防止電梯門在運行中被開啟的門電氣系統(tǒng)的改造
2012-12-31 00:00:00王元德
【摘 要】本文以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例，對電梯在運行中電梯門被人為誤開啟的現(xiàn)象及原因進行分析研究，發(fā)現(xiàn)原電梯門電氣電路存在問題和缺陷；針對不足的，運用電梯關(guān)門后門電動機保持微弱電流產(chǎn)生推力的方式，使電梯在運行中轎門一直處于關(guān)門趨勢，防止電梯轎門在運行中被乘客強行掰開的現(xiàn)象，對原電路進行改造，增設(shè)電梯門電氣保護裝置，從而實現(xiàn)安全保護作用。設(shè)計在多臺電梯中得到應(yīng)用，既適用于早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)的電梯，也適用于新型的VVVF電梯。實踐證明，該裝置運行性能穩(wěn)定、安全可靠。
【關(guān)鍵詞】電梯；門電氣系統(tǒng)；電氣保護裝置；改造
0.前言
電梯作為公共的垂直交通工具，乘坐電梯的人員范圍比較廣，人員比較復(fù)雜，而乘客電梯基本上是無司機運行，因此某些電梯事故與乘客操作不當有很大關(guān)系。例如在等候電梯時習(xí)慣性地拍打電梯按鈕，將上下兩個按鈕同時按亮；電梯在運行中強行掰開電梯門等等；這些都是導(dǎo)致電梯安全事故的主要根源。
《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》第三十二條規(guī)定：電梯應(yīng)當至少每15日進行一次清潔、潤滑、調(diào)整和檢查。維修保養(yǎng)必須由取得許可的安裝、改造、維修單位或者電梯制造單位進行。由此可見，電梯安全的重要性，同時也說明電梯要安全運行，就必須經(jīng)常性地檢查和調(diào)整，找出存在的安全保護缺陷，特別是早期生產(chǎn)安裝的電梯，如果涉及重大安全保護缺陷，就有必要研究和改造完善。
本文以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例，對電梯門電氣系統(tǒng)電路進行研究和改造，防止乘客在電梯運行當中強行掰開轎門，避免重大的安全事故。
1.課題的必要性
城鎮(zhèn)化進程不斷加快，高樓大廈鱗次櫛比，生活在大樓里的現(xiàn)代人，乘坐電梯是每天必不可少的交通工具，電梯的每次升降，承載的不只是一般的物品荷重，更是一個個寶貴的生命。一直以來，電梯事故時有發(fā)生，如按鈕失靈、運行中門突然打開、變速運行、突然停運、轎廂自由墜落等，使不少人深感畏懼。電梯運行安全是用戶、業(yè)主、維修單位、主管部門都密切關(guān)心的問題，如果了解了電梯事故發(fā)生的原因，采取正確的防范措施，很多事故是可以避免的。
電梯事故的種類按發(fā)生事故的系統(tǒng)位置，可分為門系統(tǒng)事故、沖頂或蹲底事故和其他事故。據(jù)統(tǒng)計，各類事故發(fā)生的起數(shù)占電梯事故總起數(shù)的概率分別為：門系統(tǒng)事故占80%左右，沖頂或蹲底事故占15%左右，其他事故占5%左右。門系統(tǒng)事故占電梯事故的比重最大，發(fā)生也最為頻繁。門系統(tǒng)事故主要指發(fā)生在電梯的出入口即廳門、轎門的事故，即乘客出入廳門、轎門時發(fā)生的剪切、擠壓、墜落事故。門系統(tǒng)事故之所以發(fā)生率最高，是由電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點造成的。
