平衡式技术

平衡式技术（共7篇）

平衡式技术 篇1

摘要：泥水平衡式顶管施工以其作业性能好、总顶力较小及施工进度快等优点受到顶管工程界的肯定,但其在施工过程中如果控制不当,将造成地面塌陷、污染环境及泥浆突涌等现象,特别是在曲线顶管测量控制不当的情况下问题更加突出。从泥浆配制、泥浆分离、曲线段测量及压密注浆技术四方面来探讨泥水平衡式曲线顶管施工阶段技术控制措施,为同类工程施工提供借鉴。

关键词：泥水平衡,顶管,曲线,施工技术

1 引言

泥水平衡顶管施工是指利用泥水压力来平衡顶进工作面上的地下水和土层的压力,泥水压力主要通过泥浆泵来控制进出泥浆的量来实现[1]。泥水平衡式顶管施工以其作业性能好、总顶力较小及施工进度快等优点受到顶管工程界的肯定,但其在施工过程中如果控制不当,将造成地面塌陷、污染环境及泥浆突涌等现象,特别是在曲线顶管测量控制不当的情况下问题更加突出。从泥浆配制、泥浆分离、曲线段测量及压密注浆技术四方面来探讨泥水平衡式曲线顶管施工阶段的技术控制措施。

2 工程概况

为改善厦门岛内电网结构,提高中心城区的供电可靠性,需建设110k V半曾Ⅱ回线路开断进金榜变工程项目。该电力改造工程沿线路径共设计两段顶管,顶进管材采用Φ2000mm钢筋混凝土企口管,顶管施工完毕后在钢筋混凝土管内安装电缆支架,而后完成电缆敷设施工。本文主要研究横穿文屏路段曲线顶管。该曲线顶管长度为180m,新建沉井2座(1#为工作井、2#为接收井)。施工项目部在顶管施工前综合分析地质勘察报告、工程造价及周边环境影响等因素,确定采用泥水平衡式顶管掘进机(型号:YD2000[2])来完成该段顶管施工。工程总平面布置如图1所示。

注:1#~18#为沉降观测点

3 施工阶段技术研究

3.1 不同地质条件下泥浆的配置

由于本工程曲线顶管施工所跨越土层的岩土特性差异较大,因此,根据不同地质条件进行泥浆的调整以及对泥水压力的调控成为施工过程中质量与安全控制的重点,如若控制不当,势必造成顶管失败、地面塌陷、泥浆突涌等事故。

泥浆一般由粘土、水(或油)和其他外加剂根据配比要求混合而成,具有可调控的粘性、比重、降失水和润滑等性能。施工性能良好的泥浆一般具有如下特征:化学稳定性好;物理稳定性好;流动性好;成膜性好;泥浆的黏度、相对密度及颗粒级配适当。泥浆在泥水平衡式顶管施工中主要起到平衡顶进作业面的压力、双向隔离及运送土渣的功能。

顶管贯穿杂填土层、坡积粉质粘土层、残积粉质粘土层及砂砾状强风化花岗岩层,为保证顶管路径顶部路面的稳定,将变形控制在最低限度,顶进过程必须根据各阶段岩土特性及时对泥浆相对密度进行调整。顶管开挖面稳定安全系数与泥水相对密度的关系如下:

式中,FS为开挖面稳定安全系数;ρ为土体密度;ρf为泥水相对密度;φ为土的内摩擦角。

根据式(1)及岩土工程勘察报告,对顶管贯穿土层所需配置的泥浆相对密度进行分析,岩土设计参数表详见表1。

杂填土:由于杂填土内摩擦角较小,顶进过程中若遇到杂填土段必须提高泥水相对密度,保证开挖面的稳定。

坡积粉质黏性土、残积砂质黏性土:由于该土层内摩擦角较杂填土大,顶进过程中所采用的泥水相对密度可略比杂填土地质情况低,本工程采用的泥水相对密度约1.025~1.075。

砂砾状强风化花岗岩:由于该土层中所蕴含的黏土成分极少,泥浆在循环使用过程中会不断损失黏土,为使泥浆保持较大的黏度和较大的相对密度,顶进过程中遇该土层必须不断向泥浆中加入一些黏土,本工程采用的泥水相对密度约1.225。

通过对顶管沿线路径沉降量进行跟踪与监测,最大沉降点位于2#接收井附近的18#沉降观测点,该沉降点恰好位于杂填土层,累计沉降量为32mm,但总体沉降量小于理论计算值,处于可控范围之内,针对不同地质条件所配制的泥浆满足施工要求[3]。

3.2 泥浆分离处理技术

对于泥水平衡顶管施工而言,泥浆的质量非常关键。泥浆又常被称为泥水平衡顶管的“血液”。为了保持“血液”运行质量,必须对循环泥浆进行净化处理,为泥水平衡顶管施工提供优质的泥浆。

采用全自动泥浆净化处理设备,顶管机排出的污浆由排泥泵经分配器送入泥水处理系统,经过预筛分器的振动筛选后,将粒径在3mm以上的渣料分离出来;筛余的泥浆进入泥浆净化装置经过旋流除砂、振动脱水处理后,干净泥浆沿出浆管自流入沉淀池或调浆池,如图2所示。

通过全自动泥浆处理,一方面提高了泥浆的循环利用率,降低了液体泥浆运输过程中对城区环境所带来的影响,另一方面则降低了废弃泥渣的运输成本。建议对位于城市繁华地段及施工场地受限的泥水平衡顶管工程,采用全自动泥浆处理设备进行泥浆的过滤处理,可有效降低对城市环境的影响。

3.3 曲线顶管测量与纠偏技术

采用局部曲线顶管施工避开已有建筑物基础,测量导向工作是曲线顶管施工的重点,因此测量导向工作是否精确直接影响到顶管施工的成败与公众安全。顶进的测量与方向的控制,是采用激光经纬仪辅以水准仪测量[4],并通过液压油缸进行纠偏,测量原理如图3所示。测站布置数量与曲线段顶进误差的演算过程如下。

所以,管内必须设置一个测站C,否则无法通视进行测量。

式中,D为混凝土管内径;R为曲率半径(由设计图纸可知);L为最大一次测量距离;l为顶管曲线段弦长(由设计图纸可知)。

1)测量实际顶进曲线与设计曲线的误差步骤如下:

(1)布设测量基准点A及测站C;

(2)利用光学测距仪测出点A到始曲点B之间的距离l0,以及点A到测站C之间的距离l1;

(3)利用光学经纬仪测设出直线AC与测量基准线间的夹角α0;

(4)利用光学经纬仪测设出向A对准以后再转向D点所测得的AC延长线与CD线的夹角α1;

