浅论电梯电气控制发展

谢辉

(广东省特钟设备检测研究院珠海检测院,广东珠海 528251)

浅论电梯电气控制发展

谢辉

(广东省特钟设备检测研究院珠海检测院,广东珠海 528251)

电梯电气控制技术是协调电梯各个系统配合工作的指挥中心,其功能的差异直接影响着电梯运行的安全性、可靠性。随着微电子技术的不断发展,电梯控制系统的性能、结构更多的多样化,但是也有一些不利因素影响着电梯电气控制技术的快速发展。本文将主要围绕电梯电气控制发展展开论述。

电梯 电气控制技术 特点 故障分析

随着社会和经济的发展与进步,电梯电气控制技术越发受到人们的普遍关注。如何保证电梯安全稳定运行是电梯设计者关注的共同问题。下面,将对电梯安全电气控制系统控制特点、电梯电气控制系统常见故障分析和改进措施进行详细阐述。

1 电梯安全电气控制系统控制特点

1.1 电梯安全回路控制

随着安全技术的不断发展,电梯电气控制技术也随之提高。关键安全控制点设置的安全触点以及安全电路是电气安全回路的重要组成部分,电气安全回路可以通过硬件连接的方式对电梯驱动装置主控电器进行直接控制,所以,电气安全回路控制是电梯安全电气控制的重点内容。这种安全电路结构能够有效地避免其受到电磁的干扰,也能够降低微电路软件程序错误对电梯的关键安全控制环节构成的威胁,从而提高电梯关键安全控制体系的可靠性以及安全性。

1.2 电梯安全回路控制的控制重点

在控制连接电气安全回路中的驱动装置主控电器时,一般采用直接连接的方式。在设计电梯控制电气结构过程中,有时在设计一些程序软件时采用间接连接的方式。如果在受到意外因影响时采用间接连接方式,则会带来严重的损失。比如,在设计电气安全回路中的门锁触点时,过分地相信微程序工作的可靠性,没有全面考虑到如果电气安全回路控制点操作失误带来的损失,通过程序控制器使门锁触点对驱动装置主控电器进行间接控制。对驱动装置、限位器装置以及制动器控制电器等关键控制电器的故障进行有效地防护也是电梯安全控制的一个重点内容。为了保证电气控制的安全性,需要对驱动装置、制动器控制电器以及限位器装置的工作状况进行有效的监控和管理。

2 电梯电气控制系统常见故障分析

2.1 电梯电气控制系统常见故障

站在电梯发生故障的范围的角度上分析,主要表现在以下几个方面:一是门动系统故障。门动系统故障产生的原因是由于各种门机系统故障以及电气元件的触点接触不良。另外,元件质量、维修保养质量以及安装调整质量不合格都会导致门动系统出现故障;二是电器的各类安全开关以及触点出现故障。安全回路的故障主要分为事实性故障和错误动作故障两种类型;三是指令召唤按钮和各种信号灯出现故障;四是机房内继电器以及接触器出现故障。站在电梯故障的性质的角度上分析,其故障主要包括短路故障以及断路故障两方面:首先,出现断路故障是应该接通的电路不通造成的,出现断路导致元件无法正常工作,电梯被迫停车,并且信号无法给出正确的指示。引发断路故障的原因体现在五个方面:第一,由于电器元件或是组件的引入引出线的压紧螺母不牢固;第二,安全回路中的连接点元件接触不良或是虚焊引发故障;第三,继电器或者是接触器的接点已经被烧毁,接点的表面出现氧化层,导致接点处接触不良;第四,在接通或者是断开接点的簧片时,电弧加热、冷却之后失去了弹力,导致接点处的接触压力不够,出现接触不良的问题;第五,继电器或者是接触器吸合或断开时,出现抖动导致接触点接触不良。其次,引发短路故障是由于受到各种因素的影响,导致不应该被接通的电路被接通,或者是接通之后电路中的电阻非常小。出现短路故障时,电气控制系统的执行程序会非常混乱,可能由于失去控制导致无法执行停车指令。引发短路故障的原因具体体现在以下三个方面:一是由于方向接触器或者是继电器的机械与电子联锁失去效用,导致方向接触器或是继电器的抢动作出现短路;二是在接通或者是断开接触器主触点的过程中产生了巨大的电弧,促使电器周围的介质电器元件的介质被击穿,从而出现短路故障;三是电器元件的绝缘材料已经被损坏、老化、失效,或者是受到外界导电材料的入侵影响导致电器元件的绝缘材料被破坏,从而引发短路故障。