2009年8月12日廣州越秀區(qū)精都服裝城發(fā)生一起電梯傷人事故。一個五歲兒童單獨乘坐電梯，在運行中強行掰開轎廂門，因此電梯產(chǎn)生故障而停車。之后兒童企圖逃離轎廂的過程中墜落井道而身亡。這是一臺雙速客梯，這類電梯的轎門機構(gòu)在門關(guān)閉后的自鎖力（傳動比）較小，在轎廂內(nèi)很易掰開轎門。轎門打開后，電梯因故障停車，乘客被困，心里極其恐慌，通常會強行掰開轎門不顧一切地企圖逃離轎廂，給電梯安全運行埋下隱患。本設(shè)計通過加裝安全保護裝置消除安全保護缺陷，使電梯正常運行狀態(tài)下不能輕易掰開轎門，可避免此類安全事故的發(fā)生。
2.技術(shù)分析
從上面這起事故來分析，乘客乘坐電梯時必須遵守一個基本原則：就是電梯在運行中乘客不能隨便去掰動轎門，被困時必須由外界人員施救，而不能自行掰開逃離，否則極可能發(fā)生嚴重事故。這就要求電梯運行中，或因故障停電困人時，乘客也不能自行掰開轎廂門。
為了保證轎門不被乘客在轎內(nèi)打開，有兩種解決方式：一是在轎門機構(gòu)上安裝轎門機械門鎖，但因安裝機械門鎖需要有較大的間隙，才能順利地自動上鎖和開鎖。這就較難滿足電梯運行中轎廂門與層門之間的空間位置要求，造成施工難度較大。二是通過轎門電氣系統(tǒng)來保證電梯在運行中，轎廂門保持緊密關(guān)閉、不被輕易掰開。通過電氣系統(tǒng)控制持續(xù)地給予關(guān)門力，即門電機帶電運行。不過最理想的解決方法是機械鎖和電氣裝置都具備。本課題只研究解決電氣系統(tǒng)保護裝置，加裝機械門鎖作為另一課題研究。
電梯運行門機帶電設(shè)計圖
注：虛線框內(nèi)位設(shè)計增加和更改的線路及元件。
線路圖元件代號說明表
國家標準7588-2003的第8.11.2條規(guī)定：額定速度大于1m/s的電梯在其運行時，開啟轎門的力應(yīng)大于50N。從轎門的關(guān)門過程分析，門電動機傳遞到轎廂門扇水平方向運動的力，在關(guān)閉過程中其傳動比是變化的，在關(guān)閉前20cm內(nèi)，傳動比明顯增大，在關(guān)閉位置傳動比達到最大值。當門扇處于關(guān)閉位置時，只要門電動機施加微弱的力矩，在轎門扇水平方向，就可獲得相當大的關(guān)門力，保持關(guān)門趨勢。在力矩的傳動過程中，其結(jié)構(gòu)因摩擦而產(chǎn)生的機械自鎖反力作用，同時電氣系統(tǒng)的電路上并聯(lián)較小的制動電阻，使直流電動機產(chǎn)生較大的制動作用，兩項共同作用要掰門反轉(zhuǎn)是十分困難的。所以，只要給予門電動機微弱電流，要掰開轎門，就得花很大的持續(xù)的力，就算用猛力也將無濟于事。轎門處于關(guān)門趨勢，門縫密實，無從下手，無從施力，可以說無法在電梯運行中強行開門了。由于門已經(jīng)關(guān)閉，所以門電機只要保持很小的力矩，因此所需的電流微弱，門電動機帶電運行是不會發(fā)生電動機和電氣系統(tǒng)過熱，而造成故障和損壞。
轎門傳動機構(gòu)圖
3.技術(shù)設(shè)計
門機帶電運行電氣系統(tǒng)可分為：
（1）信號檢測和指令邏輯控制。
（2）門機電氣驅(qū)動電路。現(xiàn)以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例未說明。
3.1信號檢測和指令邏輯控制
圖1
電梯起動運行信號，可采集于方向接觸器，或代表運行的運行繼電器，或是曳引機電磁制動器控制回路，或是制動器打開和釋放制動狀態(tài)。在這里同時采集制動器控制回路和制動器可靠釋放制動兩個信號。如圖示，YJ1和YJ2，YJ3都為運行信號檢測繼電器，YJ1和YJ2為吸合接通為運行狀態(tài)，釋放為停車狀態(tài)，這樣繼電器損壞將失去保護功能，采用并聯(lián)雙繼電器來提高可靠性。制動器釋放制動控制線路，設(shè)置檢測開關(guān)SA100和繼電器YJ3。選擇制動器制動時SA100檢測開關(guān)為閉合，制動器打開時SA100檢測開關(guān)為斷開狀態(tài)。這樣線路就有一個自檢功能，線路損壞，轎廂門就一直處于關(guān)門狀態(tài)。
