基于工況模擬法的自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能檢驗(yàn)

黃娟麗

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建福州，350008）

0 引言

近年來，自動(dòng)扶梯逆轉(zhuǎn)事故屢次發(fā)生，深圳地鐵自動(dòng)扶梯和香港飛天梯逆轉(zhuǎn)事故給我們帶來了深刻的教訓(xùn)。為保障自動(dòng)扶梯的運(yùn)行安全，對(duì)于自動(dòng)扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能的檢驗(yàn)是十分關(guān)鍵和必要的。

雖然GB16899—2011《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范》對(duì)自動(dòng)扶梯的非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能作出了詳細(xì)的要求，但并沒有給出檢驗(yàn)方法 ；TSG T 7005—2012《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道》也只是要求施工單位或維保單位按制造廠提供的方法進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)觀察確認(rèn)。然而，制造廠提供的檢驗(yàn)方法多種多樣，有些在實(shí)際檢測(cè)中往往難以應(yīng)用，更有甚者存在明顯漏洞[1]。

目前現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)常用的幾種檢測(cè)方法[2]：（1）人為動(dòng)作逆轉(zhuǎn)電氣開關(guān)，用鑰匙啟動(dòng)扶梯，觀察扶梯是否能運(yùn)行；（2）人為拆除傳感器信號(hào)線，用鑰匙啟動(dòng)扶梯，觀察扶梯是否能運(yùn)行；（3）人為拆除電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源線，用鑰匙啟動(dòng)扶梯上行，然后反向盤車，觀察扶梯控制系統(tǒng)是否能自動(dòng)保護(hù)；（4）更換電機(jī)接線相序，用鑰匙啟動(dòng)扶梯上行，觀察自動(dòng)扶梯是否能斷電保護(hù)。（5）主回路串接空氣開關(guān)法，把空氣開關(guān)串接在電機(jī)和控制柜之間，啟動(dòng)扶梯向上運(yùn)行，待扶梯進(jìn)入正常速度后，切斷空氣開關(guān)，觀察扶梯控制系統(tǒng)是否能自動(dòng)保護(hù)，切斷扶梯動(dòng)力電源。然而上述五種檢驗(yàn)方法都存在著一定的局限性和漏洞，可能導(dǎo)致誤判。由于檢驗(yàn)方法的不通用，不準(zhǔn)確、不能定量檢驗(yàn)，自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能的檢驗(yàn)一直是業(yè)界一個(gè)難題。

1 工況模擬法基本原理

工況模擬法是用自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀進(jìn)行檢驗(yàn)的一種創(chuàng)新性檢驗(yàn)方法[3]，原理如圖1所示，在控制柜與電機(jī)之間串接一個(gè)儀器，根據(jù)自動(dòng)扶梯電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式選擇相應(yīng)接線方式，用鑰匙開關(guān)啟動(dòng)自動(dòng)扶梯空載向上運(yùn)行，待扶梯進(jìn)入正常速度后，操作儀器，使得扶梯出現(xiàn)意外逆轉(zhuǎn)的工況，觀察扶梯是否會(huì)自動(dòng)保護(hù)，切斷動(dòng)力電源，并通過測(cè)試傳感器把逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)的扶梯運(yùn)行速度記錄下來，達(dá)到定量檢測(cè)的目的。

圖1 工況模擬法的原理圖

2 自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀的組成

自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀如圖2所示，由操作器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、觸發(fā)器等四個(gè)部件及其他附件組成。操作器是顯示及操作控制裝置，所有的控制、觀測(cè)以及操作都在操作器上面進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)器是直接驅(qū)動(dòng)自動(dòng)扶梯電機(jī)的裝置，通過連接線（輸入線、輸出線）與電機(jī)相連接。傳感器用于測(cè)量梯級(jí)的速度，它和金屬固定支架組成數(shù)據(jù)采樣裝置，通過數(shù)據(jù)線與操作器相連接。觸發(fā)器按壓自動(dòng)扶梯出入口的緊急停止按鈕，可以使得自動(dòng)扶梯在制動(dòng)的瞬間給出檢測(cè)信號(hào)，免除測(cè)量上的時(shí)間誤差。各部件之間的連接線一共有五根，分別是輸入線、輸出線、信號(hào)線、傳感器數(shù)據(jù)線、觸發(fā)信號(hào)線。

