高岩辽宁省检验检测认证中心辽宁省安全科学研究院电梯事业部沈阳

摘要：以某公司电梯为检测对象，将该电梯运行数据通过EVA-振动分析软件处理，获得电梯上下行Z方向位移及三轴的加速度时间关系曲线、电梯噪声时间关系曲线，并采用ISO滤波和快速傅立叶转换获得人体对运行感受的直观图像显示及电梯振动数据的振幅和频率信息，检测结果对提高电梯运行舒适感具有优化意义。

关键词：电梯；振动；EVA分析系统；时间曲线

中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：-（）10--04

0引言电梯的乘运质量会随着长时间的运行而有所下降，不仅会影响乘客的运行舒适感，甚至会危及设备和人身安全。随着技术的进步，当前电梯的诊断信息是融合文字、数据、图像等为一体的综合信息，利用EVA-电梯振动分析系统分析电梯运行过程中相关参数，对其机械系统、电气控制系统故障的及时发现、准确预测具有一定意义。

1传统建模的定量定性分析方法1.1电梯机械系统动力学模型的建立图1为曳引比为1：1的曳引驱动电梯，将电梯建立7自由度的力学模型[1]。1）m为质量。m1为曳引机+底座+导向轮；m2为张紧装置；m3为对重；m4为轿厢外框架及其附属物；m5为：轿厢及载荷。2）J为转动惯量。J1为曳引轮；J2为张紧轮。3）r为半径。r1为曳引轮；r2为张紧轮。4）x1～x5为m1～m5的位移(向上方向为正值)。5）θ1、θ2为曳引轮和张紧轮的角位移(逆时针方向为正值)。6）k0、c0为承重梁和防振垫整合的刚度和阻尼。7）k1、c1为对重和导向轮一侧钢丝绳、绳头组合等折合成的刚度、阻尼。8）k2、c2为轿厢和曳引轮之间的钢丝绳、绳头组合等折合成的刚度、阻尼。9）k3、c3为对重底部和张紧装置之间补偿链折合的刚度、阻尼。10）k4、c4为轿架底部和张紧装置之间补偿链折合的刚度、阻尼。11）k5、c5为轿厢底超载限制器橡胶折合的刚度、阻尼。12）km为曳引机系统扭转刚度。

图1机械系统振动分析模型

1.2电梯系统振动微分方程应用牛顿第二定律，对于7自由度的电梯振动系统，建立运动微分方程，整理后可得以下几个矩阵：1）质量矩阵

2）刚度矩阵

3）阻尼矩阵

4）外力激励向量

5）系统加速度向量

6）系统的速度向量

7）系统的位移向量

则电梯系统的运动微分方程的矩阵形式为

影响电梯运行舒适感的最主要原因是轿厢的振动，故需要建立电梯轿厢铅垂方向的振动模型[2]。借助模型分析并结合测量电梯工作数据曲线导入Matlab程序计算[3]，识别电梯系统具体运行状态，用于研究电梯的主要系统（如驱动器、曳引机、隔振等）对电梯振动的影响，以便进行定性和定量分析，最终确定系统参数对振动的影响。

2EVA-的测量分析方法2.1电梯运行数据的采集将EVA-测试仪的三个平衡脚固定在仪器底部并放置在电梯轿厢内的地板中央（若有地板胶应揭去）,使手柄朝向门（EVA-可于任何位置测量，但上述方法最标准）。将电源打开至ON位置，通过显示屏查看电池电压和内存量。麦克风需要举高至1m位置，然后打开主菜单，依次点击MeasureRide、Ent、Elevator、Ride、Ent，设置电梯ID（识别码）。然后按启动按钮，屏幕显示WaitingForTrigger。需要在轿门关闭前启动触发开关，并保持轿厢内乘客无移动无讲话状态，从底层至顶层进行一次完整的测量[4]。