2.2 电梯电气控制系统常见故障检测和解决措施

在判断电气控制系统的故障时,一般是根据电梯控制原理进行判断,因此,必须全面掌握电气控制系统在电梯运行过程中各个环节的工作原理,才能迅速地排除各种系统故障,综合分析各个电器组件之间的控制管理、各个电器组件、方向接触器以及继电器与触点之间的作用,然后再根据电气控制系统故障的具体情况准确地判断系统故障出现的原因,从而及时制定有效的措施进行处理。当电梯出现故障时,可以采用以下两种方法进行检测:首先,短路的故障检查方法。如果是电源间出现短路故障,则会产生非常大的电流,能够将熔断器熔体烧毁,这种情况比较容易发现,因此,在分析电路时就可以排除这个故障。如果是出现局部电路短路现象,即接触点粘合时,开关联想无法释放,这时不会产生很大的电流,并且熔断器完好无损,此时出现故障可能是由于电梯失控或者是某个继电器无法释放,因此,需要根据有关的继电器分段来断开,依次排除故障。其次,断路故障的检查方法。断路故障一般是由接点不牢固、开光和接触点接触不良、断线或者是电器元件被损坏等造成的,可以利用万用表检查断路故障。在使用万用表检查电器故障时,可以利用电阻档以及电压档进行检测。当使用电阻档检测故障时,需要将电源断开,然后再根据通过电路原理图进行测量,根据得到的检测数据分析故障点。当使用电压档检测故障时,需要接通电源,按照电路原理图测量电压,根据检测出的电压值找出故障点、分析故障产生的原因。采用短路的方法检查故障时,可以参照电梯的控制原理图,对可能出现的故障触点、开关等进行短接,短接之后,如果故障消除了,则说明故障出现在这部分,这样可以缩小检查范围,准确地找到故障点。

