CN1413900A - 用蓄能器改善运行性能的液压电梯*** - Google Patents

Abstract

一种变频调速液压电梯***，是一种通过变压变频调速驱动电机，使液压泵的出口流量改变，实现电梯轿厢启动平稳的液压电梯***。该***主要由轿厢、异步电机、液压泵、电磁阀、油缸、液压蓄能器及压力变送器等构成。其中，液压泵的出口油压和油缸的油压分别由两个压力变送器测量，反馈形成一压力闭环***，直接补偿液压***的泄漏量，以防止电梯的启动冲击。在液压泵的出口处有一蓄能器，以改善压力闭环***的数学模型，使得压力控制更加稳定，启动更加平稳。

Description

用蓄能器改善运行性能的液压电梯***

技术领域

本发明涉及一种用蓄能器改善运行性能的液压电梯***，这是一种通过变压变频调速驱动电机，使液压泵的出口流量改变，实现电梯轿厢启动平稳的液压电梯***。

背景技术

电机速度控制***被应用到液压电梯***中，可在很大程度上提高其效率，被认为是一种节能型液压电梯***。一种恒定流量液压泵通过一电磁阀向油缸提供压力油从而上下移动轿厢，上述电磁阀通常作为一单向截止阀运行，以防电梯下行发生安全事故，但当电磁阀受到电磁激励时，可反向导通，使电梯下行。由于轿厢的自重，油缸及其管路中的压力油持续地处于一定的压力之下。当上述泵由一异步电机驱动时，速度控制***通过变压变频技术在较宽的范围内调节电机的转速，从而改变液压泵的出口油量来上下移动轿厢。

然而，在通常的液压***中，油的泄漏是不可避免的，因此，电机的转速与轿厢的实际速度是不同步的。即有一个液压泵在低速运转但轿厢并不启动的范围。当电梯根据启动指令信号运转时，产生了启动振动和不舒适感的问题。

为了克服这个问题，最早的方法是根据相应的泄漏量预先输出油，或换言之，将一低速开动电机但不启动轿厢的偏置模型信号和一驱动轿厢的模型信号相迭加，使泄漏恰好得以补偿，轿厢平稳启动。

按照该种方法，为了减少启动振动得到的偏置模型(信号)是以一定载荷和一定温度下的泄漏量为参考来确定的，实际运行状态下的油泄漏量是根据轿厢的负载、油箱的温度和各油泵、阀的漏油量所做的计算。但液压泵的漏油量随油泵制造中的差异而变化，且随着时间渐渐改变，油温和负载的泄漏补偿很难得出一精确的模型。因此，正确地检测漏油量以减少启动振动是困难的，由于偏置模型(信号)间接地通过计算来确定，因而降低启动振动的效果受到了限制。

另一种方法是提供启动补偿的手段，在轿厢开始运动之前使液压泵的出口油压与油缸一侧的油压相匹配(或压差为一预定值)，再启动电梯。启动补偿装置根据基于油缸的油压和液压泵的输出压力之差也就是说止回阀的进出口压差的一偏置模型进行补偿。上述压差是根据实际测得的值，不受每一台液压泵漏油量的波动影响。只要轿厢不产生任何对人体有感觉的启动振动，压差可设定为一负代码，也可设定为零。申请号为91101675的中国专利公开了上述方法。

申请号为98800390的中国专利公开了另一种压力补偿的方法，该方法依靠一个油缸控制阀来调节，当轿厢低速运行时，调节是通过阀单元来完成的(以补偿液压***的泄漏)，当轿厢高速运行时，轿厢的速度调节通过对电机的调节来完成。

在所有公开的采用调速电机的液压电梯***技术方案中，存在的问题是共同的，即由于***中的油泄漏，使得电机的转速与电梯的实际速度是不同步的，这种不同步现象表现在启动过程中为电梯的振动和冲击。发明的目的是为了减小这种冲击到最小的程度。由偏置模型间接补偿油泄漏量的方法不能适用于负载、油温、液压泵加工误差等变化的情况下，采用压力调节方法进行启动补偿能够提供更高的精度。但由于轿厢在开始运动之前，从液压泵的出口到电磁阀入口侧的液体刚度非常大，而电机在低速时的旋转的不稳定性、液压泵输出流量的脉动性，使得压力调节非常困难。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种启动平稳且压力控制稳定的液压电梯***。

