諸如在計(jì)算初始階段對(duì)精度進(jìn)行降低，后期則相反；其二，進(jìn)行具體計(jì)算前需要進(jìn)行比較檢查，重點(diǎn)內(nèi)容在于計(jì)算個(gè)體和計(jì)算完成個(gè)體是否存在相同亦或是相似的地方，然后結(jié)合計(jì)算經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算群體予以調(diào)整，進(jìn)而讓計(jì)算工作量得到降低。對(duì)于一樣的個(gè)體來(lái)說(shuō)，必須要進(jìn)行一次潮流計(jì)算；若個(gè)體彼此之間相似，則可以展開(kāi)初始值計(jì)算，促進(jìn)計(jì)算速度的加快。

（2）利用專業(yè)知識(shí)指導(dǎo)變異位置和方向，對(duì)于全局最優(yōu)而言，指的是需要防止，亦或是降低調(diào)速功率遠(yuǎn)距離輸送，需要對(duì)本地調(diào)速補(bǔ)償與平衡進(jìn)行全面平衡，同時(shí)選擇最近地點(diǎn)調(diào)整控制變量，避免優(yōu)化出現(xiàn)盲目性的狀況，推動(dòng)計(jì)算速度的增快。

（3）優(yōu)化編碼，調(diào)速優(yōu)化系統(tǒng)主要將并列運(yùn)行的變壓器作為控制變量，電容器補(bǔ)償容量以及變比等，通過(guò)多個(gè)數(shù)組予以編制，同時(shí)注明然后下標(biāo)，以便于查找與換算，促進(jìn)搜索以及計(jì)算速度的增快。

4 設(shè)備故障檢測(cè)

4.1 故障掃描

運(yùn)維人員要針對(duì)調(diào)速回路故障建立完善的檢驗(yàn)系統(tǒng)，故障檢修系統(tǒng)的主要功能模塊共有激光相位掃描模塊、自動(dòng)/手動(dòng)觸發(fā)模塊和便攜式手推小車(chē)測(cè)量平臺(tái)三部分。激光相位掃描模塊的封裝系統(tǒng)硬件核心零部件和核心算法采用高頻激光相位掃描雷達(dá)實(shí)時(shí)對(duì)調(diào)速及其相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掃描，根據(jù)三點(diǎn)定位原理、三角函數(shù)關(guān)系和高斯濾波算法進(jìn)行二維建模并生成回路系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的調(diào)速運(yùn)行圖像，通過(guò)可視化調(diào)速運(yùn)行圖像的提供，幫助檢測(cè)人員判斷調(diào)速的運(yùn)行情況。激光相位掃描模塊以掃描信號(hào)為觸發(fā)點(diǎn)，每當(dāng)收到自動(dòng)或者手動(dòng)限界掃描觸發(fā)信號(hào)時(shí)，該模塊立即對(duì)觸發(fā)點(diǎn)0.5m～1.2m 范圍內(nèi)的截面以20mm 為步進(jìn)單位進(jìn)行覆蓋式掃描檢測(cè)，確保檢測(cè)中不會(huì)出現(xiàn)掃描盲區(qū)和漏檢部分。另一個(gè)必備的模塊是自動(dòng)/手動(dòng)觸發(fā)模塊，系統(tǒng)采用巡檢線路跨距信息、回路累計(jì)光電編碼器和左右激光測(cè)距傳感器相結(jié)合的組合定位方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)觸發(fā)掃描。系統(tǒng)光電編碼器具有自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)功能，可以自動(dòng)累計(jì)檢測(cè)調(diào)速的回路，并將累計(jì)的回路與線路的跨距信息進(jìn)行自動(dòng)化對(duì)比。當(dāng)對(duì)比信息達(dá)到跨距的距離時(shí)，電編碼器就會(huì)向激光相位掃描模塊發(fā)送一個(gè)調(diào)速掃描信號(hào)。接受到信號(hào)的激光相位掃描模塊便會(huì)開(kāi)始掃描檢測(cè)。因?yàn)楣怆娋幋a器累計(jì)的回路有一定幾率發(fā)生累計(jì)誤差問(wèn)題，左右激光測(cè)距儀會(huì)在掃描到定位點(diǎn)的同時(shí)發(fā)送處理MCU 校準(zhǔn)信號(hào)，接受到信號(hào)的系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)對(duì)跨距信息進(jìn)行重新計(jì)算，這種自我校準(zhǔn)的設(shè)計(jì)有助于消除累計(jì)誤差，提高定位的精度，避免因?yàn)槔塾?jì)誤差發(fā)生檢測(cè)失準(zhǔn)的情況[2]。

