本發(fā)明的實施例涉及電梯，并且具體地來說涉及電梯牽拉構件的基于振動的磨損和壽命監(jiān)視。

電梯系統(tǒng)典型地利用牽拉構件，如繩、帶、傳送帶或纜繩來沿著電梯井推送電梯轎廂。一種類型的牽拉構件是可以由外套材料內(nèi)的多個束線構成的鍍層鋼帶。在正常電梯工作期間，隨著牽拉構件行進通過電梯系統(tǒng)的驅(qū)動滑輪和導向滑輪，牽拉構件承受大量次數(shù)的彎曲循環(huán)。此外，隨著時間推移，作用于牽拉構件上的電梯轎廂的重量可能導致牽拉構件的拉伸，這可能導致疲勞，如在牽拉構件中形成微裂紋。此類疲勞是對牽拉構件的使用壽命縮短的主要促成因素。雖然可以通過計算來估計牽拉構件的使用壽命，但是往往利用壽命監(jiān)視系統(tǒng)來獲取鍍層鋼牽拉構件的剩余壽命的更精確估計。

一種此類系統(tǒng)是稱為基于電阻的檢驗(RBI)。RBI系統(tǒng)監(jiān)視牽拉構件中的每個線束的電阻。但是，一些線束構造未展現(xiàn)人可以關聯(lián)到多個完全循環(huán)或線束劣化的顯著且可測量的電阻變化。在此類情況中，基于線束的電阻變化來估計牽拉構件狀況是困難的，因為線束的電阻隨著線束磨損的變化量值很小。

發(fā)明概要

本發(fā)明的實施方案包括電梯系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括電梯驅(qū)動系統(tǒng)和磨損和壽命監(jiān)視系統(tǒng)，該電梯驅(qū)動系統(tǒng)包括在拉緊狀態(tài)下支承電梯轎廂的牽拉構件。該磨損和壽命監(jiān)視系統(tǒng)可以包括用于檢測牽拉構件和電梯轎廂的至少其中之一的振動的振動傳感器和用于基于振動檢測器檢測到的牽拉構件的振動確定牽拉構件的磨損和壽命的水平的磨損和壽命分析單元。

在一個實施方案中，該振動傳感器可以檢測電梯轎廂的振動，以及該磨損和壽命分析單元可以基于電梯轎廂的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，該振動傳感器可以直接檢測牽拉構件的振動，以及該磨損和壽命分析單元可以基于牽拉構件的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，該振動傳感器可以通過檢測一個或多個牽拉構件引導元件的振動來檢測牽拉構件的振動，以及該磨損和壽命分析單元可以基于牽拉構件引導元件的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，該振動傳感器可以包括連接到電梯轎廂和牽拉構件引導元件的其中之一以分別用于檢測電梯轎廂和牽拉構件引導元件的振動的加速儀。

在上文的實施方案中或在備選中，該振動傳感器可被配置成檢測牽拉構件的縱向振動。

在上文的實施方案中或在備選中，該磨損和壽命分析單元可被配置成通過執(zhí)行所檢測的振動的頻譜分析并測量所檢測的振動相對于參考頻譜的頻率偏移程度來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，該磨損和壽命分析單元可被配置成通過確定牽拉構件的彈性模量來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，振動誘發(fā)元件產(chǎn)生牽拉構件和電梯轎廂的至少其中之一的振動。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，一種確定支承負載的牽拉構件的磨損和壽命的水平的方法包括檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的其中之一的振動，并基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中，確定牽拉構件的磨損和壽命的水平可以包括基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的彈性模量。

在上文的實施方案中或在備選中，檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的其中之一的振動可以包括檢測電梯轎廂的振動，以及基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平可以包括基于電梯轎廂的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的其中之一的振動可以包括直接地檢測牽拉構件的振動，以及基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平可以包括基于牽拉構件的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的其中之一的振動可以包括檢測一個或多個牽拉構件引導元件的振動，以及基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平可以包括基于一個或多個牽拉構件引導元件的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平。

在上文的實施方案中或在備選中，檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的其中之一的振動可以包括檢測牽拉構件的縱向振動。

