謝輝

(廣東省特鐘設備檢測研究院珠海檢測院,廣東珠海 528251)

淺論電梯電氣控制發(fā)展

謝輝

(廣東省特鐘設備檢測研究院珠海檢測院,廣東珠海 528251)

電梯電氣控制技術是協(xié)調(diào)電梯各個系統(tǒng)配合工作的指揮中心,其功能的差異直接影響著電梯運行的安全性、可靠性。隨著微電子技術的不斷發(fā)展,電梯控制系統(tǒng)的性能、結(jié)構(gòu)更多的多樣化,但是也有一些不利因素影響著電梯電氣控制技術的快速發(fā)展。本文將主要圍繞電梯電氣控制發(fā)展展開論述。

電梯 電氣控制技術 特點 故障分析

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展與進步,電梯電氣控制技術越發(fā)受到人們的普遍關注。如何保證電梯安全穩(wěn)定運行是電梯設計者關注的共同問題。下面,將對電梯安全電氣控制系統(tǒng)控制特點、電梯電氣控制系統(tǒng)常見故障分析和改進措施進行詳細闡述。

1 電梯安全電氣控制系統(tǒng)控制特點

1.1 電梯安全回路控制

隨著安全技術的不斷發(fā)展,電梯電氣控制技術也隨之提高。關鍵安全控制點設置的安全觸點以及安全電路是電氣安全回路的重要組成部分,電氣安全回路可以通過硬件連接的方式對電梯驅(qū)動裝置主控電器進行直接控制,所以,電氣安全回路控制是電梯安全電氣控制的重點內(nèi)容。這種安全電路結(jié)構(gòu)能夠有效地避免其受到電磁的干擾,也能夠降低微電路軟件程序錯誤對電梯的關鍵安全控制環(huán)節(jié)構(gòu)成的威脅,從而提高電梯關鍵安全控制體系的可靠性以及安全性。

1.2 電梯安全回路控制的控制重點

在控制連接電氣安全回路中的驅(qū)動裝置主控電器時,一般采用直接連接的方式。在設計電梯控制電氣結(jié)構(gòu)過程中,有時在設計一些程序軟件時采用間接連接的方式。如果在受到意外因影響時采用間接連接方式,則會帶來嚴重的損失。比如,在設計電氣安全回路中的門鎖觸點時,過分地相信微程序工作的可靠性,沒有全面考慮到如果電氣安全回路控制點操作失誤帶來的損失,通過程序控制器使門鎖觸點對驅(qū)動裝置主控電器進行間接控制。對驅(qū)動裝置、限位器裝置以及制動器控制電器等關鍵控制電器的故障進行有效地防護也是電梯安全控制的一個重點內(nèi)容。為了保證電氣控制的安全性,需要對驅(qū)動裝置、制動器控制電器以及限位器裝置的工作狀況進行有效的監(jiān)控和管理。

2 電梯電氣控制系統(tǒng)常見故障分析

2.1 電梯電氣控制系統(tǒng)常見故障

站在電梯發(fā)生故障的范圍的角度上分析,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是門動系統(tǒng)故障。門動系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因是由于各種門機系統(tǒng)故障以及電氣元件的觸點接觸不良。另外,元件質(zhì)量、維修保養(yǎng)質(zhì)量以及安裝調(diào)整質(zhì)量不合格都會導致門動系統(tǒng)出現(xiàn)故障;二是電器的各類安全開關以及觸點出現(xiàn)故障。安全回路的故障主要分為事實性故障和錯誤動作故障兩種類型;三是指令召喚按鈕和各種信號燈出現(xiàn)故障;四是機房內(nèi)繼電器以及接觸器出現(xiàn)故障。站在電梯故障的性質(zhì)的角度上分析,其故障主要包括短路故障以及斷路故障兩方面:首先,出現(xiàn)斷路故障是應該接通的電路不通造成的,出現(xiàn)斷路導致元件無法正常工作,電梯被迫停車,并且信號無法給出正確的指示。引發(fā)斷路故障的原因體現(xiàn)在五個方面:第一,由于電器元件或是組件的引入引出線的壓緊螺母不牢固;第二,安全回路中的連接點元件接觸不良或是虛焊引發(fā)故障;第三,繼電器或者是接觸器的接點已經(jīng)被燒毀,接點的表面出現(xiàn)氧化層,導致接點處接觸不良;第四,在接通或者是斷開接點的簧片時,電弧加熱、冷卻之后失去了彈力,導致接點處的接觸壓力不夠,出現(xiàn)接觸不良的問題;第五,繼電器或者是接觸器吸合或斷開時,出現(xiàn)抖動導致接觸點接觸不良。其次,引發(fā)短路故障是由于受到各種因素的影響,導致不應該被接通的電路被接通,或者是接通之后電路中的電阻非常小。出現(xiàn)短路故障時,電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行程序會非?；靵y,可能由于失去控制導致無法執(zhí)行停車指令。引發(fā)短路故障的原因具體體現(xiàn)在以下三個方面:一是由于方向接觸器或者是繼電器的機械與電子聯(lián)鎖失去效用,導致方向接觸器或是繼電器的搶動作出現(xiàn)短路;二是在接通或者是斷開接觸器主觸點的過程中產(chǎn)生了巨大的電弧,促使電器周圍的介質(zhì)電器元件的介質(zhì)被擊穿,從而出現(xiàn)短路故障;三是電器元件的絕緣材料已經(jīng)被損壞、老化、失效,或者是受到外界導電材料的入侵影響導致電器元件的絕緣材料被破壞,從而引發(fā)短路故障。