(5)根据几何关系可推算出被测点D的坐标x=l1cosα0-l0+l2cos(α0+α1),y=l1sinα0+l2sin(α0+α1)

(6)进而可推算出被测点D与设计曲线之间的误差

2)顶进曲线误差纠偏的原则

通过以上方法测算出曲线段顶进误差d后,进而需进行误差的纠偏,纠偏工作应遵循先纠上下后纠左右的原则,做到以下几点:

(1)有严格的放样复核制度,并做好原始记录。

(2)布设在1#工作井后方的仪器座必须避免顶进时移位和变形,必须定时复测并及时调整。

(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度应保持在10~20',不得大于1°[5]。

(4)初始推进阶段,方向主要是主顶油缸控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整油缸偏移和机头纠偏。

(5)在每一顶程开始前必须制定坡度计划,可对设计坡度线加以调整,以方便施工和最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

3.4 压密注浆技术在城市道路下泥水平衡式曲线顶管施工中的运用

顶管施工横穿双向四车道思明区文屏路,交通流量大,如何保证在道路下方土体受到顶管扰动及道路重荷双重作用下的稳定显得尤其重要,否则易引发突发道路大面积沉陷,后果将不堪设想。为保证顶管完毕对沿线扰动地层进行“加固土体”以达密实、稳定该地段地层的作用,实行压密注浆技术来加固土体。其注浆孔的布置为沿顶进管道两侧及管顶每20m布设三个压密注浆孔,压密注浆加固土体断面图如图4所示。

在曲线顶管过程中会在曲线段的外侧存在法向分力的作用,对土体的扰动范围较大,故在曲线顶管外曲侧增加压密注浆孔的数量,注浆压力控制在1.5~3.0MPa。

在曲线顶管外曲侧的10#、13#及15#沉降观测点的累积沉降量分别为5mm、4mm及2mm,采用压密技术加固城市道路下方土体取得了较好的效果。

4 结语

泥水平衡式曲线顶管施工阶段,根据不同地质情况配制泥浆及运用压密注浆技术来控制泥水平衡式曲线顶管施工所引起的沉降;运用曲线测量原理来计算实际曲线与设计曲线误差,为顶管纠偏工作提供了依据;运用泥浆分离设备对泥水平衡式顶管掘进机排出的污浆进行筛分过滤并重复利用,大大降低了对城市环境的影响。施工阶段技术的运用效果良好,可供日后同种工况条件下的泥水平衡式顶管施工借鉴。

参考文献

[1]马保松.非开挖工程学[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2]陈勇,陈永光,黄以华.长距离曲线顶管技术在电力管道工程中的应用[J].非开挖技术,2011(2):63～68.

[3]中国非开挖技术协会《.顶管施工技术及验收规范》(试行)[S].北京:人民交通出版社,2006.

[4]葛金科,沈水龙,许烨霜.现代顶管施工技术及工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[5]Zhang,Hao.Urbancurvedjackingpipeconstructionsurveycontrol[M].ProceedingsoftheInternationalConferenceonPipelinesandTrenchlessTechnology2011.

游梁式抽油机平衡调整技术研究 篇2

关键词：游梁式,抽油机,平衡,调整,技术研究

1 游梁式抽油机平衡调整标准

大庆油田游梁式抽油机现场平衡标准执行企业标准SY-T5044-2003《游梁式抽油机》中8.1.3抽油机平衡中平衡电流法, 平衡计算根据D.1.1的b项原则, 即上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等。而在现场测试过程中发现, 电流平衡井耗电并非最低。如根据该标准8.1.3抽油机平衡中平均功率法, 平衡计算根据D.1.1中的a项原则使上、下冲程电动机做功相等, 现场测试结果相比电流平衡井耗电低。

根据企业标准QSY1233-2009《游梁式抽油机平衡及操作规范》中3.1抽油机的平衡状态指减速器扭矩均方根值最小的状态, 平衡计算原则根据5.1中, 抽油机的平衡按SY T5044-2003中的均方根扭矩最小法则或上、下冲程中最大扭矩相等的法则确定。通过平衡调整, 使平衡扭矩拟合悬点载荷扭矩的镜像, 从而减少减速器扭矩的波动, 使减速器的扭矩最小化。平衡调整应优先保证减速器扭矩的峰值不超过减速器额定扭矩, 在此基础上尽量使减速器扭矩的均方根值最小。

2 游梁式抽油机平衡调整技术理论研究

2.1 电流平衡法

由电流平衡法定义可知, 当确定抽油机在上、下冲程过程中电流峰值的比值为某一值时, 可以判断抽油机的平衡度, 其表达式为: 目前现场执行标准为当电流平衡度在0.85-1之间时认为抽油机平衡、工作正常。采用电流平衡法时, 当 时, 反映了抽油机电动机在上、下冲程过程中电动机负载峰值相等, 或间接反映曲柄轴净扭矩在上、下冲程过程中峰值扭矩相等。

2.2 功率平衡法

2.3 抽油机功率平衡调整技术原理

抽油机平衡调整目标有两个:一是保证抽油机安全运行;二是节能。从保证抽油机安全运行的角度看, 调平衡就是要使减速器曲柄轴输出扭矩最小。由于减速器的扭矩有正有负, 仅用平均值Tp不能反映实际负载的变化特性, 一般用均方根扭矩Tf来反映减速器的载荷情况。均方根扭矩Tf与平均扭矩Tp之比称为周期载荷系数FCL, 它反映了载荷扭矩的波动程度, 该比值越接近1说明载荷扭矩越平稳, 越大说明载荷扭矩波动得越厉害。均方根扭矩、平均扭矩及周期载荷系数均按曲柄旋转1周 (2π) 计算, 公式如下:

式中:

Ti—为瞬时扭矩, k N⋅m;

θ—曲柄转角, rad。

由此分析可以看出, 对游梁式抽油机进行平衡的实质目的是使抽油机曲柄轴均方根扭矩Tf最小, 同时尽量保证周期载荷系数FCL接近1。

从节能的角度看, 对于一台具体的抽油机, 机械传动损耗与电动机的固定损耗是相对不变的, 只有电动机的变动损耗与电流平方成正比。要使抽油机最节能, 就是要使电动机的变动损耗最小, 也就是均方根电流最小。对于一台具体的电动机, 电流的大小取决于其负载扭矩, 只有保证电动机的负载扭矩的均方根值最小, 才能保证电流的均方根值最小。而电机轴负载扭矩T2i与曲柄轴扭矩iT成比例关系, 二者关系如式

式中:

i—电动机轴到曲柄输出轴的总减速比;

