電梯安全回路失效分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)

黃 華

（來賓市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，廣西 來賓546100）

電梯是在工廠和高層建筑中比較常見的設(shè)備，用于運(yùn)輸貨物和人員。隨著科技的發(fā)展，電梯產(chǎn)品所融入的附加功能（比如：刷卡系統(tǒng)、停電自動(dòng)平層救援裝置等）也不斷增多，電梯安全回路系統(tǒng)也變得更加復(fù)雜。電路元件增多也會(huì)增加電梯運(yùn)行故障的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)電梯安全回路進(jìn)行必要的監(jiān)控，會(huì)提高電梯運(yùn)行的安全性。

1 電梯安全回路構(gòu)成及作用

電梯安全回路（如圖1）也被稱之為保護(hù)線路，包括開關(guān)、繼電器、觸點(diǎn)等一系列裝置串聯(lián)而成。安全回路導(dǎo)通，電梯才能運(yùn)行。安全回路主要包括以下安全保護(hù)裝置：

（1）上行超速保護(hù)開關(guān)，電梯向上運(yùn)行超速時(shí)開關(guān)動(dòng)作，斷開安全回路，制停電梯實(shí)現(xiàn)保護(hù)；

（2）限速器開關(guān)，如果電梯出現(xiàn)超速運(yùn)行的情況，限速器的離心錘觸發(fā)電氣開關(guān)動(dòng)作，在斷開開關(guān)時(shí)安全回路斷開，抱閘閉合，電梯停止繼續(xù)下行或上行；

（3）安全鉗開關(guān)，當(dāng)安全鉗動(dòng)作機(jī)械制停轎廂的同時(shí)，安全鉗開關(guān)斷開，安全回路斷開，電梯停止運(yùn)行；

（4）緊急出口開關(guān)，是設(shè)置在轎廂頂部的安全窗或者轎廂側(cè)面的安全門上，緊急出口啟動(dòng)時(shí)，會(huì)打開緊急出口斷開，也就是繼電器失效，這時(shí)的電梯會(huì)停止運(yùn)行；

（5）緊急停止開關(guān)，在電梯出現(xiàn)意外故障、失控時(shí)，手動(dòng)按下急停開關(guān)，能夠緊急停止電梯運(yùn)行；

（6）極限開關(guān)，如果電梯運(yùn)行到行程上端或下端未能正常停止，轎廂撞弓會(huì)觸碰極限開關(guān)，安全回路斷開，電梯停止。極限開關(guān)動(dòng)作后，電梯不能自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行[1]；

（7）張緊輪輪開關(guān)，當(dāng)限速器鋼絲繩斷裂或者過分伸長(zhǎng)時(shí)，張緊輪開關(guān)動(dòng)作，安全回路斷開導(dǎo)致電梯停止運(yùn)行；

（8）緩沖器開關(guān)，當(dāng)轎廂蹲底或者沖頂時(shí)轎廂下梁或者對(duì)重觸碰緩沖器開關(guān)動(dòng)作，安全回路斷開，電梯停止；

（9）門鎖開關(guān)，層門及轎門關(guān)門到位，機(jī)械鎖鉤嚙合達(dá)到至少7 mm時(shí)，門鎖開關(guān)接通，電梯才可以運(yùn)行。

由此可見，各個(gè)安全部件對(duì)整個(gè)電梯運(yùn)行起到了保護(hù)作用。在安全回路運(yùn)行過程中，其內(nèi)部任何一個(gè)裝置、部位出現(xiàn)故障問題都會(huì)造成安全回路繼電器斷開，快速控制電梯制動(dòng)。所以，安全回路在電梯運(yùn)行過程中有著極其重要的作用。通常電梯回路中包含的安全裝置越多，其安全回路等級(jí)就越高，同時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得愈加復(fù)雜，并且故障率也隨著元件的增加而遞增?；芈穲D如圖1所示。

圖1 一種電梯安全回路圖

2 安全回路失效分析

從多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，安全回路失效原因主要為：

（1）安全開關(guān)故障。安全回路中的安全保護(hù)裝置觸點(diǎn)銹蝕粘連，導(dǎo)致安全開關(guān)機(jī)械裝置動(dòng)作但觸點(diǎn)未斷開，從而造成安全回路形成一直保持接通的狀態(tài)。因?yàn)殡娞莸卓尤菀诐B水積水，潮濕的環(huán)境容易導(dǎo)致安全開關(guān)銹蝕失效，所以底坑的急停開關(guān)、極限開關(guān)、緩沖器開關(guān)、張緊輪開關(guān)故障失效比較常見，這類故障雖然不會(huì)影響電梯的正常運(yùn)行，但是埋下了安全隱患[2]。

（2）人為因素導(dǎo)致的安全回路失效。由于安全回路中某安全裝置故障斷路，人為將安全開關(guān)短接，使其保持接通。因?yàn)殡娞莸膶娱T以及轎門經(jīng)常打開和關(guān)閉，開關(guān)容易出現(xiàn)故障，人為短接門鎖開關(guān)回路造成的安全回路失效比較常見。短接門鎖開關(guān)會(huì)造成電梯在門在打開狀態(tài)下運(yùn)行，極其容易導(dǎo)致剪切事故。最為危險(xiǎn)的是人為將安全回路的所有開關(guān)短接，即把整個(gè)電梯安全回路短接，導(dǎo)致各個(gè)安全開關(guān)都失效，電梯失去了電氣安全保護(hù)。另外，施工單位未嚴(yán)格按照?qǐng)D紙接線或者電梯制造單位設(shè)計(jì)缺陷原因也會(huì)導(dǎo)致安全回路失效。