2.2 電梯電氣控制系統(tǒng)常見故障檢測和解決措施

在判斷電氣控制系統(tǒng)的故障時,一般是根據(jù)電梯控制原理進行判斷,因此,必須全面掌握電氣控制系統(tǒng)在電梯運行過程中各個環(huán)節(jié)的工作原理,才能迅速地排除各種系統(tǒng)故障,綜合分析各個電器組件之間的控制管理、各個電器組件、方向接觸器以及繼電器與觸點之間的作用,然后再根據(jù)電氣控制系統(tǒng)故障的具體情況準確地判斷系統(tǒng)故障出現(xiàn)的原因,從而及時制定有效的措施進行處理。當電梯出現(xiàn)故障時,可以采用以下兩種方法進行檢測:首先,短路的故障檢查方法。如果是電源間出現(xiàn)短路故障,則會產(chǎn)生非常大的電流,能夠?qū)⑷蹟嗥魅垠w燒毀,這種情況比較容易發(fā)現(xiàn),因此,在分析電路時就可以排除這個故障。如果是出現(xiàn)局部電路短路現(xiàn)象,即接觸點粘合時,開關聯(lián)想無法釋放,這時不會產(chǎn)生很大的電流,并且熔斷器完好無損,此時出現(xiàn)故障可能是由于電梯失控或者是某個繼電器無法釋放,因此,需要根據(jù)有關的繼電器分段來斷開,依次排除故障。其次,斷路故障的檢查方法。斷路故障一般是由接點不牢固、開光和接觸點接觸不良、斷線或者是電器元件被損壞等造成的,可以利用萬用表檢查斷路故障。在使用萬用表檢查電器故障時,可以利用電阻檔以及電壓檔進行檢測。當使用電阻檔檢測故障時,需要將電源斷開,然后再根據(jù)通過電路原理圖進行測量,根據(jù)得到的檢測數(shù)據(jù)分析故障點。當使用電壓檔檢測故障時,需要接通電源,按照電路原理圖測量電壓,根據(jù)檢測出的電壓值找出故障點、分析故障產(chǎn)生的原因。采用短路的方法檢查故障時,可以參照電梯的控制原理圖,對可能出現(xiàn)的故障觸點、開關等進行短接,短接之后,如果故障消除了,則說明故障出現(xiàn)在這部分,這樣可以縮小檢查范圍,準確地找到故障點。