ηc=η1⋅η2—电动机轴到曲柄轴的传动效率。

从上面的分析可以看出, 抽油机平衡的关键是对减速器曲柄轴扭矩进行平衡, 使得减速器曲柄轴均方根扭矩达到最小, 但是另一方面应当满足抽油机上、下冲程电机做功相等的平衡原则。如对抽油机减速器曲柄扭矩进行平衡计算在理论上相对较易, 但在工程中测量曲柄轴扭矩存在实际困难, 因此在工程角度通过测量减速器曲柄轴扭矩进行抽油机平衡设计计算不现实。

但是进一步研究发现, 常规电动机的转差率较小, 转速变化很小, 可以认为电机转速及曲柄轴角速度是一个常数。通过电机负载的计算及功率与转矩、角速度间的关系, 可对应转化为电机轴功率P2i=T2i⋅ω, 式中:P2i—电动机的瞬时输出功率, kW。

电机在负载条件下在输入端测量其工作特性曲线相对比较简单, 但是不能直接测量电机轴功率。根据讨论分析电机工作特性曲线所建立各种函数关系, 可以建立电机轴功率与其他电机特性曲线间的关系, 为实现抽油机电机工作特性平衡奠定了基础。

关于功率平衡技术的原理及计算过程如下:如判断当前抽油机上、下冲程电机平均有功功率不符合功率平衡法条件, 则采用反向计算方法, 在研究电机工作特性曲线基础上, 实现抽油机功率平衡。

(1) 测量电机在抽油机上、下冲程过程中有功功率曲线;

(2) 利用电动机工作特性曲线, 确定电机在上、下冲程过程中的电流曲线、有功功率曲线、效率曲线、功率因数等与电机轴功率间的关系, 推到电机轴功率;

(3) 计算抽油机在当前平衡条件下的曲柄轴净扭矩;

(4) 根据抽油机曲柄平衡重的实际测量位置, 计算曲柄平衡重装置峰值转矩, 利用平衡扭矩与光杆负载扭矩平衡叠加原则, 计算光杆负载扭矩;

(5) 通过调整计算平衡重的安装位置, 反向计算, 使抽油机平衡满足功率平衡法要求。

通过以上过程的计算和分析, 可实现游梁式曲柄平衡抽油机的精确平衡, 使抽油机在安全、节能的状态下运行。

3 结论

(1) 理论研究表明, 在不超扭矩和电机额定功率的前提下, 常规机电流平衡率为70%时能耗最低, 调整区间65%-75%, 异相机电流平衡度为95%时能耗最低, 调整区间90%-100%;

(2) 应用电流平衡调整法实现了功率平衡调整法的效果, 实现平衡量化且单组调整, 有效提高工作效率和平衡调整的准确率, 同时也可计算抽油机减速箱输出轴的峰值扭矩。

参考文献

[1]邬亦迥, 等.有杆抽油设备与技术—抽油机北京:石油工业出版社[1]邬亦迥, 等.有杆抽油设备与技术—抽油机北京:石油工业出版社

平衡式技术 篇3

平衡抛射式火箭筒弹由单兵携行、不占编制, 采用平衡抛射原理, 可在坑道、碉堡、掩体和建筑物等有限空间内发射[1], 配用预制破片战斗部和空炸引信, 使其在目标上空起爆, 可有效杀伤掩体或障碍物后敌方有生力量。由于该弹为直瞄武器, 弹道高度与近炸引信作用距离相当, 难以配用近炸体制引信;另外, 该弹为尾翼稳定弹, 无法采用计转数定距空炸引信。定时空炸体制, 可适用于该弹。但由于环境温度、药温、加工精度及其它因素有不可避免的差异, 导致该弹初速散布较大, 如采用传统的时间引信, 利用标准初速与弹目距离解算起爆时间, 在500米距离将产生±20米左右炸点误差, 难以实现精准定点起爆毁伤的战术要求。

基于弹丸逐发测速修正起爆时间, 是降低初速散布引起的炸点误差、提高定时空炸引信炸点控制精度的有效技术途径[2,3]。基于电磁感应原理, 本文提出一种基于初、次级线圈电磁感应耦合的平衡抛射式火箭弹初速测量方法, 给出了软硬件实现方案, 射击回收试验验证了该方法的可行性。

1 筒口测速原理

如图1所示, 测速系统由测速发送线圈、测速发送电路、测速接收线圈和测速接收与解算电路组成。其中, 两组测速发送线圈绕置在发射筒的近筒口处, 间距为L, 测速接收线圈安装在弹体或引信上。发射后, 测速发送线圈的高频功率放大器驱动测速发送线圈, 在身管的出炮口处建立两个电磁特征相同、空间分离的交变电磁场。弹丸出炮口时, 测速接收线圈感应产生两组交变信号, 测量两组交变信号的时间间隔, 可解算出弹丸速度

由上述可知, VM实际为弹丸经过两个永磁体间距L的平均速度。假设两个永磁体的中点为A点, 由于L的实际值较小, 因此可近似认为VM为弹丸过A点处的速度VA。

B、O分别表示变形环端点。弹丸从A点至B点, 只受到火药燃气的作用, 因此可根据内弹道理论, 根据VA解算出VB。

根据有限空间平衡抛射原理, 弹丸飞离发射筒时, 弹上活塞与变形环碰撞变形, 并剪切联接螺栓而滞留在筒内, 因此弹丸从B点到O点为降速过程。可通过有限元仿真, 根据VB解算出弹丸初速VO。

2 电路实现

测速接收与解算电路由测速信号调理电路、微处理器及其外围电路组成, 实现测速脉冲间隔计时和起爆时间解算。

信号调理电路主要由感应脉冲放大电路和整形电路组成。

信号调理电路由运算放大器构成的带通放大电路, 如图2所示。线圈传感器输出的感应信号VCO经C2送至运放U1A的反相输入端, 隔离直流信号放大, 保证输出信号Vam的直流偏置电压等于电源电压VDD的中值。正相输入端与R4、R5和C3构成的串联分压电路。

整形电路主要由滞回比较器及其外围电路组成, 将信号放大电路输出的正弦信号转换为方波信号。放大信号Vam由比较器反相端输入, 正相输入端由电阻R8、R9分压产生参考电平。比较器输出与正输入端之间接反馈电阻R6, 形成正反馈, 回差电压的大小可以通过分压电阻和反馈电阻进行调整。如图3所示。

3 试验结果及分析

引信测速与解算电路实物如图4所示。靶场射击回收试验通过读取回收引信测速与解算电路存储的测速数据VC, 然后与网靶测速数据VO进行对比, 验证该测速技术的可行性。试验结果详见表1, 可知由于弹丸在火药燃气作用下, 从A点到B点持续加速, 另外受到变形环的制动作用, 网靶测得的筒口5米处的弹速VO大于筒内测得VA, 均值为3.29m/s。

(单位m/s)

4 结论

针对平衡抛射式火箭弹对精确定距空炸引信的迫切需求, 本文提出了一种基于筒体永磁体的筒口测速方法, 研制了原理样机, 射击回收试验验证了该方法的可行性。但由于弹丸经测速永磁体后, 存在加速和制动过程, 因此应对实测速度做进一步修正。

摘要：本文提出一种基于初、次级线圈电磁耦合的平衡抛射式火箭弹初速测量方法, 给出了软硬件实现方案, 射击回收试验验证了该方法的可行性。

关键词：测速,火箭弹,平衡抛射

参考文献

[1]魏庆生, 彭宗法.肩射筒式武器回顾与展望[J].轻武器, 2006 (7) :9-11.

