防爆电梯制动器紧急制停温升研究.pdf

防爆电梯制动器紧急制停温升研究
口欧阳惠卿口薛季爱口□江浩
上海市特种设备监督检验技术研究院上海20033
摘要:防爆电梯在紧急制停时制动器产生的温升可能成为引爆工作环境中爆炸性气体的点燃源。为了弥补对这种
危险湿升研究的不足,基于理论分析和实验验证研究了制动器摩擦温升的影响因素,并提出了过高温升的防止措施。研
究结果既可为防爆电梯的设计和使用提供参考,还可为制定防爆电梯相关技术标准和检验规范提供技术支撑。
关键词:防爆电梯制动器温开紧急制停
中图分类号:TH211t.6
文献标识码:
文章编号:1000-4998(2012)05-0038-05
随着石油、化工、制药等产业的快速发展,电梯已电气装置的防爆技术则缺乏系统性的研究。防爆电梯
越来越广泛地应用于含爆炸性混合气体的工作场所,在紧急制停时制动器产生的温升属于危险的非电气点
电梯运行时产生的电气火花、机械火花和过热表面,可燃源,为了填补非电气防爆对这种危险温升研究的不
能成为其工作环境中爆炸性气体的点燃源,工作于此足,本文将基于理论分析,进一步展开实验验证,研究
类场所的电梯必须具有防爆性能。目前,防爆电梯的电分析制动器摩擦温升的影响因素,并提出防止过高温
气装置防爆可以参照通用电气防爆技术要求,而对非升应采取的措施,为防爆电梯的设计和使用提供参考,
为政府监管部门制定防爆电梯相关技术标准和检验规
*国家质监总局科研专项(编号:200910224)
收稿日期:2012年2月
范提供可靠的技术支撑。
相比涂料的压力更加稳定
4结论
140
本文以高压无气喷涂机的液压控制系统为研究对
象,采用PID控制,设计了一种对涂料力实时监測的
液压控制系统,并对喷嘴进行研究,用 AMESIM对其进
行建模仿寘。仿真结果表明,喷涂机在工作过程中,涂
料压力波动范围小,压力稳定,解决了已有喷涂机的压
▲图4压力180bar时的仿真曲线
カ控制误差很大、涂料压力不稳定等问题,该系统对于
高压无气喷凃机的研制有一定的参考价值
120
参考文献
100
[1]冯继文.气动式高压无气喷涂机结构创新设计[D].杭州:
浙江大学,2010.
80
0
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▲图5压力150bar时仿真曲线
航空航天大学出版社,2006.
3]曾东建,杨建军,黄海波,等.基于 AMESIM的喷油器工作
根据图S可以看出,当工作压力设定在150ba
过程模拟[J].小型内燃机与摩托车,2008,37(2)
H时,涂料压力在0.5s后趋于稳定,并保持在150bar
马恩,李素敏.液压与气压传动[M].北京:高等教育出版
上下波动,压力的波动范固小于3bar
社,2010.
在喷涂过程中,由于涂料加至高压后从喷枪喷出,[5] Wolfgang Pucke. Developments in Plural Component Spray
高压无气喷涂机液压系统的压力发生变化,围绕给定
Equipment [J]. Joumal of Protective Coatings & Linings
工作压力上下波动。由涂料压力的仿真曲线可看出,采
2004,8(10):51-57.
用单片机控制的液压系统,滅小了涂料压力的控制误[6!刘海丽,李华聪液压机械系统建模仿真软件 AMESIM及
差,涂料压力波动范围小于3bar,而传统喷涂机压力
其应用J].机味与液压,20066)
波动范國一般在10bar左右,故该系统和传统喷涂机
(编辑日月)
3
机械制造50卷第573期N
防爆电梯制动器紧急制停温升影响因素
2m10(t1-t2)
(2)
In(r/r)
曳引式防爆电梯通常采用蜗轮蜗杄副作为减速装
置,制动器安装在电动机与減速器之间。早期的防爆电
9=(()A4m
(3)
梯大都使用单速或双速曳引机,式中:A为导热系数;L为制动器闻瓦的长度:;和r2分
无论是正常制停还是紧急制停,别为制动器闸瓦内外筒面的半径;b=r2-n为制动器间
制动轮与闸瓦之间产生滑动摩
瓦的厚度;A。=(A2-A1)/n(AA1),为对数平均面积(A
擦,为了防爆,制动器通常被封闭
和A2分别为制动轮圆筒内、外表面的面积
在隔爆箱内。目前,防爆电梯基本
由式(2)和式(3)可知,制动轮传导出来的热量,与
采用变频挖制,正常制停属于零
其材料的导热系数、表面积和厚度有关。在制动的机械
白速抱闸,制动器几乎无摩擦热产
能一定(即要传导的热量Q一定)的情况下,选用传热
对震生,因此制动都暴露在工作环
系数更大的材料,増大表面积,战小厚度,都有利于降
境中。但在突然断电等情况下的
低电梯紧急制停时制动器的温度
紧急制动,将产生高负荷的机械
A图1攻引比为21「摩擦,导致制动器产生剧烈温升,2防爆电梯制动器制停温升实验设计
し电梯系统示意图成为爆炸性气体的危险点燃源。
2.1实验方案设计和设备选择
曳引式电梯紧急制停过程是一个典型的能最转换
电梯制停时间通常很短,吸收大部分热量的制动
过程,制停时电梯的初始动能和制停过程中重力做功轮的摩擦温升和与外界环境的换热同时发生,因此对
大部分通过摩擦力做功转换为热能,使制动器闸瓦和
制动轮温升的测量必须在动态过程中完成,测量手段
制动轮表面产生温升。如图1所示曳引比2:1的电棉
必须满足实时测量的要求。
假设其轿相质量为P、额定载荷为、平衡系数为k、额
目前常见的实时测温方法有热电偶技术和红外
定运行速度为载有125%的额定載荷下行时突然失温技术。本文实验由于受电梯曳引机的结构尺寸和空
电,经过时间完全制停,在此过程中轿厢继续下行了间布局限制,制动轮的内部无法安装热电偶无线测温
h。假设制停过程史引绳与绳槽无相对滑动,并忽略变装置,而制动阐瓦的导热性很差,预埋的热电偶无法实
速箱润滑油黏性阻尼作用。经计算,电梯紧急制停过程时获得温度变化。当前的红外热成像探测技术已经具
中摩擦力所做功(即产生的热量)W为
备了快速响应能力,具有较高的温度灵敏度和空间分
W
2「m
m2(2J+MR=)g
R2 2(2MR
(1)辨率,近年来得到迅速普及,因此本文采用“便携式红
式中:m=2P+(k+1.25)Q,为对重和轿厢侧总质量;m2
外热像仪+便携计算机控制”的方式完成测量实验,实
(1.25-k)Q,为轿厢側和对重的质量差;M:为摩擦制停
验系统如图3所示。为了保证实验结果的准确性,用于
力矩;R为曳引轮半径;=万1+J2+i(J+、J4),为旋转部件的
实验的红外热像仪还应能够满足实验现场的振动等环
等效转动惯量(、、J和、4分别为曳引轮、蜗轮、蜗杆
及制动轮的转动惯量,;为蜗轮蜗杆传动比)。
由式(1)可知,电梯运行速度、对重和轿厢侧质量
辐射热
之差mn及之和m1越大,制停时摩擦力做功越多,相应
温升也越高;制动力矩M越大,摩擦
力做功越少,相应温升越低。
便携式红外热像仪
在摩擦力攸功的同时,制动器通