關(guān)門繼電器KA83和開門繼電器KA82為開關(guān)門指令繼電器。如圖示，在電梯運行中關(guān)門繼電器KA83由YJ1、YJ2和YJ3控制，如果其中一只繼電器處于運行不安全狀態(tài)，關(guān)門繼電器就合，發(fā)出關(guān)門指令，并將YJ1、YJ2和YJ3運行信號檢測繼電器的常閉觸點串聯(lián)在開門繼電器回路中，如有不正常狀態(tài)，不會發(fā)出開門指令。若發(fā)生制動器緊急制動時檢測開關(guān)發(fā)生動作，YJ3吸合接通。
上述設(shè)計，只要電梯處于運行狀態(tài)或制動器不能可靠釋放制動器時，就會出持續(xù)關(guān)門指令，使門電機電氣驅(qū)動系統(tǒng)持續(xù)地保持關(guān)門力。
3.2門機電氣驅(qū)動電路
圖2
為使調(diào)速性能更好和增加電阻功率，提高系統(tǒng)可靠性，對調(diào)速驅(qū)動線路進行改進。如圖示，關(guān)門調(diào)速電阻和開門調(diào)門調(diào)速分開為獨立工作，便于開關(guān)門速度的調(diào)整。并增加并聯(lián)制動電阻RD84，既可提高門機動運行的平穩(wěn)性，又可稍微降低減速電阻功耗。當電梯關(guān)好門時，減速行程開關(guān)SA832閉合，并聯(lián)電阻很小，門電動機MD端電壓很低。門電動機較小電流持續(xù)關(guān)門趨勢。另一方面并聯(lián)電阻較小，則對電動機制動作用較大，當掰動轎門使電動機反轉(zhuǎn)，起到很好的制動作用。即是當直流電動機轉(zhuǎn)速變化就產(chǎn)生反電動勢變化，致端電壓變化，因電阻小，則電流變化較大，就產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩變化。電動機發(fā)熱量小，不會產(chǎn)生過熱，只是調(diào)速電阻發(fā)熱較為明顯，若電阻箱容積足夠和有通風(fēng)百葉窗，則是可靠的。
電氣系統(tǒng)工作過程概括為：當電梯關(guān)好門起動運行，制動器控制回路接通，運行檢測電器YJ1、YJ2合，控制器打開，行程開關(guān)SA100斷開，繼電器YJ3釋放。于是運行檢測繼電器就控制關(guān)門繼電器KA83閉合，使門機驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動關(guān)門。由于此時處于關(guān)門二級減速區(qū)域，門電動機端電壓較小，只有微弱電流持續(xù)，使轎門處于關(guān)門趨勢。所以轎內(nèi)乘客是不可能掰開轎門，保證了乘客的安全。
4.改造施工
按此技術(shù)設(shè)計改造了一臺交流雙速病床梯，其線路與圖示相同。兩臺交流調(diào)速客梯，邏輯控制器為PC C器件，改裝原理相同。
功能試驗：電梯不運行，人為動作行程開關(guān)SA100，YJ3回路開路，轎門則持續(xù)關(guān)門。轎門關(guān)閉后，用手掰轎門，即有一股很強的反作用力，無法扒開一點縫隙。
電機的發(fā)熱情況：經(jīng)測試，利用16層16站的電梯，經(jīng)過長達3小時的不間斷頻繁運行，實行頻繁停站后，用紅外線測溫儀測量門電動機、電阻表面溫度不高于60℃，由此說明電機的發(fā)熱狀況是正常的，是安全可靠的。
5.結(jié)束語
這套門機帶電運行保護裝置，可保證電梯在運行中，或制動器故障不能可靠制動的情況下，乘客無法掰開轎門。實現(xiàn)安全保護功能。采用雙繼電器并聯(lián)和故障自檢功能，可有效地防止因電氣系統(tǒng)故障致保護功能失效而電梯繼續(xù)運行的危險，提高了保護功能的可靠性。
【參考文獻】
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[3]電梯制造與安裝安全規(guī)范.GB7588—2003.
[4]特種設(shè)備安全監(jiān)察條例.