[2]陈萍.电子时间引信计转数弹载测速自修正技术[D].南京理工大学学位论文, 2007.

[3]洪黎, 张合等.某单兵火箭弹作用时间自适应修正方法[J].仪器仪表学报, 2013 (8) :1916-1920.

平衡式技术 篇4

而在实际工作中,电流法调平衡主要存在二个方面的问题:一是电流法与抽油机平衡的理论定义差距较大;二是电流法所用钳形电流表无法区分电流的相位,当抽油井含有较大负功时容易产生虚假平衡问题(对于不平衡抽油机均存在倒发电现象,即存在负功率问题)。由此造成抽油机调平衡效率低、难度大、调节平衡不方便、调整方法不准确,存在相当一部分抽油机平衡度低、不达标油井数量多、油井效率低、能源浪费严重以及影响设备使用寿命等问题[3]。针对游梁式抽油机调节平衡中存在的上述问题,我们提出了游梁式抽油机功率平衡技术的研究与应用这一重要研究课题,并收到了良好的应用效果。

1 游梁式抽油机的平衡

游梁式抽油机因其结构简单、工作可靠得到广泛应用,但由于抽油机驴头悬点运动加速度较大造成上下运动平衡效果较差,而抽油机平衡状态的好坏又直接影响到抽油机四连杆机构运动性能、减速箱和电机的系统效率和使用寿命,对抽油杆的工作状况影响也很大。因此,抽油机使用中开展调平衡工作十分必要。按照游梁式抽油机的结构组成,抽油机分成换向系统、平衡系统、支承系统和传动系统四大部分。游梁式抽油机的平衡是抽油机设计和使用中的一个极其重要的问题,平衡系统的性能,平衡效果的优劣,直接影响到游梁式抽油机的节能、寿命和应用范围。

1.1 平衡原则[4]

1)电动机在抽油机上、下冲程中做功相等;

2)抽油机上、下冲程中电动机的电流峰值相等;

3)抽油机上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。

1.2 游梁抽油机的三种平衡方式

1)游梁平衡:是将平衡重块装在游梁后端的平衡方式,适用于小型抽油机。

2)曲柄平衡:是指平衡重块装在曲柄上的平衡方式,适用于大型抽油机。

3)复合平衡:是以上两种平衡方式的组合,即在曲柄上和游梁后臂上都有平衡重块,使游梁平衡与曲柄平衡形成特殊的复合平衡,适用于中型抽油机。

1.3 抽油机不平衡的危害[5]

游梁式抽油机运转不平衡,影响电动机的工作效率,使电动机的功率因数降低,加大电动机的功率损耗,减小电动机的使用寿命;抽油机运转不平衡会使抽油机发生振动,严重时会造成翻转抽油机的恶性事故,影响抽油机的寿命。

2 功率平衡技术原理

功率平衡技术就是根据抽油机运行过程中,下冲程电动机平均功率与上冲程电动机平均功率相等的原则来调整抽油机的平衡方法[6]。它是通过对抽油机功率曲线进行付立叶分解,求出不平衡功率——功率曲线中的一阶正弦分量。计算出最佳平衡调整量,使之正好抵消不平衡功率,使均方根功率最小,也就是均方根扭矩最小,抽油机最安全,电动机发热量最少。

从保证抽油机安全运行的角度看,调平衡就是要使减速器的输出扭矩最小。由于减速器的扭矩有正有负,一般用均方根扭矩来反映减速器的载荷情况。均方根扭矩TF与平均扭矩TP值越接近说明载荷扭矩越平稳,越大说明载荷扭矩波动得越厉害。从节能的角度看,对于一台具体的抽油机而言,机械传动损耗与电动机的固定损耗是相对不变的,只有电动机的变动损耗与电流的平方成正比。要使抽油机最节能,就是要使电动机的变动损耗最小,也就是均方根电流最小。对于一台具体的电动机,电流的大小只取决于其负载扭矩,只有保证电动机的负载扭矩的均方根值最小,才能保证电流的均方根值最小。

从上面的分析可以看出,只要保证曲柄扭矩的均方根值最小,就能保证电动机负载扭矩均方根值及电动机电流的均方根值最小。平衡调整对抽油机的安全运行与节能这两个目标的作用是一致的,只要能保证抽油机最节能,就同时保证了抽油机最安全,反之亦然。

功率平衡技术是以抽油机最节能和最安全为标准,确保电动机在上、下冲程中功率相等,使电动机输入功率的均方根值最小,使电动机的损耗达到最低,从而既能实现节电效果,又能保证抽油机安全运行。

3 现场试验

3.1 游梁式抽油机井功率平衡现场调整试验

1)试验时间:2011年7月28日

2)试验地点:胜利油田

3)井号:E37-91

4)基础数据:

抽油机为10型机:安装了4个平均重量为15 kN的曲柄平衡块,平均重心在0.995 m处;日耗电323.8 k Wh,冲程周期为11.3 s,冲速为5.31 n/min;

试验仪器:HIOKI 3169电参数测试仪、钳型电流表

3.2 试验情况

1)平衡块调整前

◇用钳型表测试:上行最大电流为29.6 A,下行最大电流为30.5 A,电流平衡度为97.1%,均方根电流19.7 A。

◇用HIOKI 31693169电参数测试仪,功率从-19.3 kW到19.5kW,变化范围为38.8 kW,上行平均功率-2.818 kW,下行平均功率4.051 kW,功率平衡度为-144%,均方根功率12.78 kW。

2)平衡块调整措施

曲柄平衡块向内移0.5 m,移到0.5 m处,或者是去掉2个曲柄平衡块,其余的移到1 m处。

3)平衡块调整后

◇用钳型表测试:上行最大电流为28.9 A,下行最大电流为23.4 A,电流平衡度为80.8%,均方根电流7.9 A。

◇用HIOKI 31693169电参数测试仪,功率从-15.3 kW到18.5 kW,变化范围为33.8 kW,上行平均功率3.656 kW,下行平均功率3.944 kW,功率平衡度为107.8%,均方根功率8.1 kW。均方根功率减小4.68 kW,日节电量为112.32 kWh,节电率达到34.7%。见图1、图2。

