電氣控制在電梯高峰低峰運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用

成志永

【摘 ?要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國城市化進(jìn)程在不斷加快，高層建筑物不斷增多，高層建筑物逐漸成為辦公和生活的主要場所之一。同時(shí)人們生活水平質(zhì)量不斷提高，對生活需求提出了更高的要求，尤其是高層建筑物的電梯，對人們的生活質(zhì)量具有重大意義。另外電梯安全性也直接影響到人的生命財(cái)產(chǎn)安全，成為當(dāng)下人們最關(guān)注的話題之一，所以當(dāng)下提高電梯的安全系數(shù)特別重要，尤其是在電梯使用過程中的高峰和低峰時(shí)期，保障電梯安全正常行駛特別重要，電氣控制在電梯應(yīng)用過程中，對電梯的安全性起著至關(guān)重要的作用。本文主要介紹了電梯的工作原理，概述電梯的主要系統(tǒng)，然后分析電梯電氣控制的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣控制;電梯;高峰低峰;應(yīng)用

電梯自誕生以來已經(jīng)有百年的發(fā)展歷史，電梯目前已近進(jìn)入成熟階段，電梯的類型包括自動人行道、傾斜自動扶梯和垂直運(yùn)行的電梯等等，隨著人們生活水平不斷提高，人們對電梯的高效性、舒適性和安全性提出了高要求，并推動了電梯技術(shù)的發(fā)展。電梯在驅(qū)動控制技術(shù)經(jīng)歷了交流單速電機(jī)、交流雙速和直流電機(jī)驅(qū)動控制，交流包括調(diào)壓調(diào)速、變壓變頻和永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動控制，直流包括無齒輪和無齒輪調(diào)速驅(qū)動控制。在電梯控制技術(shù)中，安全技術(shù)至關(guān)重要，尤其是電氣安全回路控制，主要是安全電路和安全觸點(diǎn)，并通過電梯驅(qū)動裝置主控制電器，只有保障其安全控制環(huán)節(jié)，這樣才能保證電梯在高峰低峰使用時(shí)的安全可靠性。

一、電梯的工作原理

從我們生活中的電梯控制方法來看，目前有很多種電梯控制方法，以集選控制電梯為例，該控制方法的電梯分為上、下集選電梯。上集選電梯就是在電梯的每一層中設(shè)置向上召喚按鈕和向下召喚按鈕，通過設(shè)置集選電梯的轎廂控制箱指令按鈕，實(shí)現(xiàn)在對應(yīng)的層數(shù)停止，在每層的召喚按鈕中，如果按下向上的按鈕，那么控制系統(tǒng)就會記錄，通過使用PLC控制，實(shí)現(xiàn)電梯向上運(yùn)行并達(dá)到對應(yīng)的層數(shù)，然后再向下進(jìn)行運(yùn)行。下集選的電梯恰恰與上集選相反。電梯在到達(dá)制定的層數(shù)時(shí)就會經(jīng)過一系列的操作，例如減速、停止、開門和關(guān)門等[1]。

二、電梯的主要系統(tǒng)

（一）電梯的曳引系統(tǒng)

曳引機(jī)主要包括制動器、減速箱和電動機(jī)，曳引機(jī)主要是安裝在機(jī)房內(nèi)，是曳引驅(qū)動的主要動力來源，曳引鋼絲繩主要連接對重裝置和轎廂，且兩者分別在曳引鋼絲繩的兩端。目的是確保電梯在井道中，對重裝置和轎廂能夠按照各自的導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)行，在曳引機(jī)身上放置一個(gè)導(dǎo)向輪，確保對重裝置和轎廂有效分開，這樣可保證兩者之間不會發(fā)生相蹭，轎廂在運(yùn)行過程中，曳引鋼絲繩在輪槽內(nèi)產(chǎn)生較大的摩擦力，那么電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)就會帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，鋼絲繩發(fā)生轉(zhuǎn)動，促使對重裝置和轎廂發(fā)生相對運(yùn)動[2]。也就是對重上升，轎廂下降，相反，對重下降，轎廂上升。這樣轎廂就可以在井道中按照導(dǎo)軌方向進(jìn)行上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)電梯的垂直上下運(yùn)動。在對重裝置和轎廂運(yùn)動時(shí)主要是通過曳引繩與導(dǎo)輪產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，這個(gè)摩擦力就是驅(qū)動力和曳引力。