3 电梯电气控制的影响因素

3.1 安全电器

在电梯的关键安全控制部分一般都设置了电气安全装置,对其实施严格控制,电气安全装置是由电气部件组成的,电气部件需要符合规定的安全触点或者安全电路标准和要求。目前,对于集中串联电气安全装置的电气安全回路方面,国内普遍利用控制电梯驱动主机供电的设备。其中一个较为突出的问题是在设计电梯电气安全回路中的继控制电器时,经常忽视了安全规范要求。安全规范明确规定,电气安全装置应该对控制电梯驱动主机供电的机械设备有着直接作用,需要坚持避免出现非功率的中继控制现象的原则,因为有非功率原因的电气安全回路中继控制与安全规范的原则是不相符的。同时,为了充分地保证电气安全回路的基本判断能力不能低于安全触点以及安全电路的判断能力,如果电气安全回路的分断能力与最大控制与控制电梯驱动主机供电的设备的具体控制要求不相符,则应该采用中继控制方式;此时中继控制电器的分断能力高于电气安全回路的最大分断能力。在使用中继控制电器对电梯驱动主机进行间接控制时,应该将其看作是对电梯的驱动主机启动以及停止的设备实施直接控制。因此,需要保证中继控制电器具有定时检测故障、失效保护等功能。在进行某些设计时,经常出现故障定时检测不定时、没有对失效保护环节进行有效设置等问题。良好的机械设备和电气常规设计是电梯遵守安全规范的重要前提,但是有的设计没有考虑到电梯电气安全回路的中继控制电器控制对象的实际电气参数。在选择电气安全回路的中继控制电器元件时,在采用普通中继电器控制直流电路时存在选型不当的问题,比较常见的错误是在将交直流两用继电器当作是电气安全回路的中继控制电器时,没有充分考虑到电气安全回路中的继电器的直流负载控制的电路技术参数这个因素。另外,需要注意:在一般情况下,控制电阻性负载时的额定值等于控制电器元件的额定值对于电梯电气安全回路中的中继控制而言,其相应的控制能力有所降低,因此,无法避免不出现电器触点持续拉弧、烧熔或者粘连等问题。对于电气安全回路中的中继控制这类电路,容易引发电气安全回路失效的危险。近几年,交流变频技术在电梯发展领域得到了广泛的推广和应用,在电梯主拖动等方面引进了交流变频技术,但是在选择控制电器方面出现了一些问题,其中比较常见的是选择变频器和电动机之间的接触器的类型。考虑到电梯交流变频控制的实际需求,大部分设计者习惯在变频器与电动机之间增设接触器。这种设计在选择接触器的类型时严格按照交流工频的具体条件确定,没有认识到变频器输出的电流是交流工频至低频直至直流的一种变流特性。由于工频交流接触器不具备准确分断直流电流的分断能力,因此,在设计变频器输出的电流是低频交流以及直流时,在接触器的分断接触点之间会产生严重的拉弧,从而带来无法分断甚至烧毁的严重后果。根据有关的安全规范明的具体要求,如果在变频器输出在停车期间无法关断电流时,检测监控装置则会发出接触器分断电路的指令,这充分说明在设计变频器低频输出时,无法及时关断电路。从而对变频拖动的电梯在减速以及再平层状态的控制产生了很大的不利影响。

3.2 安全电路

根据安全规范的具体要求,安全电路主要是由常规元件和含有电子元件两个部分组成,需要对安全回路的安全故障进行合理评价。在分析故障时,需要分析涉及到哪些故障,可以参照GB7588-2003附录H中所展示的故障资料进行分析,将这些安全故障分别输入到评价流程图中,达到“可接受”标准的设计认为是合格的。对于含有电气元件的安全回路,需要进一步进行规定的型式试验,只有合格才算通过。目前,国内还无法对安全电路的故障评级分析环节进行有效控制,将计算机软件看作是安全电路中的重要组成部分是未来电梯控制技术发展的主要趋势;根据GB7588标准中的相关知识可知,软件(程序)不是安全电路的组成部分。

3.3 安全寿命

电气控制系统是一个动作非常复杂、频繁的系统,在电梯运行时,主控电器、安全回路的中继电器以及门控制电器等关键控制元器件都参与到每一个工作循环中,一部电梯每年工作循环次数高达几万次甚至是上百万次,如此频发的动作对电气控制元件的使用寿命产生了严重的影响。如果电梯的电气控制元件已经达到使用寿命却仍旧是运行,这样则会对电梯的安全运行产生威胁,因此,及时更换电气控制元件能够有效地保证电梯的安全运行。目前,国内的电器元件的使用寿命在几十万到上百万次的范围内,因此,电梯制造商需要在随机的使用说明书中明确表示电梯的关键控制电器元件的实际使用寿命,从而保证电梯维护人员能够根据说明书加强对电梯关键控制元件进行保养、了解其使用寿命,及时更换一些已经达到使用寿命的关键控制元件。

4 结语

综上所述,电梯电气控制技术是一个复杂的综合性的系统技术。目前,电梯电气控制技术处于高速发展阶段,电梯运行的安全性是人们关注的重点。因此,需要保证电梯行业的各个环节能够有效地配合,安全技术部门、制造商以及安全检测部门应该加强交流与合作,实现电梯控制技术的快速、健康发展。

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