在上文的實施方案中或在備選中，基于所檢測到的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平可以包括執(zhí)行所檢測的振動的頻譜分析以及測量所檢測的振動相對于參考頻譜的頻率偏移程度。

根據(jù)實施方案的另一個實施方案，牽拉構件磨損和壽命監(jiān)視系統(tǒng)包括用于檢測電梯轎廂和支承電梯轎廂的牽拉構件的至少其中之一的振動的傳感器和用于基于一個或多個傳感器檢測到的牽拉構件的振動來確定牽拉構件的磨損和壽命的水平的磨損和壽命分析單元。

在上文的實施方案中，該一個或多個傳感器可被配置成檢測牽拉構件的縱向振動。

在上文的實施方案中或在備選中，該一個或多個傳感器可被配置成檢測電梯轎廂的轎廂振動。

附圖簡述

視為本發(fā)明公開的發(fā)明標的，具體在說明書結(jié)論處的權利要求中予以指出并對其明確地要求權利。鑒于下文結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點是顯而易見的。

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電梯系統(tǒng)；

圖2圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的方法的流程圖；

圖3圖示根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的電梯系統(tǒng)；

圖4A圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的檢測到的振動；

圖4B圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的檢測到的振動的頻譜分析；

圖5A圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的另一種頻譜分析；以及

圖5B圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的相位偏移。

具體實施方式

電梯系統(tǒng)中的牽拉構件承受磨損，以及高磨損程度可能導致系統(tǒng)中的意外或其他故障。本發(fā)明的實施方案涉及通過測量牽拉構件或牽拉構件支承的電梯轎廂的振動來確定電梯系統(tǒng)中的牽拉構件的磨損和壽命。實施方案包括使用能夠應用于多種電梯牽拉構件的基于振動的系統(tǒng)來提供磨損和壽命預測能力的系統(tǒng)。

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電梯系統(tǒng)100。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明實施方案的方法的流程圖。系統(tǒng)100可以包括電梯驅(qū)動系統(tǒng)101和牽拉構件磨損和壽命檢測系統(tǒng)102。電梯驅(qū)動系統(tǒng)101包括牽拉構件103，牽拉構件103也可以稱為纜繩、傳送帶、帶或繩。牽拉構件103支持電梯轎廂106的重量。牽拉構件103可以由足夠強以支持包括電梯轎廂106的重量的預定重量的任何材料制成?？梢灾瞥蔂坷瓨嫾?03的材料的示例包括鋼纜和碳纖維，但是實施方案不限于這些材料。

電梯驅(qū)動系統(tǒng)101還包括牽拉構件引導元件104和配重裝置105。牽拉元件引導元件104包括影響牽拉構件103的路徑的任何元件，且可包括驅(qū)動牽拉構件103的驅(qū)動元件和更改或管理牽拉構件103的路徑的被動元件。牽拉構件引導元件104的示例包括軸、滾輪、齒輪、驅(qū)動滑輪、導向輪或振動或具有基于牽拉構件103的振動而改變的其他特征的任何其他元件。例如，由引用數(shù)字104指代的牽拉構件引導元件可以基于牽拉構件103的振動而振動。

磨損和壽命檢測系統(tǒng)102包括振動傳感器111和牽拉構件磨損和壽命分析單元112。雖然圖示一個振動傳感器111，但是可以在系統(tǒng)100中包括任何數(shù)量的振動傳感器111。在一個實施方案中，振動傳感器111測量牽拉構件引導元件104的振動，如從牽拉構件引導元件104延伸的虛線箭頭所示。在另一個實施方案中，傳感器111直接地檢測牽拉構件103的振動。此類傳感器可以是例如光傳感器或位置傳感器。此類傳感器由直接從牽拉構件103延伸的虛線指示。在又一個實施方案中，傳感器111測量電梯轎廂106的振動，如從牽拉構件引導元件111延伸的虛線箭頭所示。換言之，本發(fā)明的實施方案兼且涵蓋通過牽拉構件引導元件104或電梯轎廂106間接地測量牽拉構件103的振動的實施方案以及直接測量牽拉構件103的振動的實施方案。一些實施方案涵蓋直接設在電梯轎廂106、牽拉構件103和牽拉構件引導元件104上的傳感器，以及遠離電梯轎廂106、牽拉構件103和牽拉構件引導元件104設置的傳感器。傳感器的示例包括加速儀、速度傳感器、光傳感器、磁傳感器以及能夠直接或遠距離地測量振動的任何其他傳感器。例如，可以將光傳感器設在遠離牽拉構件103的位置以測量牽拉構件103的振動，同時可以將加速儀直接設在電梯轎廂106上以測量電梯轎廂106的振動。