（二）轎廂與門系統(tǒng)

轎廂提和轎廂架共同組成轎廂本身，另外還包括對應(yīng)的裝置和若干構(gòu)件。從幾何結(jié)構(gòu)上看，轎廂的體型類似一個(gè)集裝箱，包括轎門、嬌頂、轎壁和轎底。轎門系統(tǒng)包括開門、關(guān)門、廳門和轎廂們，還有對應(yīng)的零部件。轎門和層門的主要作用是為了保障乘客人員的人生安全，防止物品和人員墜入井道中，也是防止物品和人員與井道發(fā)生碰撞，在整個(gè)電梯系統(tǒng)中主要是起安全保護(hù)作用。我們常見的電梯門包括旋轉(zhuǎn)門和滑動門，自動開門機(jī)是非常重要的裝置，主要功能是自動關(guān)閉和開啟轎廂門，該裝置主要安裝在轎門的上方，并與轎門連接在一起[3]。為了保證電梯的使用安全性，防止出現(xiàn)墜落事故，通常情況下都會鎖住層門，這樣可防止在層門外無法通過開鎖裝置來打開層門，在整個(gè)電梯安全系統(tǒng)中，門鎖發(fā)揮出重要的作用，也是非常安全的部件。門鎖是機(jī)電聯(lián)鎖裝置，通過轎門帶動門到實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉，轎門是主動門，而層門是被動，所在關(guān)閉和關(guān)閉時(shí)都需要通過轎門上的門到插入層門鎖滾輪，從而實(shí)現(xiàn)共同運(yùn)動的目的。

（三）導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)主要是控制轎廂和對重的活動自由度，確保轎廂和對重按照設(shè)定的導(dǎo)軌進(jìn)行上下運(yùn)動，確保在運(yùn)動過程中的平穩(wěn)性，導(dǎo)向系統(tǒng)是為了保證轎廂按照左右兩側(cè)的豎直方向的導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)動，而對重同樣也是按照兩側(cè)的豎直方向的導(dǎo)輥進(jìn)行運(yùn)行[4]。所以由對重的導(dǎo)向和轎廂的導(dǎo)向共同組成了電梯的導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)還包括導(dǎo)架、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌。

（四）重量平衡系統(tǒng)

這里的重量平衡系統(tǒng)就是確保轎廂和對重的相對平衡，且時(shí)刻保持著對重和轎廂的重量差控制在合理的范圍內(nèi)，不僅可以保障電梯的正常、平穩(wěn)運(yùn)行，還能確保曳引傳動的正常云頂，主要包括重量補(bǔ)償裝置和對重裝置。對重裝置安裝在與轎廂懸掛曳引繩的另一端，實(shí)現(xiàn)與轎廂重量相平衡的作用[5]。補(bǔ)償裝置就是在電動機(jī)和曳引輪的曳引力出現(xiàn)負(fù)荷時(shí)，通過補(bǔ)償裝置來保證轎廂兩側(cè)重量的平穩(wěn)，確保電梯在運(yùn)行過程中對重側(cè)重量與轎廂側(cè)重量比不變。

（五）電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)包括操縱箱、控制柜和轎頂檢修盒。操縱箱包括手柄操縱箱、按鈕操縱箱和轎外操縱箱。手柄操縱箱內(nèi)主要要手柄邊關(guān)裝置，實(shí)現(xiàn)對轎廂的開啟、停止、關(guān)閉、啟動和停止;扳手主要有三個(gè)位置：停止、向上、向下;板面上有信號燈開關(guān)、指示燈開關(guān)、安全開關(guān)、應(yīng)急開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)和照明開關(guān)。手柄操作箱基本上都用在貨梯上。按鈕操作箱，顧名思義就是就是通過操縱按鈕裝置來實(shí)現(xiàn)電梯上行和下行，還有鑰匙開關(guān)，可選擇自動操縱和司機(jī)操縱，還有警鈴、超載信號燈、上下行指示燈、記憶呼梯信號燈和指令按鈕。轎外操作箱主要是安裝在每層的層門旁邊的井道外墻上，一般按鈕數(shù)量只有兩個(gè)，比較簡單，常見于載客電梯中。轎頂檢修盒中的電器元件包括檢修燈開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、急停按鈕、關(guān)門俺就、慢下和慢上按鈕，主要安裝在轎廂頂上和機(jī)房電氣控制柜上，主要目的是為了在檢修時(shí)使用[6]?？刂乒袷钦麄€(gè)電氣控制系統(tǒng)的核心，更是各種功能的控制中心，主要是由各種控制電器元件和柜體組成。各種的控制電器元件將直接影響到電梯的控制方式，曳引電機(jī)動力和速度。