3.3 试验结论

通过试验,按电流法与功率法的计算结果对平衡块进行调整,可以达到一次平衡。不过,当抽油机电动机负功严重时,只能采用功率法。现分析如下:

由功率与电流的关系式知:

式中:

P——电功率,kW;

I——电流,A;

U——电压,V;

cosϕ——功率因数。

由于ϕ从0°-360°变化时,cosϕ在+1与-1之间变化,所以P随I变化时的关系不为直线性,尤其是cosϕ<0时,其非线性更加严重。如果以电流峰值比作为平衡率,则不能揭示负功问题。当负功电流(电动机电流流向电网)和正功电流(电网的电流流向电动机)接近时,电流峰值比很高,误认为很平衡(其实很不平衡)。

4 综合效果评价分析

1)试验结果表明,功率平衡技术方法能较好地解决抽油机井不平衡、系统效率低等问题,改善抽油机的运行状态,提高抽油机系统效率,以及电能的综合利用率。

2)节能效果显著。以E37-91井为例,采用电流平衡法测试该油井是平衡的,而采用功率平衡技术测试结果是不平衡的,通过应用功率平衡技术对其实施调整,均方根功率由调整前的12.78 kW下降到调整后的8.1 kW,减小4.68 kW,日节电量为112.32 k Wh,节电率达到34.7%。这充分说明抽油机功率平衡技术先进,科学合理,节电效果良好。

3)延长了抽油机设备的使用寿命。由于抽油机平衡度不达标,会产生较大冲击电流,影响电动机的使用寿命。同时,电流的减少可使电动机运行温度降低3~6℃,电磁场强度、振动、噪音、零部件的机械座力也随之降低,使电动机使用寿命延长1倍或数倍,减少了电动机及减速箱的磨损,延长了电动机及减速箱使用寿命,而且由于故障率降低,既可节约设备投资,又可减少设备维护费用和因电动机停机所带来的各种负面影响。

4)减少设备振动,降低噪音。功率调平衡后油井电动机及减速箱振动及噪音也有了明显下降,有效地减少了设备振动,降低了噪音。

5)从抽油机功率平衡调整效果分析,一般情况下建议抽油机功率平衡度以70%~120%为合格。当然,抽油机功率平衡度的最佳值应为100%。

6)通过开展游梁式抽油机功率平衡技术的研究与应用,提高了抽油机设备现场运行管理能力和油井达标管理水平,满足了油田生产工作的需要,促进了油田基层管理水平的提高。

5 结束语

合理调整游梁式抽油机平衡度是油田油井设备管理工作中的一项重要内容,也是评价油井设备运行管理的一项技术指标。实践证明,功率平衡技术是以抽油机最节能和最安全为标准,能有效确保电动机在上、下冲程中功率相等,使电动机输入功率的均方根值最小,使电动机的损耗达到最低,从而既能实现节电效果,又能保证抽油机安全运行。

参考文献

[1]SY/T5264-2006油田生产系统能耗测试和计算方法[M].北京:石油工业出版社,2008.

[2]SY/T6275-1997石油企业节能监测综合评价方法.[M].北京:石油工业出版社,2000.

[3]朱益飞.电能法抽油机平衡度测试仪的研制与应用[J].可编程控制器与工厂自动化,2011(3)70-72.

[4]朱益飞.游梁式抽油机调平衡度的几种方法[J].计量技术,2010(2):31-33.

[5]郭富禄,周明卿,尹强,等.游梁式抽油机二次平衡技术的应用[J].石油矿场机械,2004(3):76-78.

平衡式技术 篇5

屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关, 也就是我们俗称的3×8开关, 是短波广播信号传输过程中必不可少的一个环节。该短波天线交换开关可以方便的组成交换灵活的短波天线交换矩阵, 相邻通道之间的隔离度大于50dB。无线局有500kW短波广播发射机的发射台中, 500kW短波广播天线交换开关全部是进口的, 价格昂贵。为了实现交换开关的国产化, 2001年, 我们对屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关进行了调研, 成功生产出满足客户需求的开关。开关特性参数如下:

输入特性阻抗是300Ω;输出特性阻抗是300Ω;输入端两馈线接口的中心间距:250mm;输出端两馈线接口的中心间距:250mm;最大传输功率:500KW, 带100%调幅;开关外形尺寸:875x875x1318mm;在短波频带内, 驻波比小于1.08;相邻传输通道之间的隔离度大于50dB;电机功率:160W;最大切换周期:4.8秒;控制电压:DC24V/AC220V。

该短波广播天线交换开关已成功应用于我局24个短波台的36个短波发射机房, 大大增强了我局短波天线交换的灵活性, 降低了由于天线交换系统引起的停播事故, 提高了我局短波广播播出的效果, 节约外汇约500万美元。

该短波广播天线交换开关项目曾获得无线局2007年度技术进步奖二等奖和国家广电总局2008年度科技创新奖, 科技成果应用与技术革新奖类三等奖。

2 屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关的结构及工作原理

屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关大致可分成四大部分:框架部分、信号传输部分、传动部分和变速箱。

框架部分是支撑开关的主体结构, 它的精度直接影响开关传动部分的到位精度, 因此, 框架的焊接工艺要求非常严格。焊接时, 通过专用胎具固定后, 掌握由于焊接金属管材发生变形的程度进行焊接, 这样才能保证其尺寸的准确性。

信号传输部分由转向、直通馈管, 主轴, 刀体, 绝缘子, 接点等零部件组成, 完成短波广播信号的传输任务。信号传输部分为整个产品电气指标能达到要求的关键部分, 因此传输部分的材料选择及工艺都是非常重要的。在材料的选择上, 为了达到开关的阻抗要求, 刀体选用黄铜, 馈管为紫铜, 绝缘子为高频瓷。在工艺上, 转向及直通馈管中波纹管的焊接方式是非常关键的, 既要保证在焊接的时候不变形, 又要保证焊接完成后不能有虚接, 所以这点对焊工的水平有相当高的要求。

传动部分为槽轮拨轮结构, 为了保证槽轮和拨轮配合的精确, 我们采用线切割的加工手段, 线切割是一种电加工机床, 靠钼丝通过电腐蚀切割金属 (特别是硬材料、行状复杂零件) 。线切割工艺能够最大程度的保证工件的精度。

变速箱在整个开关中属于灵魂部件, 开关的切换时间和到位是否精确都决定于变速箱的结构。变速箱采用的是二级变速蜗轮蜗杆结构。蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度, 但彼此既不平行又不相交的情况下, 通常在蜗轮传动中, 蜗杆是主动件, 而蜗轮是被动件。