为达成上述目的，本发明人设计了这样一种液压电梯***，其由轿厢、异步电机、液压泵、电磁阀、油缸、液压蓄能器及压力变送器等构成。液压电梯***的轿厢在轿厢井道中可向上或向下运动。—异步电机驱动液压泵通过一电磁阀向油缸提供压力油。该异步电机的速度指令由驱动、控制及管理部分的程序发出，同时由其实现电动机变频变压的矢量控制。

液压泵的出口油压和油缸的油压分别由两个压力变送器测量，反馈形成一压力闭环***，直接补偿液压***的泄漏量，以防止电梯的启动冲击。在液压泵的出口处有一蓄能器，以改善压力闭环***的数学模型，使得压力控制更加稳定，启动更加平稳。

附图说明

参照下列附图可更好的了解本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***的技术内容及目的功效。

图1为本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***及其控制装置的示意图；

图2为本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***在电梯上行过程中的速度曲线图；

图3为本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***在电梯下行过程中的速度曲线图。

具体实施方式

图1为本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***及其控制装置的示意图。如图所示，本发明用蓄能器改善运行性能的液压电梯***包括电梯井道13、埋在电梯井道13底坑处的油缸11、注入油缸11中的压力油、由压力油支撑的活塞14、固定在活塞14上端的轿厢12、电机2、液压泵4、与电机2相连的电梯控制、管理、驱动器1和旋转编码器3、与液压泵4和油缸11相连的电磁阀10、分别测量电磁阀10入口及出口油压的压力变送器7、8，以及由溢流阀5和手动卸油阀15分别将液压泵4及油缸11与油箱6相连。驱动轿厢12是通过一个油泵4进行的，该油泵4用于在油箱6与油缸11之间输送压力油。轿厢12的上行与下行由一电磁阀10来控制，电磁阀10通常起一个截止阀的功能，当电磁线圈激励时，它变成反向导通。液压泵4可双向转动，当它以一个方向转动时，压力油顶开电磁阀10中的单向阀，将压力油传递到油缸11，电梯轿厢12上升；当控制信号101作用，电磁阀10反向导通，由于轿厢12的自重，油缸11及其管路中的压力油持续地处于一定的压力之下，压力油从油缸11传递到油箱6，电梯轿厢12下降，带动液压泵4向另一个方向转动，同时电机2处于发电状态，可通过电阻发热消耗能量或由一可控的逆变装置将电能回馈电网。压力变送器7和8用来检测油缸11的油压和液压泵4的输出油压，与蓄能器9一道组成压力闭环控制***，以抑制电梯启动时的振动。油泵4被一个异步电机2驱动。利用一编码器3测量电机2的转速，并通过变压变频及矢量控制技术，由变频器1驱动电机2，实现电机2的闭环调速，从而调节油泵4的流量，进而调节轿厢12的速度。

图2为用于电梯上行的速度曲线图。参照图2，我们可以解释本发明油压电梯的“上行”运行。在T0时刻，电梯控制***接收到需要电梯上行的指令信号，控制器发出指令允许电机2启动。此时液压泵4出口处的油压P1远比油缸11处的油压P2小，如果此时就加载速度曲线，由于液压***的泄漏，电机2的转速与轿厢12的速度的不同步，将有一个电机2运转但轿厢11不启动的区域，当电机2达到一定的转速时，该转速足以补偿液压***的泄漏，则油压P1将增大到能够顶开电磁阀10的单向阀阀芯，使轿厢12向上运动。但此时电机2已有一个较大的速度和加速度，致使轿厢12在启动时有较大的启动加速度，人乘坐在轿厢12上将有不舒适的感觉。如果在速度曲线加载之前，有一预启动过程，将液压泵4出口处的油压P1提升到油缸11处的油压P2的附近，以补偿液压***的泄漏，则电梯启动的平稳性能将大大增加。当油压P1达到某一预定值时，即时刻T1时，速度曲线在迭加了预启动速度的基础上开始加载，电梯按预定速度上行。由于速度曲线是在压力油顶开单向阀的瞬间加载的，并且此时液压泵4出口处的油压P1和油缸11处的油压P2相匹配，因此轿厢12不存在不适的启动振动现象。