3 電梯電氣控制的影響因素

3.1 安全電器

在電梯的關鍵安全控制部分一般都設置了電氣安全裝置,對其實施嚴格控制,電氣安全裝置是由電氣部件組成的,電氣部件需要符合規(guī)定的安全觸點或者安全電路標準和要求。目前,對于集中串聯(lián)電氣安全裝置的電氣安全回路方面,國內(nèi)普遍利用控制電梯驅(qū)動主機供電的設備。其中一個較為突出的問題是在設計電梯電氣安全回路中的繼控制電器時,經(jīng)常忽視了安全規(guī)范要求。安全規(guī)范明確規(guī)定,電氣安全裝置應該對控制電梯驅(qū)動主機供電的機械設備有著直接作用,需要堅持避免出現(xiàn)非功率的中繼控制現(xiàn)象的原則,因為有非功率原因的電氣安全回路中繼控制與安全規(guī)范的原則是不相符的。同時,為了充分地保證電氣安全回路的基本判斷能力不能低于安全觸點以及安全電路的判斷能力,如果電氣安全回路的分斷能力與最大控制與控制電梯驅(qū)動主機供電的設備的具體控制要求不相符,則應該采用中繼控制方式;此時中繼控制電器的分斷能力高于電氣安全回路的最大分斷能力。在使用中繼控制電器對電梯驅(qū)動主機進行間接控制時,應該將其看作是對電梯的驅(qū)動主機啟動以及停止的設備實施直接控制。因此,需要保證中繼控制電器具有定時檢測故障、失效保護等功能。在進行某些設計時,經(jīng)常出現(xiàn)故障定時檢測不定時、沒有對失效保護環(huán)節(jié)進行有效設置等問題。良好的機械設備和電氣常規(guī)設計是電梯遵守安全規(guī)范的重要前提,但是有的設計沒有考慮到電梯電氣安全回路的中繼控制電器控制對象的實際電氣參數(shù)。在選擇電氣安全回路的中繼控制電器元件時,在采用普通中繼電器控制直流電路時存在選型不當?shù)膯栴},比較常見的錯誤是在將交直流兩用繼電器當作是電氣安全回路的中繼控制電器時,沒有充分考慮到電氣安全回路中的繼電器的直流負載控制的電路技術參數(shù)這個因素。另外,需要注意:在一般情況下,控制電阻性負載時的額定值等于控制電器元件的額定值對于電梯電氣安全回路中的中繼控制而言,其相應的控制能力有所降低,因此,無法避免不出現(xiàn)電器觸點持續(xù)拉弧、燒熔或者粘連等問題。對于電氣安全回路中的中繼控制這類電路,容易引發(fā)電氣安全回路失效的危險。近幾年,交流變頻技術在電梯發(fā)展領域得到了廣泛的推廣和應用,在電梯主拖動等方面引進了交流變頻技術,但是在選擇控制電器方面出現(xiàn)了一些問題,其中比較常見的是選擇變頻器和電動機之間的接觸器的類型?？紤]到電梯交流變頻控制的實際需求,大部分設計者習慣在變頻器與電動機之間增設接觸器。這種設計在選擇接觸器的類型時嚴格按照交流工頻的具體條件確定,沒有認識到變頻器輸出的電流是交流工頻至低頻直至直流的一種變流特性。由于工頻交流接觸器不具備準確分斷直流電流的分斷能力,因此,在設計變頻器輸出的電流是低頻交流以及直流時,在接觸器的分斷接觸點之間會產(chǎn)生嚴重的拉弧,從而帶來無法分斷甚至燒毀的嚴重后果。根據(jù)有關的安全規(guī)范明的具體要求,如果在變頻器輸出在停車期間無法關斷電流時,檢測監(jiān)控裝置則會發(fā)出接觸器分斷電路的指令,這充分說明在設計變頻器低頻輸出時,無法及時關斷電路。從而對變頻拖動的電梯在減速以及再平層狀態(tài)的控制產(chǎn)生了很大的不利影響。

3.2 安全電路

根據(jù)安全規(guī)范的具體要求,安全電路主要是由常規(guī)元件和含有電子元件兩個部分組成,需要對安全回路的安全故障進行合理評價。在分析故障時,需要分析涉及到哪些故障,可以參照GB7588-2003附錄H中所展示的故障資料進行分析,將這些安全故障分別輸入到評價流程圖中,達到“可接受”標準的設計認為是合格的。對于含有電氣元件的安全回路,需要進一步進行規(guī)定的型式試驗,只有合格才算通過。目前,國內(nèi)還無法對安全電路的故障評級分析環(huán)節(jié)進行有效控制,將計算機軟件看作是安全電路中的重要組成部分是未來電梯控制技術發(fā)展的主要趨勢;根據(jù)GB7588標準中的相關知識可知,軟件(程序)不是安全電路的組成部分。

3.3 安全壽命

電氣控制系統(tǒng)是一個動作非常復雜、頻繁的系統(tǒng),在電梯運行時,主控電器、安全回路的中繼電器以及門控制電器等關鍵控制元器件都參與到每一個工作循環(huán)中,一部電梯每年工作循環(huán)次數(shù)高達幾萬次甚至是上百萬次,如此頻發(fā)的動作對電氣控制元件的使用壽命產(chǎn)生了嚴重的影響。如果電梯的電氣控制元件已經(jīng)達到使用壽命卻仍舊是運行,這樣則會對電梯的安全運行產(chǎn)生威脅,因此,及時更換電氣控制元件能夠有效地保證電梯的安全運行。目前,國內(nèi)的電器元件的使用壽命在幾十萬到上百萬次的范圍內(nèi),因此,電梯制造商需要在隨機的使用說明書中明確表示電梯的關鍵控制電器元件的實際使用壽命,從而保證電梯維護人員能夠根據(jù)說明書加強對電梯關鍵控制元件進行保養(yǎng)、了解其使用壽命,及時更換一些已經(jīng)達到使用壽命的關鍵控制元件。

4 結(jié)語

綜上所述,電梯電氣控制技術是一個復雜的綜合性的系統(tǒng)技術。目前,電梯電氣控制技術處于高速發(fā)展階段,電梯運行的安全性是人們關注的重點。因此,需要保證電梯行業(yè)的各個環(huán)節(jié)能夠有效地配合,安全技術部門、制造商以及安全檢測部門應該加強交流與合作,實現(xiàn)電梯控制技術的快速、健康發(fā)展。

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