蜗轮蜗杆传动有如下特点: (1) 结构紧凑、并能获得很大的传动比, 一般传动比为7-80。 (2) 工作平稳无噪音。 (3) 传动功率范围大。 (4) 可以自锁。 (5) 传动效率低, 蜗轮常需用有色金属制造。蜗杆的螺旋有单头与多头之分。

传动比的计算为:i=n1/n2=z/K

(n1-蜗杆的转速n2-蜗轮的转速K-蜗杆头数Z-蜗轮的齿数)

变速箱部分控制开关的切换时间的同时, 也是开关的电动和手摇操作的兼容部分。

3 屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关的工作原理

屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关有两个传输状态 (±45°) --直通和转向, 它是通过电动机和变速箱带动主轴的转动, 来实现直通和转向两种状态的转换。交换开关单元采用纵横分布的排列方式, 完成发射机和天线之间的转接任务。

4 屏蔽式平衡式短波天线交换开关的改进

近年来, 为了扩大广播电视信号的覆盖率, 大功率发射机被广泛使用, 由此, 对天线交换开关的使用要求也随之提高。为了满足客户的使用要求, 我们对交换开关做了必要的改进。这些改进主要是变速箱、传动部分和触点连接片的材料。

4.1 变速箱的改进

为了能与进口交换开关互换使用, 要求开关的切换时间在2s内。原有开关的切换时间是4.8s, 有效转动时间是2.5s, 但客户现有控制系统的转换时间是2s, 这就要求开关的切换时间更快, 经过反复试验, 我们把转换时间定在1.5s左右。

缩短转换时间就意味着要提高转速, 通常情况下提高转速有两种方法, 一是提高电动机转速, 二是降低变速比。

第一种方法实现起来比较简单, 不用改变变速箱的内部结构, 实验周期短, 在时间短任务急的情况下, 这是最可行最优先选择的方法。原来的电动机是160W、1400r/min, 现改用370W、2800r/min的电动机, 速度达到了要求, 但电磁离合器偶有打滑现象, 工作状态很不稳定, 这样会影响到整部开关的工作状态, 经过推算应该是蜗轮轴传递的转矩超过了电磁离合器的额定转矩, 电磁离合器的额定转矩是24.5N.m, 现计算蜗轮轴传递的转矩为:

蜗杆轴传递的转矩:T1=9549P1/n1=9549×0.37/2800=1.3 N/m

蜗轮轴传递的转矩:T2=i T1η=15×1.3×0.9=17.6 N/m

电磁离合器传递的转矩:T=36.5/30×T2=36.5/30×17.6=21.5 N/m

电磁离合器实际传递的转矩与其额定转矩很接近, 而且式中的传动效率 (η值) 是估计值, 再加上装配过程中电磁离合器的装配间隙若过大, 有可能导致额定转矩减小, 以及其他一些不可知的原因, 使电磁离合器实际传递的转矩有可能比其额定转矩大, 就造成了电磁离合器的打滑现象。蜗杆的输入转矩不能超过1500r/min, 基于以上计算, 彻底否定了这种方案。

第二种方法是降低传动比, 这就要对变速箱进行一次大变动, 改变蜗杆或蜗轮的头数或齿数, 达到要求的传动比, 与之相关的变速箱、基板等都要做相应的改动。电动机的转速是1400r/min, 所以要想保证开关切换速度在1.5s左右, 必须使转速在10r/min左右, 那么传动比i为:

i=n1/n2=1400/10=140

为了减少要变动的零件数, 可使第一级传动比不变, 这样一级蜗杆轴和蜗轮尺寸都不用变, 只减少第二级传动的传动比, 改为10, 则总传动比为150, 最终转速为v:

v=n1/i2=1400/150=9.33r/min

则开关转换时间t为:

t=1/4v=1/4×9.33=0.027min=1.6s

通过计算, 设计时间在要求范围内, 完全能满足控制系统的要求, 最终选择了这种方案。

在这种转速下, 按照齿面接触疲劳强度进行计算, 并验算了滑动速度和蜗轮轮齿弯曲强度后, 我们选择的蜗杆分度圆直径是28, 计算得到的蜗轮分度圆直径是50, 则中心距是39, 与原来的43相差很大, 有可能要重新铸造变速箱, 但是重新铸造变速箱周期太长, 成本也会随之增大, 因此决定对蜗轮进行变位, 变位系数是0.8, 这样既能使用原来的变速箱, 缩短了重新铸造变速箱的周期, 又节省了生产成本。

4.2 传动机构的改进

以往的变速箱与传动部分之间的动力传递采用槽轮机构, 又称马尔它机构。槽轮机构主要分成传递平行轴运动的平面槽轮机构和传递相交轴运动的空间槽轮机构两大类。平面槽轮机构又分为外槽轮机构和内槽轮机构。槽轮机构具有结构简单、制造容易、工作可靠和机械效率较高等优点。但是槽轮机构在工作时有冲击, 随着转速的增加及槽数的减少而加剧, 故不宜用于高速, 其适用范围受到一定的限制。我们采用的是平面槽轮机构, 它是由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的周期性转动。槽轮机构 (如图所示) 由带圆柱销的拨轮和具有径向槽的槽轮组成。当连续转动的转臂上的圆柱销进入径向槽时, 拨动槽轮转过900角;当圆柱销转出径向槽后, 槽轮停止转动。转臂转一周, 槽轮完成一次停转运动。为了保证槽轮停歇, 可在转臂上固接一缺口圆盘, 其圆周边与槽轮上的凹周边相配, 这样既不影响转臂转动, 能锁住槽轮不动。为了避免冲击, 圆柱销应切向进、出槽轮, 即径向槽与转臂在此瞬间位置要互相垂直。槽轮机构结构简单, 工作可靠, 转位迅速, 重复定位精度高, 解决了以往开关切换中重复定位精度不高, 不能保证每次切换到位准确等故障。

虽然槽轮机构有许多优点, 但是在运转时, 延迟的时间有些过长。为了缩短延迟时间, 我们把这一结构简化, 让它既能满足定位精度, 有能缩短延迟时间。在机械加工方面也降低了难度。改变后的结构如图。

4.3 触点连接片的改进

原有开关的触点连接片的材料是磷青铜和锡磷青铜, 磷青铜具有耐蚀性、耐磨损, 冲击时不发生火花, 强度高, 组织致密均匀, 切削、钻孔等机加工性能极佳, 具有加工铜屑均匀细小、加工表面光洁及自润滑无需维护等特性。锡磷青铜是一种合金铜, 含锡量一般在3~14%之间, 主要用于制作弹性元件和耐磨零件。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性, 易切削加工, 钎焊和焊接性能好, 收缩系数小, 无磁性。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备青铜衬套、轴套、抗磁元件等涂层。具有良好的导电性能, 不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。改进后的材料为铍青铜, 铍青铜的物理性质与磷青铜大致相同,