三、電梯的電氣控制系統(tǒng)

在自動開關(guān)門的電機(jī)回路與安全回路中，安全回路的主要作用是保證電梯安全運(yùn)行，各種安全開關(guān)串聯(lián)在一起，當(dāng)安全開關(guān)工作時(shí)，那么電壓繼電器將處于停止?fàn)顟B(tài)，并切斷控制電源，電壓繼電器不會供電。

在電機(jī)回路中，能夠保障自動開關(guān)門在工作狀態(tài)時(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)和快的需求，那么就需要合理控制好電動機(jī)的速度，需要對其進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，通常情況下，在關(guān)門時(shí)會有兩級的減速，而在開門的時(shí)候只有一級減速。減速主要是通過控制執(zhí)行中的電動機(jī)，在門關(guān)到第一個(gè)限位開關(guān)時(shí)，關(guān)門電阻發(fā)揮作用，來降低電動機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)減速的目的[7]。

在層樓繼電器回路中，其中的層樓信號發(fā)揮出重要的作用，一是控制電梯的位置，其次是根據(jù)相關(guān)的召喚信息、選層指令來執(zhí)行電梯的上下運(yùn)動。通過在電梯井道中，在每一層安裝干簧管感應(yīng)器，且數(shù)量為兩個(gè)，分別在上下兩個(gè)位置，并在轎廂上安裝隔磁板，電梯在觸動干簧感應(yīng)器時(shí)，停站轉(zhuǎn)速繼電器開始工作，確保轎廂與對應(yīng)的樓層保持相同的高度，通過層樓繼電器實(shí)現(xiàn)，此時(shí)上一個(gè)層樓繼電器開始釋放，處于待令狀態(tài)。

當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂內(nèi)，并按下要達(dá)到的樓層按鈕時(shí)，指令被登記，指示燈開始工作，當(dāng)電梯到達(dá)預(yù)定的層樓時(shí)，指令將自動消除，且指示燈關(guān)閉。

此外還有選向電路、選層回路、運(yùn)行控制回路，選向電路的主要作用是根據(jù)電梯的指令和位置，實(shí)現(xiàn)按照指令進(jìn)行工作的電路，也是決定電梯的運(yùn)行方向;選層回路，主要是根據(jù)指令進(jìn)行工作，召喚選層，并執(zhí)行同向行駛;運(yùn)行控制回路，主要包括指示電路、平層停車、停站減速、加速和勻速行駛、啟動，還包括召喚、超載警示、指令指示、層樓指示等等。

四、電氣控制系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用

（一）按鍵控制使用誤按可取消處理技術(shù)

在電梯使用過程中，我們通常情況下都會按錯(cuò)層樓按鈕，這種情況下為了提高電梯的使用效率，可增加短時(shí)連續(xù)按鍵取消技術(shù)，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置連續(xù)按鍵次數(shù)。連續(xù)按鍵取消技術(shù)如果使用奇數(shù)按鍵次數(shù)有效，偶數(shù)按鍵次數(shù)則是取消，這樣不僅可以大大減少按鍵的次數(shù)，還能有效提高按鍵壽命[8]。取消技術(shù)一般情況下都是在轎廂內(nèi)部選層使用，在電梯外部呼梯按鍵是沒有取消技術(shù)。在我們生活中，可以看到廳外是沒有取消技術(shù)，在按錯(cuò)的情況下，電梯會多運(yùn)行一次，尤其是在電梯高峰運(yùn)行時(shí)，增加廳外呼梯取消技術(shù)，這樣能夠大大增加電梯在高峰時(shí)期的運(yùn)行效率，滿足乘客的需求。呼梯取消流程主要為選層、選中對應(yīng)的層樓按鈕，再次按鍵，層樓指示燈熄滅，層樓選中取消。