图3为电梯“下行”运行时的速度曲线加载过程。与“上行”过程一样，电梯下行也有一个预启动的阶段，电机2首先需要正向运转以使油压P1和油压P2相匹配，但此时压力油并不顶开电磁阀10中的单向阀，电梯轿厢12静止。然后电磁阀10在控制的作用下打开，速度曲线开始加载，电机反向运转，压力油可从油缸11到油箱6反向导通，电梯向下运行。由于在电磁阀10打开的瞬间，阀的入口和出口油压是匹配的，因此不会产生不适的振动现象。

总之，电梯的运行速度曲线分成两个部分，一为预启动速度，该部分主要用来抵消液压***的泄漏，由于该速度是根据实时的用来闭环调节***直接获得，因此在理论上不存在计算误差；另一为正常的电梯运行速度曲线。两者迭加在一起，使液压电梯***平稳运行。下面主要介绍预启动阶段的处理过程。

液压电梯***的预启动阶段是油压P1的加载过程也即为泄漏的补偿过程，它有多种方法实现。

一是开环压力补偿方法，即以固定斜率加载电机2的转速，随着液压泵4的流量增加，其出口处的油压P1也相应增加，直到P1达到目标值为止。该方法的缺点是如果加载斜率设定得过大会使油压P1超过油压P2，压力油顶开电磁阀10中的单向阀，致使电梯轿厢12出现爬行等不舒适现象；而如果加载斜率设定得过小，则会使加载时间过长，影响电梯运行效率。

另一种油压加载方法是采用压力闭环控制型式，通过压力变送器7和8的反馈信号，实时调节电机2的转速，将油压加载并稳定在一预定值。运用合适的控制算法，可以做到压力加载的过程中快速而无压力超调。本发明就是采用该种压力加载过程。

图1的***中，由于电梯的预启动阶段，压力油没有顶开电磁阀10的单向阀，因此电磁阀10出口处以后的部分并不包括在压力闭环***中。压力闭环***应由以下部分组成：电机2、液压泵4、油箱6、从油箱6到电磁阀10的进口处的油管内的油腔、压力变送器7和8。这样就造成一个问题：由于***中从油箱6到电磁阀10的进口处的油管内的油腔容积小，液体刚度大，流量的微小变化将使油压P1变化很大。由于液压泵4本身的流量脉动以及电机2在低速运转时的转速不稳定，压力闭环***在预启动阶段流量的脉动是不可避免的，因此油压P1难以精确地控制，这样最终会影响电梯启动时的舒适性。

为了改善这种状况，本发明在液压泵4的出口处加入一蓄能器9，以抑制油压P1的波动，使压力闭环***能够将压力稳定地控制在目标值上。但是蓄能器9的容量选择必须合适。如容量过大，则压力响应变慢，影响电梯的运行效率。蓄能器的容量选择为0.15L-0.5L是合适的，此时调节压力闭环***控制算法及其参数，可以使液压泵4出口处的压力P1快速第稳定在某一目标值上，电梯在启动、加速、稳速运行、减速及停止过程中没有不适的振动。

Claims (2)

1.一种用蓄能器改善运行性能的液压电梯***，包括电机(2)、液压泵(4)、油缸(11)、轿厢(12)、与电机(2)相连的电梯控制、管理、驱动器(1)和旋转编码器(3)、与液压泵(4)和油缸(11)相连的电磁阀(10)、分别测量电磁阀(10)入口及出口油压的压力变送器(7)、(8)，以及由溢流阀(5)和手动卸油阀(15)分别将液压泵(4)及油缸(11)与油箱(6)相连，其特征在于：与液压泵(4)出口处相连有一个用于稳定油压波动的蓄能器(9)；电梯启动时，由液压泵(4)的出口油压和油缸(11)中油压的压力变送器(7)和(8)形成一闭环反馈***，将液压泵(4)的油压快速而无超调地提升到油缸中油压的附近。

2.如权利要求1所述的液压电梯***，其特征在于：蓄能器安装于液压泵的出口处。

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