通过以上改进, 屏蔽式平衡式短波广播天线交换开关的各项指标均达到客户要求, 但由于是使用在500KW大功率的发射机上, 我们甚至对于每个部件的组装都要做到认真仔细。在变速箱的组装过程中, 发现了很多问题, 最突出的就是离合器接合面间隙不一样大, 最大间隙差达到0.3mm, 造成这种情况的原因有:蜗轮与轴的同轴度超差、电磁离合器动片与轴的同轴度超差、蜗轮与电磁离合器动片的接合面平面度超差, 而且这些原因都不是单独存在的, 有可能是其中两种或两种以上的原因共同作用的结果, 要明确是什么原因很困难, 初步断定是电磁离合器动片与其铜片接触的面过于粗糙, 而且有明显的铁屑存在, 同一平面的高度差在0.2mm以上, 有的达到0.4mm, 针对发现的问题, 我们跟离合器厂家提出了要求, 今后有望改进。

随着广播电视行业的快速发展, 一些关键设备的需求也在不断增加。为了能更好的服务于广播电视领域, 能够更多的使进口设备国产化, 我们将不遗余力的继续开发研制更多的设备和配件, 为我们的无线事业尽自己的绵薄之力

参考文献

[1]杨义勇.机械系统动力学[M].北京:清华大学出版社, 2009.

自动平衡式建筑塔吊的初步设计 篇6

关键词：塔吊,平衡,不平衡力矩,安全

0 概述

近年来, 建筑塔吊倒塌事件时有发生, 给国家财产和人民生命安全造成巨大威胁。从理论上分析塔吊倒塌事件发生的原因大多为塔吊所受扭力超过自身所能承载的最大扭矩才能发生倒塌或起重重物超过塔吊自身所能承载的最大承载负荷 (自然灾害如台风等造成的原因除外) 。现依据力矩平衡原理提出了一种在工作中能自动保持力矩平衡的自动平衡式建筑塔吊初步设计方案, 该方案依据工作时起吊重物的大小、工作力臂的大小、起吊重物的升降等自动调节平衡重物的作用力矩使其始终自动保持与工作力矩处于平衡状态。从而, 减小了由于工作力矩的不平衡给塔座造成的不平衡扭力, 减少由此产生的塔吊倒塌事件的发生。

1 塔吊的力平衡原理

建筑塔吊受力分析示意图如图1所示。

显然, 在塔吊处于平衡状态时其稳定性最佳。起吊重物与起吊重物距塔座的距离的乘积称工作力矩, 平衡重物与平衡重物距塔座的距离称平衡力矩。此时, 工作力矩与平衡力矩相等即:

Wg×Lg=Wp×Lp (1)

两侧的拉力也相等即:

Fg=Fp (2)

在塔吊处于工作状态时, 随起吊重物的升/降, 工作力臂的频繁变化这种平衡经常被打破。一旦力矩失去平衡, 塔吊上部的拉力Fg≠Fp, 塔座在此拉力的作用下受到不平衡力的作用, 当此作用力大于塔座自身所能承受的极限时将造成塔吊的倒塌现象。

假设:在塔吊的工作过程中, 随起吊重物的变化自动调节平衡力矩的大小使得平衡力矩自动保持与工作力矩相等, 就可以实现自动平衡的目的。

从式 (1) 可以看出, Wg和Lg (简称工作力臂) 均为主动变量, Wp为常数。当Wg或Lg发生变化时, 根据需要调节Lp (简称平衡力臂) 的大小, 尽量保持工作力矩与平衡力矩的平衡, 这样就可以确保塔座所承受的不平衡扭力最小。从而, 尽可能的避免由于力的不平衡造成的塔吊倒塌事件的发生。

从式 (1) 、式 (2) 中可以看出, 当工作力矩Wg×Lg大于平衡力矩Wp×Lp时有, Fg>Fp。相反, 当Wg×Lg小于平衡力矩Wp×Lp时有, Fg

2 自动平衡式建筑塔吊的初步设计方案

根据上述原理, 自动平衡式建筑塔吊的初步设计方案如图2所示。

当塔吊工作吊起重物时, 工作力矩检测传感器4的输出大于平衡力矩检测传感器5的输出, 两个力矩传感器输出的偏差经仪表放大器放大后驱动平衡力臂调节电动机6转向使其向力臂增大的方向变化, 随着平衡力臂的变化, 两个力矩检测传感器输出的偏差减小直至相等, 电动机停止运转。当在塔吊运行中, 需要调节工作力臂的大小时 (向左或向右变化被起吊的重物) , 由于工作力臂的变化引起工作力矩的变化, 工作力矩检测传感器4的输出大于 (或小于) 平衡力矩检测传感器5的输出, 两个力矩传感器输出的偏差经仪表放大器放大后驱动平衡力臂调节电动机6转向使其向力臂增大 (或减小) 的方向变化, 使工作力矩和平衡力矩在一定的范围内保持自动平衡。以上为自动平衡式建筑塔吊的初步设计方案, 从工作原理分析可在一定程度上改善传统的建筑塔吊的安全性。

3 结语

曳引式电梯平衡系数及其测试方法 篇7

电梯的驱动方式有强制式驱动、液压驱动、曳引式驱动等多种方式, 曳引驱动又是现代电梯应用最普遍的驱动方式, 而电梯平衡系数是电梯重要的特性参数之一, 关系到电梯安全运行性能和曳引机功率及能耗大小。

二、平衡系数的本质

曳引式驱动电梯的结构是悬挂与曳引轮上的钢丝绳一端连接轿厢, 另一端连接对重, 轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮的绳槽内, 电机驱动曳引轮转动, 依靠曳引轮轮槽与钢丝绳的摩擦力来驱动轿厢和对重在井道中上下相对运行。对重装置的作用是平衡轿厢及载荷重量, 同时使钢丝绳在曳引轮上形成正压力, 进而在曳引轮上产生摩擦曳引驱动力, 对重的大小决定了平衡系数的大小。

GB7588-2003附录G规定平衡系数即是额定载荷及轿厢质量由对重或平衡重平衡的量。按照这个定义, 平衡系数是电梯部件 (轿厢系统与对重系统) 的重量相互比例关系的一个量值。是一个静态参数, 没有考虑电梯运行中的工况。

平衡系数的数学表达式:

式中:k——平衡系数;

W——对重质量;

P——轿厢质量;

Q——额定载荷。

由公式 (1) 可知, 平衡系数k就是对重的重量减去空轿厢的重量后所剩余重量与额定载荷的比值。平衡系数的实质是设计配置对重质量的大小。

三、平衡系数的主要检测方法

除直接称重法, 平衡系数的检测可以用到的检测方法按轿厢是否加载分为有载测试和无载测试两大类, 其中有载测试主要有手动盘车法、调整轿厢载荷法, 电流检测法等;无载测试法主要有曳引绳张力测试法、轿厢与对重质量差称量法、轿厢侧加力平衡法、无载动态测试法等。

