李文滔 何晨曦

摘要：相關(guān)數(shù)據(jù)表明，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故都與電梯門機系統(tǒng)有關(guān)，因此有必要提升電梯維保質(zhì)量。為此，提出了一種較為完善的電梯門機系統(tǒng)故障預測策略，為提高電梯運行安全性提供了保障。

關(guān)鍵詞：電梯門機系統(tǒng);故障智能預測;系統(tǒng)模型

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，高層建筑和公共服務設(shè)施不斷增多，電梯由于具有方便快捷的特性，在人們的日常生活與生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，2018年中國的電梯保有量已經(jīng)達到628萬臺，2019年全年電梯生產(chǎn)量達到了117.3萬臺，保有量突破700萬臺，目前我國電梯保有量和年生產(chǎn)量均為世界第一，并將繼續(xù)保持這一領(lǐng)先趨勢[1]。電梯是機電一體化產(chǎn)品，其主要部件和系統(tǒng)在使用過程中會出現(xiàn)性能衰退的問題。電梯正常工作時，電梯門系統(tǒng)由于頻繁執(zhí)行開關(guān)門動作，成為了電梯系統(tǒng)中老化速度最快的部分。電梯門系統(tǒng)老化會影響電梯的正常開關(guān)門，甚至導致電梯出現(xiàn)故障，引發(fā)安全事故。電梯門系統(tǒng)老化形式有以下幾種：門機電路熔斷器松動導致其接觸不良或熔斷，傳動皮帶打滑，轎門開門限位開關(guān)損壞，開門繼電器故障，開關(guān)門按鍵故障，安全觸板或光幕故障，電梯層/轎門聯(lián)鎖開關(guān)故障等[2]。

目前，確保電梯安全運行主要依賴于傳統(tǒng)的電梯維保與檢驗，如定期維保和市場監(jiān)督管理局的檢驗。電梯門機系統(tǒng)故障智能預測模式是將以往電梯發(fā)生故障后才進行檢修的模式轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)監(jiān)測和預測模式，為實現(xiàn)電梯按需維保提供保障，可以降低事故發(fā)生概率，節(jié)約維保的人力、物力資源，延長電梯使用壽命[3]。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故都與電梯門機系統(tǒng)有關(guān)[4]。門機作為電梯門系統(tǒng)的核心組成部分，應研究影響電梯門機系統(tǒng)性能退化的相關(guān)因素，通過分析相關(guān)模型，從而對電梯門機故障和電梯門機使用壽命進行預測，以減少不必要的維保資源浪費，實現(xiàn)預測性維保服務和按需維保目標。

1 門機系統(tǒng)智能預測的相關(guān)研究進展

國外學者在20世紀80年代就已經(jīng)開始對電梯門機故障診斷系統(tǒng)進行研究。早在20年前，美國學者Lee等人就已將智能維護思想引入電梯門機的研究領(lǐng)域[5]。在歐美等國家和地區(qū)，電梯生產(chǎn)公司廣泛關(guān)注智能維護系統(tǒng)的研究，并申請了一系列電梯門機智能維護系統(tǒng)的專利。相較于國外，我國對于電梯門機的研究起步較晚，主要研究內(nèi)容包括電梯門機控制理論、電梯門機故障原因、電梯門機系統(tǒng)遠程網(wǎng)絡監(jiān)控技術(shù)[6]、電梯門機運行狀態(tài)等[7]。隨著我國電梯市場需求量越來越大，我國需加強對電梯門機系統(tǒng)的性能退化、壽命預測和智能維護方面的研究。

2 門機故障智能預測系統(tǒng)策略研究

門機是使轎門和層門開啟或關(guān)閉的裝置，包括機械和電氣部分，因此電梯門機系統(tǒng)包括門機機械系統(tǒng)和門機電氣控制系統(tǒng)[8]。目前，國內(nèi)大部分學者都沒有將電梯門機放在機電一體化系統(tǒng)范疇中進行研究，只是單獨研究了門機的機械系統(tǒng)部分或電氣控制系統(tǒng)部分，因此門機故障智能預測系統(tǒng)的相關(guān)研究仍存在一定局限性。相關(guān)研究表明，電梯門機故障主要包括機械故障與電氣故障，當電梯門機發(fā)生故障時，可能是機械部分發(fā)生故障或者電氣部分發(fā)生故障，也有可能是機械、電氣部分同時發(fā)生故障。本文根據(jù)電梯門機系統(tǒng)的機械運動模型、電梯門電機模型、電梯門回路及安全回路的電氣元件工作狀態(tài)與壽命預測模型，構(gòu)建電梯門機系統(tǒng)新的機電一體耦合模型，實現(xiàn)智能預測功能。