2.2EVA软件的设置控制菜单中包括测量单位和分析设置两组显示选项，检测者可以更改振动、加速度、速度、位移和冲击量的单位设置，并可选择处理后数据的显示形式，见图2。选择ISO作为测量电梯承运质量的参考标准。Elevator/EscalatorDefinition选项同时提供了附加的强大振动分析工具，见图3。

图2EVA软件的设置

图3电梯标准化定义

3EVA-测量分析电梯质量的实地应用某公司大厅内为配合建筑美观布局使用轿厢壁透明的观光型电梯，利用EVA对该电梯进行检测[5，6]，所得数据载入计算机，得到以下软件分析图形。

图3为上行过程，分成由上至下四个曲线窗口：Z方向位移曲线以及三轴的加速度时间关系曲线。图4中的一个曲线窗口显示的是噪声时间关系曲线图。图中重要数据在现场测量时便可在仪器屏幕上显示。上行数据：加速度X轴5milli(g)，Y轴8milli(g)，Z轴54milli(g)，噪声69dBA；下行数据：加速度X轴6milli(g)，Y轴6milli(g)，Z轴55milli(g)，噪声64dBA；单测上行速度：0.m/s、FT/min。四条用虚线表示的分界线分别为：①轿厢离开起始位置0.5m；②轿厢达到额定速度的90%后1s位置；③轿厢减速至额定速度90%前1s位置；④轿厢距离终点位置0.5m。

点击Jerk，软件从预先选择好的垂直轴向中计算出冲击点的具体数值，最终形成如图5的冲击时间关系曲线。

图3电梯上行位移曲线

图4电梯下行噪声曲线

图5电梯下行冲击时间关系曲线

EVA有三种滤波方式，其中ISO滤波器是振动分析中最有力的一个工具。ISO滤波器会依据ISO标准将测试数据处理成标准中描述的人类能感受的垂直和水平方向的振动。如图6所示，界线1代表轿厢离开起始位置0.5m；界线2代表轿厢距离终点位置0.5m。加速度变化区域和匀加速度区域用两种不同颜色区分。如图7所示，通过FFT（快速傅立叶转换），可以得到振动的振幅和频率数据信息。例如，轿厢达到额定速度时的时间关系曲线最具代表性，只要将鼠标放置在该位置，即可得出此时电梯转动元件的转动频率并发现其处于不变状态。注意：若想找出电梯乘运质量问题[7]，进行FFT分析前必须经过ISO滤波。

图6上行ISO滤波曲线

图7上行快速傅立叶转换

4结论对比传统动力学建模处理电梯故障的方法，利用EVA-电梯振动检测仪分析电梯运行过程中的相关参数，在增强对电梯振动和噪声的分析能力的同时降低了检测成本，得出如下结论：

1）直接获得的数据图像能够量化加速度和噪音的测量数据，可以对电梯各系统机械及控制元件进行诊断，分析辨别出存在自身缺陷或者磨损严重的电梯部件，改善电梯运行舒适感并消除安全隐患。

2）EVA的振动分析工具和ISO过滤器能够运用图像直接反映人体对运行质量的感受，同时通过FFT频谱分析工具对振动问题进行诊断，结合图像内运行时间来辨别、排除对应的安全隐患。

3）依靠振动分析系统和采用物理测量技术的振动分析工具软件，可测量电梯运行加速度、减速度、速度和振动等参数，对电梯的安装、调试、检验和维护过程有重要参考价值。

此外，通过上述方法便利地采集电梯运行参数对电梯新产品开发、分析、设计、研制也有着积极的意义。

参考文献[1]金卫清，张惠侨，郑延军.电梯机械系统动态特性的建模分析[J].机械设计与研究（4）：53-56.[2]李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津：天津大学，.[3]李雪枫，武丽梅，李立新.电梯机械系统的动态特性分析[J].机械工程师，（1）：41-43.[4]GregoryP.Lorsbach.EVA-/MMC-1EVAVibrationAnalysisToolsVersion8forWindows[D].Shanghai：TheUnitedStatesPMT

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/2590.html