（二）簡化控制，去除多余的控制器件

在上世紀(jì)末期，電梯主要使用變頻器來控制電梯的速度，且電梯的使用功能比較單一，隨著電氣控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，電梯的性能得到大幅度提高。變頻器主要是由較多個(gè)電子元件組成，在驅(qū)動電動機(jī)時(shí)是感性負(fù)載，對電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求較高，尤其是要電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，如果出現(xiàn)短暫抖動就會導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)瞬間過壓現(xiàn)象，影響到變頻器的使用壽命，即使有保護(hù)電路裝置，也無法全面保護(hù)變頻器[9]。隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)擁有正反轉(zhuǎn)控制的功能，變頻器在待令狀態(tài)時(shí)，變頻器是沒有電壓的、另外變頻器內(nèi)還有快速熔斷器，主要作用是保護(hù)變頻器，一旦內(nèi)部器件出現(xiàn)短路就會在最短時(shí)間切斷電源。所以在變頻器中增加電氣控制，可適當(dāng)去掉方向接觸器和主接觸器，能夠大大減少變頻器的故障點(diǎn)。

（三）增加顯示，詳細(xì)了解電梯的故障部位和工作狀態(tài)

在電梯系統(tǒng)中使用電氣控制，可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，由于市場面上的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較多樣化，控制板使用也存在較大的差異，從中可以看出是一種資源浪費(fèi)。利用模塊化設(shè)計(jì)，并采取集中管控控制和分散采集的方法，能夠有效提高系統(tǒng)的處理能力，且還有利于維護(hù)。

通常情況下電梯里的檢測點(diǎn)和控制點(diǎn)基本上相同，但是電梯的廠家不同，所使用的控制技術(shù)也是不相同的?？刂浦靼迨钦麄€(gè)系統(tǒng)中最重要的核心部件，更是電梯控制技術(shù)的核心，所以控制技術(shù)將直接影響到電梯的性能?？刂瓢逭莆照麄€(gè)電梯的運(yùn)行，并全面掌控著電梯的運(yùn)行狀態(tài)[10]。目前都是通過控制板來顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)，來確保電梯運(yùn)行的舒適性和安全性，同時(shí)還能實(shí)時(shí)顯示出電梯的運(yùn)行狀態(tài)，便于維修人員的維修，準(zhǔn)確找到電梯的故障點(diǎn)，提高電梯的維修率，提高電梯的使用效率，尤其是高峰時(shí)期，能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成維修工作。

（四）廳門故障顯示

在每層中都有對應(yīng)的層站和廳門，在電梯系統(tǒng)中，廳門發(fā)揮出重要的作用，且更是電梯中最頻繁使用的部件。為了保障電梯在運(yùn)行過程中的安全性，在每個(gè)廳門上都會安裝對應(yīng)的開關(guān)，層數(shù)越多，那么廳門的安全開關(guān)就會越多。在廳門安全開關(guān)中，基本上都是按照串聯(lián)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的主要目的是為了電梯能夠安全運(yùn)行，且廳門是否正常運(yùn)行將直接影響到電梯的正常運(yùn)行。在電梯使用過程中，廳門的故障頻率最高，因?yàn)槊魈於家?jīng)歷頻繁開關(guān)移動運(yùn)行。一旦出現(xiàn)故障，維修人員必須要通過逐層檢查，才能對故障進(jìn)行有效的維修。在廳門開關(guān)上利用電氣控制，增加檢測故障信號，在層站控制板上增加對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，連成一個(gè)整體。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，直接通過控制板的顯示板，確認(rèn)層站節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是否正常，可在第一時(shí)間內(nèi)確認(rèn)故障的層站，提高維修率。也可以把電氣控制應(yīng)用到監(jiān)測其他關(guān)鍵部件上，通過監(jiān)測可準(zhǔn)確判斷出故障的樓層。

結(jié)語

電氣控制在電梯運(yùn)行中發(fā)揮出重大作用，尤其是高峰和低峰時(shí)期的應(yīng)用，能夠有效保證電梯安全運(yùn)行，并滿足人類的人性化需求，在未來電氣控制技術(shù)將更加成熟，能夠有效推動電梯技術(shù)的快速發(fā)展。

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