磨損和壽命分析單元112包括頻譜分析單元113、頻率偏移檢測單元114和閾值信號監(jiān)視單元115。

參考圖1和圖2，在圖2的框201中，確定作用于牽拉構件103上的負載。在一個實施方案中，在已知電梯轎廂106是空載且該負載對應于空載電梯轎廂106的重量時測量牽拉構件103或電梯轎廂106的振動。在另一個實施方案中，電梯轎廂106可能有乘客或貨物，并且可以測量乘客或貨物的重量來計算負載。在圖2的框202中，振動傳感器111檢測牽拉構件103和電梯轎廂106的其中一個或二者兼有的振動。牽拉傳感器111可以直接通過指向牽拉構件103或位于牽拉構件103上的傳感器來檢測牽拉構件103的振動，或該傳感器可以間接地通過一個或多個傳送帶引導元件104來測量牽拉構件103的振動。相似地，傳感器111可以直接通過位于或指向電梯轎廂106的傳感器來測量電梯轎廂106的振動，或間接地通過連接到電梯轎廂106的元件來測量電梯轎廂106的振動。

可以在電梯系統(tǒng)100的正常工作期間或在電梯系統(tǒng)100的受控測試期間，由振動傳感器111來執(zhí)行測量。例如，如果由電梯轎廂106來渡運乘客或貨物，乘客或貨物的重量可能影響牽拉構件103的振動頻率。相應地，通過磨損和壽命分析單元112對牽拉構件103或電梯轎廂106的振動進行任何分析都將電梯轎廂106中的乘客或貨物的重量納入考慮。在一個實施方案中，測量牽拉構件103或電梯轎廂106的振動包括在電梯轎廂106中無乘客的情況下運行電梯系統(tǒng)100并測量振動。在一個實施方案中，通過停止電梯轎廂106在系統(tǒng)中生成振動，然后測量所產(chǎn)生的振動。

在圖3所示的備選實施方案中，可以將振動誘發(fā)元件116應用于牽拉構件103或電梯轎廂106以便對系統(tǒng)產(chǎn)生刺激，而系統(tǒng)則產(chǎn)生轎廂或牽拉構件振動響應。例如，此振動誘發(fā)事件可以是轎廂中無人的非工作運行期間在著地處轎廂的預編程制動停止。

圖4A圖示根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的牽拉構件103的測量振動的波形401的示例，其中水平軸對應于時間以及垂直軸對應于量值。牽拉構件103的振動可以是相對較高頻率的振動，如在數(shù)百赫茲的范圍或兆赫范圍中，而電梯轎廂106的振動可以是在低頻范圍中，如一位數(shù)赫茲或數(shù)十赫茲。

再次參考圖1和圖2，在框205中，頻譜分析單元113可以執(zhí)行振動測量的頻譜分析113以確定牽拉構件103或電梯轎廂106振動所在的頻率。頻譜分析單元113包括能夠接收具有特定頻率信息的信號并基于所接收的信號生成頻譜以表示所接收的信號的頻率信息的任何存儲器、處理器、邏輯和用于控制該處理器的軟件。圖4B圖示由圖4A的波形401的頻譜分析得到的頻譜402的示例。在圖4B中，水平軸對應于頻率，以及垂直軸對應于量值。