但所檢測(cè)的線路存在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)跨距誤差較大，也會(huì)造成激光測(cè)距儀無(wú)法自動(dòng)發(fā)送處理MCU 校準(zhǔn)信號(hào)。為了應(yīng)對(duì)這種情況，該模塊也提供了手動(dòng)觸發(fā)的備用選項(xiàng)，當(dāng)自動(dòng)觸發(fā)無(wú)法執(zhí)行時(shí)，操作人員可以通過(guò)手動(dòng)觸發(fā)來(lái)執(zhí)行調(diào)速掃描測(cè)量。此時(shí)結(jié)合光電編碼器自動(dòng)累計(jì)的回路信息，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)當(dāng)前線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的跨距信息進(jìn)行校準(zhǔn)。

有了完善的檢測(cè)系統(tǒng)，檢修人員對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障和確定的故障原因需要根據(jù)調(diào)速說(shuō)明書(shū)、檢修圖紙、檢修規(guī)程，執(zhí)行科學(xué)的故障處理操作。調(diào)速故障是因?yàn)檗I廂的運(yùn)行不當(dāng)引發(fā)，轎廂安全回路是影響調(diào)速正常運(yùn)行的關(guān)鍵回路，大部分的電梯運(yùn)行問(wèn)題是因?yàn)榛芈窋嚅_(kāi)引起，檢測(cè)人員驗(yàn)證兩大回路的檢測(cè)功能時(shí)，要注意電氣安全裝置被短接的故障問(wèn)題，可采用短接線對(duì)兩個(gè)回路進(jìn)行短接，模擬短接故障的發(fā)生情況，如果系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)到故障，且電梯運(yùn)行異?？梢员患皶r(shí)阻止，表明檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)問(wèn)題，反之則需要調(diào)整系統(tǒng)?；芈窋嚅_(kāi)的原因和轎廂監(jiān)控信號(hào)有關(guān)，調(diào)速回路常用的信號(hào)開(kāi)關(guān)為磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)選擇導(dǎo)磁率較好的材料，進(jìn)而影響磁力線感應(yīng)達(dá)到良好的屏蔽作用[4]。在高頻情況下，通過(guò)采用低電阻金屬進(jìn)行電磁屏蔽，有利于通過(guò)產(chǎn)生金屬電流實(shí)現(xiàn)磁屏蔽的有效功能，減少電磁干擾對(duì)調(diào)速回路運(yùn)行質(zhì)量的影響。針對(duì)電場(chǎng)干擾屏蔽，其與磁屏蔽較為相似。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以利用金屬電流有效防止高壓場(chǎng)強(qiáng)對(duì)設(shè)備元件造成干擾。尤其是在高頻狀況下，運(yùn)用低電阻金屬實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽具有重要作用[5]。

4.2 系統(tǒng)建模

運(yùn)維人員要建立PHM 比例故障率模型，根據(jù)從運(yùn)維工作中搜集到的氣象數(shù)據(jù)以及故障數(shù)據(jù)間的關(guān)系設(shè)立函數(shù)模型，用函數(shù)模型將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以協(xié)變量進(jìn)行考慮，并將得到的協(xié)變量添加到故障率函數(shù)中，以此獲取永磁同步電機(jī)的威布爾基本故障率函數(shù)，此處以h0(t)表示模型的威布爾基本故障率函數(shù)、以Z(t)=[Z1(t),Z2(t),...,Zn(t)]表示模型的協(xié)變量、以y=[y1,y2,...,yn]表示協(xié)變量系數(shù)，y 表示協(xié)變量的表征選取環(huán)境因素對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的影響，最終得到模型如下：

函數(shù)模型①中，y 如果在0 以下，表明此時(shí)的協(xié)變量有利于電梯的電機(jī)正常運(yùn)行，運(yùn)維部門(mén)不必立刻執(zhí)行運(yùn)維措施，永磁同步電機(jī)部件暫時(shí)不受劣化影響，當(dāng)y 等于0 時(shí)，表明協(xié)變量對(duì)電機(jī)故障并不產(chǎn)生影響，是否進(jìn)行運(yùn)維工作根據(jù)當(dāng)時(shí)的電梯運(yùn)行情況決定，若y 大于0，表明協(xié)變量會(huì)讓電機(jī)中的部件加速劣化，最終影響到電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要立刻進(jìn)行運(yùn)維。根據(jù)威布爾基本故障率函數(shù)模型，運(yùn)維人員可適當(dāng)調(diào)整運(yùn)維頻次，減少不必要的運(yùn)維工作，節(jié)省運(yùn)維成本。

5 結(jié)語(yǔ)

電梯永磁同步電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)可促進(jìn)內(nèi)部電壓的提高，并對(duì)能量損耗的情況進(jìn)行降低，進(jìn)而解決電梯調(diào)速過(guò)程中控制不佳的弊端，達(dá)到智能化調(diào)速的效果，幫助電梯運(yùn)行更加高效、快捷，帶給出行人員更為舒適的使用體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行效果的最佳化。