機械運動模型包括電梯門機在正常工作發(fā)生堵轉(zhuǎn)的故障模型和電梯門機系統(tǒng)機械磨損的壽命預測模型。電梯門機在正常工作發(fā)生堵轉(zhuǎn)的故障模型，主要通過分析電梯關(guān)門的速度曲線來判斷，如果電梯正常運行中發(fā)生夾人或夾物堵轉(zhuǎn)故障，電梯門機的某些參數(shù)就會產(chǎn)生相應變化，電梯門機運行曲線的速度參數(shù)以及電梯門機的電流參數(shù)會發(fā)生改變，利用相關(guān)檢測和分析手段，及時預測和預警，防止電梯出現(xiàn)事故。電梯門機系統(tǒng)機械磨損的壽命預測模型，主要通過分析門機導向裝置、強迫關(guān)門裝置、層/轎門連鎖裝置等的運行參數(shù)，預測相關(guān)部件磨損及失效的時間，及時發(fā)出維保及更換相關(guān)零部件的信息[9]。

電梯門電機模型包括電梯門電機運行模型和門機壽命預測模型。電梯門電機運行模型主要將門電機與門機機械模型進行耦合，分析電機電流、速度與電梯門機故障的關(guān)系。電梯門機壽命預測模型主要從人為操作失誤、負載電流短時間急劇變化引起電機繞組損壞、轉(zhuǎn)速波動引起機械連接件產(chǎn)生疲勞老化、過熱負荷及溫度波動使絕緣材料損壞、門電機工作的環(huán)境條件等方面對電梯門機故障進行預測[10]。

電梯門回路及安全回路的電氣元件工作狀態(tài)與壽命預測模型主要是研究門回路、安全回路中熔斷器與開關(guān)門繼電器的工作狀態(tài)與電梯門故障的關(guān)系及其壽命預測[11]。

該策略采取的研究方法是通過增加相應的檢測手段，將3個主要的電梯門機系統(tǒng)模型進行耦合研究，形成電梯門機故障智能預測系統(tǒng)模型?；谏鲜鲩T機系統(tǒng)模型的設(shè)計，該系統(tǒng)可科學有效地收集相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對電信號及機械信號的統(tǒng)計和處理，結(jié)合電梯故障專家?guī)斓南嚓P(guān)資料，分析相關(guān)信號與電梯門機故障的關(guān)系，構(gòu)建新型門機故障智能分析系統(tǒng)[12]。該系統(tǒng)將門機系統(tǒng)模型產(chǎn)生的各種信號與電梯專家?guī)煜嘟Y(jié)合進行分析，厘清電梯門機系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)與電梯故障的關(guān)系，實現(xiàn)電梯門機故障的智能預測，從而服務于電梯維保，減少電梯發(fā)生事故的概率。該系統(tǒng)能了解更多更全面的電梯門機故障信息，有助于我們更加直觀和有效地監(jiān)測電梯門機系統(tǒng)的運行狀態(tài)，預測其使用壽命，構(gòu)建電梯門機系統(tǒng)遠程智能監(jiān)控與預報網(wǎng)絡，有助于提升電梯門機故障智能預測系統(tǒng)的預測精度，提高電梯安全運行的可靠性。

3 結(jié)語

電梯作為機電一體化程度較高的設(shè)備，其安全運行依賴于高質(zhì)量的維護保養(yǎng)，電梯定期維保雖然能夠發(fā)現(xiàn)和解決大部分門機系統(tǒng)方面的機械故障，但不能實時監(jiān)測電梯門機系統(tǒng)運行狀態(tài)。為此，本文提出了一種電梯門機故障智能預測策略，能夠?qū)崟r監(jiān)測電梯門機的運行狀態(tài)并實現(xiàn)電梯門機故障預測功能，降低電梯門機發(fā)生故障的概率，提高電梯運行的安全性。

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收稿日期：2020-05-09

作者簡介：李文滔（1987—），男，湖南邵陽人，碩士，講師，從事電梯安裝、調(diào)試與維護相關(guān)教育及科研工作。