在圖2的框206中，頻率偏移檢測單元114可以分析通過頻譜分析生成的頻譜，并且可以確定相對于參考頻譜的頻率偏移，該參考頻譜為諸如從先前振動測量獲得的頻譜或任何其他預定義的頻譜。頻率偏移檢測單元114可以包括用于存儲預定義的頻譜或來自頻譜分析的先前測量的頻譜的任何存儲器，以及用于檢測頻譜中的頻率偏移的任何其他處理器、邏輯和其他電路。圖5A圖示第一次頻譜分析生成的參考頻譜501，圖5B圖示至第二頻譜502的頻率偏移。此類頻率偏移可以指示例如牽拉構件103的磨損和壽命。

在圖2的框203中，基于框202中檢測到的振動來確定牽拉構件103的磨損和壽命。例如，可以基于圖2的框206中由頻率偏移單元114檢測到的頻率偏移來確定牽拉構件103的磨損和壽命。

在測量電梯轎廂106的主振動的實施方案中，根據(jù)如下公式，測得的振動的頻率對應于牽拉構件103的特性：

K_牽拉構件＝nEA/L，以及 (1)

f_轎廂＝(1/2π)*√(K牽_拉構件/M) (2)

在上文公式(1)中，K表示牽拉構件103的頻率偏移，n表示構成電梯系統(tǒng)100的牽拉構件的數(shù)(牽拉構件103可以僅包括一個牽拉構件或多個牽拉構件)，E表示牽拉構件103的彈性模量，A表示牽拉構件103的橫截面面積并且L表示牽拉構件長度。在公式(2)中，f_轎廂是電梯轎廂106的振動頻率并且M是電梯轎廂106的質(zhì)量。根據(jù)上文公式(1)和(2)，電梯轎廂106振動所在的頻率的偏移與牽拉構件103的彈性模量E以及電梯轎廂及其所含有效負載的質(zhì)量相關。此信息可以用于預測牽拉構件的彈性模量的變化，可以進一步將其與牽拉構件103的磨損和壽命的有效水平建立相關性。

在測量牽拉構件103的振動的實施方案中，牽拉構件103的測得的縱向振動頻率與牽拉構件103的特性之間的關系由如下公式表示：

V＝E/rho (3)

f_縱＝V/L (4)

在上文公式(3)中，V是波動速度以及rho是牽拉構件的密度。在上文公式4中，f_縱是沿著牽拉構件103的主縱向頻率?？梢源嬖跒橹骺v向頻率的高階諧波的牽拉構件頻率。根據(jù)上文公式(3)和(4)，牽拉構件103振動所在的頻率的偏移與牽拉構件103的彈性模量E相關，可以用于測量牽拉構件103的磨損和壽命的水平。

再次參考圖1和圖2，如果閾值信號監(jiān)視單元115確定牽拉構件103磨損超過預定閾值，如確定檢測到的頻率偏移超過預定頻率偏移，則可以采取校正措施。例如，磨損和壽命監(jiān)視系統(tǒng)102可以生成有關磨損和壽命水平的通知或告警，可以生成更換牽拉構件103的通知，并且可以更換牽拉構件103或可以執(zhí)行牽拉構件103的附加檢驗。

本發(fā)明實施方案的技術效果包括檢測承載負載的牽拉構件、繩或纜線的磨損和壽命。此類檢測可以由振動檢測器執(zhí)行而無需人工檢驗。此類檢測還可以在電梯系統(tǒng)工作期間執(zhí)行，或在系統(tǒng)不在正常使用的時間期間執(zhí)行，而無需在使用高峰時段期間中斷正常服務。

雖然本發(fā)明是僅結(jié)合有限數(shù)量的實施方案來詳細描述的，但是應該容易地理解，本發(fā)明公開不限于此類公開的實施方案。相反，可以對本發(fā)明進行修改以并入前文未描述的任何數(shù)量的變化、備選、替代或等效布置，但是這些與本發(fā)明公開的精神和范圍等同。此外，雖然描述了本發(fā)明的多種實施方案，但是應該理解本發(fā)明的多個方面可以僅包含所描述的實施方案的其中一些。相應地，本發(fā)明不應視為受限于前文描述，而是僅由所附權利要求的范圍來限定。