圖2為接線有缺陷的安全回路。圖中KRJ為快車熱保護(hù)繼電器，MRJ為慢車熱保護(hù)繼電器，AK為轎廂急停開關(guān)，DTK為轎頂急停開關(guān)，CK為安全窗開關(guān)，QK為安全鉗開關(guān)，ZXK為張緊輪開關(guān)，BCL為盤車輪開關(guān)，JSQ上行超速保護(hù)開關(guān)，XSK1、XSK2為限速器開關(guān)，KTK為底坑急停開關(guān)，XWJ為相序繼電器，SC為上行主接觸器，XC為下行主接觸器，MC為慢車主接觸器，KC為快車主接觸器，LB為抱閘線圈，MSJ、MSJ1為門鎖繼電器，YJ為安全繼電器，1MSK、2MSK、n-1MSK、nMSK、QMK 為層門和轎門電氣聯(lián)鎖觸點(diǎn)。施工人員未將A25端子按照廠家電氣系統(tǒng)原理圖與接地端子PE連接；門鎖繼電器MSJ和MSJ1的線圈兩端未按照廠家電氣系統(tǒng)原理圖并聯(lián)續(xù)流二極管。由于A25端子未接地（PE）保護(hù)，當(dāng)A16端子線路發(fā)生第一次對(duì)地短接故障時(shí)，110VDC電源回路不會(huì)構(gòu)成短路大電流，自動(dòng)斷路裝置不能切除故障回路電源；在這種情況下，如果A16端子至A30端子之間的線路發(fā)生二次對(duì)地短接故障，其相關(guān)門鎖觸點(diǎn)便相當(dāng)于被短接，當(dāng)A14端子至A30端子之間的線路發(fā)生二次對(duì)地短接故障時(shí)，相當(dāng)于所有門鎖觸點(diǎn)被短接，安全回路失效，門鎖繼電器MSJ和MSJ1吸合，電梯可以開門運(yùn)行，造成事故。

圖2 有缺陷的安全回路

3 防止電梯安全回路失效的設(shè)計(jì)

對(duì)安全開關(guān)缺乏日常檢查，是導(dǎo)致觸點(diǎn)銹蝕粘連失效的主要原因之一。按照《特種設(shè)備安全法》以及《電梯維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則》的要求，維保人員應(yīng)每十五天對(duì)電梯進(jìn)行一次維護(hù)保養(yǎng)。如果電梯相關(guān)單位建立相關(guān)管理制度，加強(qiáng)對(duì)安全回路保護(hù)裝置檢查的，可大大降低安全保護(hù)裝置的銹蝕失效。

在主板設(shè)計(jì)中增加電阻值檢測(cè)裝置，對(duì)安全回路中的各個(gè)安全保護(hù)裝置的進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安全回路中的電阻值，將監(jiān)測(cè)的電阻值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，判斷安全回路是否失效，進(jìn)而控制電梯運(yùn)行。監(jiān)測(cè)控制原理圖如圖3所示。如果監(jiān)測(cè)到電阻值與設(shè)計(jì)值相符或者在允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，才能夠認(rèn)為安全回路為有效通路，并由控制主板控制繼電器吸合控制電梯運(yùn)行。如果安全回路在出現(xiàn)了短接情況或開關(guān)問題，其監(jiān)測(cè)電阻值為零或無窮大，則偏離了設(shè)計(jì)值，也就是證明安全回路出現(xiàn)了故障問題，繼電器無法正常動(dòng)作閉合，電梯就會(huì)停止運(yùn)行。這種方法能夠?qū)φ麄€(gè)回路或某一個(gè)安全開關(guān)出現(xiàn)短接狀況時(shí)進(jìn)行快速反應(yīng)，再加上主板和安全回路相連接，可以直接控制繼電器，降低安全觸點(diǎn)發(fā)生粘連導(dǎo)致事故的概率，也能夠防止人為因素導(dǎo)致安全回路短路失效等問題，從而提高安全性。

圖3 安全回路電阻監(jiān)測(cè)控制工作原理圖

引入計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全回路失效故障保護(hù)。將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與整個(gè)安全回路系統(tǒng)相連接，通過計(jì)算機(jī)接口進(jìn)行編程輸入，在電腦串行通訊接口中串入安全回路的保護(hù)裝置，使每個(gè)安全保護(hù)裝置都有一個(gè)地址編碼，這樣通過計(jì)算機(jī)即可實(shí)時(shí)顯示各個(gè)安全裝置的運(yùn)行信息，也就是實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控形式，如果安全回路的安全開關(guān)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出故障警報(bào)，電梯停止運(yùn)行。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展，在用電梯數(shù)量不斷增加。群眾越來越來越關(guān)心電梯的安全問題。因?yàn)榘踩芈纷鳛殡娞菘刂葡到y(tǒng)的重要組成部分，故障失效會(huì)導(dǎo)致電梯發(fā)生事故，所以有必要對(duì)安全回路進(jìn)行深入研究。提高安全回路可靠性，也能提高電梯運(yùn)行系數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

[2]鄧彥國(guó)，劉 金.電梯故障分析[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)2012（5）：47-49.