圖2 自動(dòng)扶梯綜合檢測(cè)儀的組成

3 “工況模擬法”與目前常用方法檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

采用工況模擬法對(duì)某自動(dòng)扶梯進(jìn)行非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能檢驗(yàn)，該自動(dòng)扶梯是利用傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)的。首先通過圖紙和現(xiàn)場(chǎng)觀察，確定該自動(dòng)扶梯采用星—三角啟動(dòng)方式，控制柜接線排上面，到電動(dòng)機(jī)的進(jìn)線有六根，以U1、V1、W1、U2、V2、W2標(biāo)識(shí)，將此六根線從控制柜接線排上拆除，注意不能混淆了不同標(biāo)識(shí)的線。將輸出線的一端插在驅(qū)動(dòng)器后面的其中一個(gè)OUTPUT插口，另外一端帶有六個(gè)線夾，找出其中紅色的三個(gè)線夾，其標(biāo)識(shí)為U1、V1、W1，分別對(duì)應(yīng)夾住上面剛剛拆除的其中三根標(biāo)識(shí)為U1、V1、W1的電動(dòng)機(jī)進(jìn)線（不可顛倒順序）；另外三根標(biāo)識(shí)為U2、V2、W2的電動(dòng)機(jī)進(jìn)線可以將其通過銅線短接在一起（形成星形接法）。在控制柜接線排上面，前面步驟已經(jīng)拆除電動(dòng)機(jī)的六根進(jìn)線，U1、V1、W1三個(gè)端子是空置的，將驅(qū)動(dòng)器輸入線的一端接到上面，旋緊螺栓并檢查是否堅(jiān)固，另一端插到驅(qū)動(dòng)器后面的INPUT插口，具體接線方式如圖3所示。

圖3 星—三角啟動(dòng)方式的自動(dòng)扶梯接線方式

在操作器上按下“上行”按鈕，啟動(dòng)鑰匙開關(guān)使自動(dòng)扶梯向上運(yùn)行，進(jìn)入逆轉(zhuǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示界面，按下“逆轉(zhuǎn)”按鈕，自動(dòng)扶梯在儀器驅(qū)動(dòng)下慢慢減速，減速至零速，保護(hù)裝置仍未動(dòng)作，扶梯在儀器驅(qū)動(dòng)下逆轉(zhuǎn)向下加速運(yùn)行，儀器在扶梯的反向運(yùn)行速度達(dá)到1.4倍名義速度時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)的電源。該自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能失效，如圖4所示。

經(jīng)分析，該自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能是依靠軟件對(duì)傳感器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，扶梯發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)，其實(shí)際運(yùn)行曲線應(yīng)如圖6所示，但由于欠速保護(hù)閾值設(shè)置太低，扶梯發(fā)生意外逆轉(zhuǎn)時(shí)，扶梯PLC監(jiān)控到的扶梯運(yùn)行曲線，如圖7所示，誤以為扶梯正常，從而導(dǎo)致逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能失效。調(diào)整參數(shù)后，逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能恢復(fù)，如圖5所示。同型號(hào)或批次的扶梯很可能存在系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。需更改PLC軟件，或者重新調(diào)整參數(shù)，也可以借助儀器顯示來設(shè)定參數(shù)。

圖4 調(diào)整前，逆轉(zhuǎn)保護(hù)失效

圖5 調(diào)整后，逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能恢復(fù)

圖6 扶梯實(shí)際運(yùn)行曲線

圖7 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)扶梯運(yùn)行曲線

采用目前常用的檢驗(yàn)方法：人為拆除傳感器接線，扶梯運(yùn)行曲線如圖8所示，扶梯不能啟動(dòng)，無法發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，從而導(dǎo)致誤判。

圖8 拆除傳感器后扶梯運(yùn)行曲線

4 工況模擬法的檢驗(yàn)結(jié)果分析

2016年至2017年，福州地區(qū)使用工況模擬法進(jìn)行檢驗(yàn)，覆蓋了：8個(gè)品牌，18種型號(hào)，106臺(tái)，其中非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能失效9臺(tái)，涉及3個(gè)品牌，5類型號(hào)。型號(hào)為JS-SB的上海三菱電梯由于非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)機(jī)械電氣開關(guān)安裝位置不當(dāng)，3臺(tái)電梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)失效，不合格率達(dá)到17%，而福州市區(qū)康力電梯設(shè)備較新，非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)主要為傳感器形式，不合格率為0%，情況最好。其余檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 檢驗(yàn)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果均得到了扶梯制造廠和維保單位的認(rèn)可，廠家或維保單位派人到現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)后，修改了程序或調(diào)整開關(guān)之后，用儀器再次檢測(cè)，保護(hù)功能合格。

5 結(jié)束語

自動(dòng)扶梯的非逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的設(shè)置原理和形式復(fù)雜多樣，對(duì)規(guī)范、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)該裝置的有效性存在困難，工況模擬法從標(biāo)準(zhǔn)GB16899-2011要求出發(fā)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)扶梯模擬減速直至發(fā)生逆轉(zhuǎn)的運(yùn)行工況，驗(yàn)證扶梯非操作逆轉(zhuǎn)功能的有效性。該方法依靠測(cè)速傳感器和智能儀器的捕獲功能，與保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理無關(guān)，能定量檢測(cè)保護(hù)裝置的動(dòng)作速度。在使用工況模擬法進(jìn)行的實(shí)際檢驗(yàn)中，取得了良好的檢驗(yàn)效果。因此工況模擬法能定性定量地對(duì)自動(dòng)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)功能進(jìn)行更加有效準(zhǔn)確的檢驗(yàn)，將有效解決電梯行業(yè)內(nèi)扶梯非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)難題，改善自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的安全狀況。

參考文獻(xiàn)

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