1. 轿厢内加载测试法

(1) 手动盘车法

首先在轿厢内放置45%的额定载荷的配重, 然后将轿厢运行至和对重处于同一高度。断开电梯主电源, 一人用松闸扳手松开制动器抱闸, 另一个人用盘车轮手动盘车, 盘车的人感知对重侧和轿厢侧重量哪边重, 然后对轿厢内的配重进行适当增减。重复上面步骤, 直至大概感知到向下、向上盘车用力相同, 此时轿厢内的配重的重量与额定载荷的比值即是平衡系数。这种方法在检测仪器故障或现场停电等无法测量电流时很有效。但是其局限性是有些电梯没有设置手动盘车装置, 无法使用这种方法。

(2) 电流检测法

TSGT7001—2009《电梯监督检验与定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》关于曳引电梯平衡系数的检验方法的原文是“轿厢分别装载额定载重量的30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程运行, 当轿厢和对重运行到同一水平位置时, 记录电动机的电流值, 绘制电流—负荷曲线, 以上、下行运行曲线的交点确定平衡系数。

按空载及额定载荷轿的30%、40%、45%、50%、60%装入轿厢, 然后让电梯上下往复全程运行, 分别记录轿厢上下行至与对重同一水平面时的电流值。对于交流电动机通过电流测量, 做电流—载荷曲线, 以上、下运行曲线交点确定平衡系数。对于直流电动机通过电流测量并结合电压测量, 做电流—载荷曲线或电压—载荷曲线, 确定平衡系数。

很多因素影响测量平衡系数的准确性。如在测试过程中如何把握在轿厢运行到与对重同一水平位置记录电流值;运行速度的变化;检测中电压的波动;电梯上行下行传动效率存在差异;测量电流使用的仪表的精度和带宽;测量电流的位置、曲线绘制的人为因素及轿厢内配重的准确性。这些都影响了电流法测定平衡系数k值的准确性。图1为电流—载荷曲线图。

(3) 调整轿厢载荷配重法

调整配重法根据不同的要求, 可以做平衡系数是否在0.4~0.5之间的快速检测, 也可以按照平衡系数的设计值做精确测试。

实际检测过程中常常仅需要确定平衡系数k值是否在0.4~0.5之间, 这时可以先在轿厢内放置40%的额定载重的配重, 电梯分别做上下全程运行, 测量轿厢运行至和对重处于同一水平位置时的电流值。另外在轿厢内放置50%额定载荷的配重, 电梯分别做上下全程运行, 测量轿厢运行至和对重处于同一水平位置时的电流值。比较这两种情况下上下电流值大小是否相反, 即40%额定载荷时, 电流值上行小下行大, 而50%额定载荷时, 电流值上行大下行小, 这时平衡系数k在0.4~0.5之间。如果50%额定载荷时, 电流值是上行小下行大, 则平衡系数k大于0.5;如果40%额定载荷时, 电流值就上行大下行小, 则平衡系数k小于0.4。

如需要测定准确值, 首先在轿厢内放置45%额定载荷, 电梯上下运行, 测试上行下行电流值, 调整轿厢内的载荷, 直至轿厢运行至对重同一水平位置时, 上行和下行电流值基本相等, 这时轿厢内配重的载荷与额定载荷的比值即是平衡系数k。有时为了快速测得平衡系数, 仅需要两组上行下行相反的电流值, 通过插值法即可得到较为准确的平衡系数。这种方法的测试结果可以满足技术要求, 在检测过程中最为常用。

2. 轿厢内无载测试法

(1) 曳引绳张力检测法

通过建立曳引轮轿厢侧和对重侧钢丝绳的不同张力与轿厢和对重重量的对应关系, 当测得曳引轮两侧曳引绳的不同张力, 可以计算出轿厢和对重的重量, 通过电梯平衡系数的力学基本公式计算出电梯平衡系数值。安徽省特种设备检测院研发了通过检测曳引轮两侧钢丝绳张力确定平衡系数的方法及其检测仪。分别在轿厢侧和对重侧, 用钢丝绳测量装置两端的绳钩勾住竖直的钢丝绳, 顺时针旋转螺旋推进器将传感器顶进, 此时传感器有一个检测信号输出, 通过数据采集器进行信号处理, 上位机及软件对传输来的数据进行处理, 推导出轿厢和对重的重量, 计算出电梯平衡系数值。这种方法测试前利用电子测力仪或弹簧测力计逐一水平拉动对重钢丝绳至相同的距离, 计算其平均值, 再将每根钢丝绳拉力与平均值进行比较, 以此作为调整钢丝绳张力的依据, 调整缩小钢丝绳张力平均值偏差。钢丝绳张力平均值偏差的大小影响平衡系数的测试结果。

(2) 轿厢与对重的质量差称量法

具体做法是将力变送器布置在与对重对应的井道底部, 并连接测试仪, 测量对重重量W与轿厢重量G的差值W-G。在空载情况下, 将曳引电机断电, 刹车装置松开, 使对重落到底部压实在力变送器上;根据测得的对重与轿厢的重量差值W-G, 通过测试仪器中存储的额定载重量Q, 计算出电梯平衡系数。这种方法在电梯空载情况下, 一次就可以完成电梯平衡系数的测试工作。

(3) 轿厢侧加力平衡法

这种平衡系数的检测方法为:将便携式弹簧张力测量装置通过绳夹与连接带等安装在轿厢一侧的曳引钢丝绳与机房地板之间。手动松闸, 对重使曳引轮转动直到便携式张力测量装置被自然张紧才停止, 借助手动盘车轮尽量缓慢无冲击的达到曳引轮平衡状态, 然后读取张力值。测得的张力值与额定载荷的比值即是平衡系数值。

(4) 扭矩检测法

在轿厢和对重处于同一水平位置时, 测量维持轿厢和配重平衡的扭矩, 根据力矩平衡方程, 求出配重重量与轿厢重量的差值, 配重重量与轿厢重量的差值与额定载荷的比值即是平衡系数。

四、结语

无载荷测试技术省去了反复搬运砝码的环节。目前尚存在的问题是, 测试数据为电梯静态数值, 与现行电梯检验规则采用的动态测试技术理论上存在差异。由于没有排除导靴、曳引机等机械摩擦阻力对测试数据的影响, 测试结果的准确度与重复性较差, 检测精度要靠检测技巧保障。另外, 其测力装置现场安装不便捷, 显著加大了检测现场工作难度, 限制了推广应用。

参考文献