現(xiàn)代電梯控制技術(shù)及發(fā)展問題探究

韋祖高

(云南省電子信息高級技工學(xué)校，云南 昆明 663714)

1 電梯的組成以及結(jié)構(gòu)性能

1.1 電梯組成

一般情況下，電梯的系統(tǒng)組成主要是機(jī)械系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)3大部分。其中機(jī)械系統(tǒng)是作為電梯的骨架來運行，電氣系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)電梯的拖動以及控制，保障電梯能夠正常運行，而安全保護(hù)系統(tǒng)，能夠確保電梯的安全穩(wěn)定運行，它能夠有機(jī)地將機(jī)、點系統(tǒng)結(jié)合到一起。電梯的組成除了這些以外，還有曳引系統(tǒng)，重量平衡系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)以及導(dǎo)向系統(tǒng)等都是電梯正常運行必不可少的。

1.2 結(jié)構(gòu)性能

眾所周知，交流電動機(jī)都具有結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)比較方便的特點，目前單雙速交流電動機(jī)都是采用開環(huán)式的方式來對拖動系統(tǒng)進(jìn)行控制，采用這種方式具有線路簡潔且造價比較低的特點，因此它目前被廣泛應(yīng)用在了電梯上。但是這種方式也存在著一些缺點，它的舒適感比較差，由于這種原因，所以目前它主要也是被用在了載貨電梯上，運用這種系統(tǒng)來對電梯控制，電梯的速度一般都在1m/s以下。

交流電動機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)目前已經(jīng)在國外被廣泛應(yīng)用在了電梯控制上，它主要用可控硅閉環(huán)來對電梯進(jìn)行調(diào)速，在此基礎(chǔ)上再使用能耗或者渦流的制動方式，讓它控制的電梯能夠在中低速的范圍內(nèi)大規(guī)模取代直流快速電梯和交流雙速電梯。相比較于之前的那種方式，這種方式的舒適度比較高并且平層的準(zhǔn)確度也很高，更重要的是它的造價也比之前的直流電梯要低很多，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，維護(hù)起來比較方便，普遍被應(yīng)用于運行速度在2m/s以下的電梯。

直流電動機(jī)具有很好的調(diào)速性能，它的速度可調(diào)范圍非常大，鑒于這種特點，它很早地就被用在了各種電梯上，它采用電動機(jī)和發(fā)動機(jī)相結(jié)合的方式來對電梯進(jìn)行驅(qū)動，它控制的電梯運行速度一般都在4m/s左右。但是它也存在著眾多的缺點，它的體積結(jié)構(gòu)非常大，并且運行的過程中耗電重，在后期的維護(hù)中工作量也比較大，建造的成本也比較高。鑒于它的這些特點，它一般會被應(yīng)用到對速度和舒適度要求比較高的高層建筑物中。

在工業(yè)上可控硅直接控電拖動系統(tǒng)已經(jīng)被很早的運用了，但是由于要運用到電梯上它就必須要解決舒適感的一些問題，所以它在電梯上特別是低速段的電梯上的運用比較晚，它幾乎是和微機(jī)一起被使用的。相比于之前的電動機(jī)和發(fā)動機(jī)相結(jié)合形式的直流電梯，它擁有著眾多的優(yōu)點，它占地面積比較小，重量也比較輕，節(jié)能性好，因此世界上速度最快的電梯應(yīng)用的就是這種系統(tǒng)。

2 現(xiàn)代電梯控制技術(shù)發(fā)展概述

2.1 運行邏輯控制系統(tǒng)

運行邏輯控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了繼電器回路以及微機(jī)控制2個發(fā)展階段，現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展為電梯的運行邏輯控制系統(tǒng)提供了更多的支持，電梯運行邏輯控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了運用64位多微機(jī)來對電梯的運行進(jìn)行控制，運行方式已經(jīng)由簡單的單片機(jī)過度到了DSP。

2.2 電梯拖動系統(tǒng)

電梯拖動系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展一共經(jīng)歷了4個階段。第一階段是交流雙速階段，這一階段電梯的控制主要是運用電機(jī)高低速切換的方式，這種技術(shù)對電機(jī)的規(guī)格有比較高的要求，電機(jī)極其復(fù)雜，維修起來也很不方便，而且耗電量也很高。第二階段是交流調(diào)壓調(diào)速階段，這一階段主要是運用電子電路產(chǎn)生的電梯運動速度曲線來對電梯進(jìn)行控制。主要是通過可控硅的手段來對電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此達(dá)到對電極的速度進(jìn)行控制。這種技術(shù)對電機(jī)的規(guī)格也有著一些特殊的要求，電機(jī)的規(guī)格一般需要特殊定制并且這一規(guī)格的電機(jī)耗能比較高，這就導(dǎo)致了這種控制方式并不適用于高速電梯。第三階段是調(diào)速階段，直流調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)能夠很好地滿足高速電梯的運行需要，由于這種控制方式需要精度比較高的電梯控制，所以電機(jī)的體積一般都會很大，其結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，在維護(hù)方面難度更大。第四階段是調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速的拖動階段，現(xiàn)階段，電梯使用最廣泛的一種技術(shù)就是調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，它通常又被分為矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制以及恒壓頻控。

2.3 電梯曳引驅(qū)動系統(tǒng)

曳引機(jī)是曳引驅(qū)動系統(tǒng)中非常重要的組成部分，同時也是曳引驅(qū)動系統(tǒng)中重要的動力源。因此，曳引機(jī)的各類參數(shù)對電梯的載重、運行速度等有著非常重要的決定作用，同時它也能很大程度上影響到電梯的節(jié)能效果。曳引驅(qū)動系統(tǒng)的主要工作原理是利用曳引繩，曳引輪槽之間產(chǎn)生的摩擦力，并將曳引繩兩端的電梯箱以及對重裝置連接起來，通過曳引系統(tǒng)的一系列工作，能夠避免電梯在上升的過程中產(chǎn)生眾多的摩擦碰撞而產(chǎn)生安全隱患，能夠有效地提高電梯的安全穩(wěn)定性。

2.4 電梯開關(guān)門系統(tǒng)

轎門、層門以及開關(guān)門組成了電梯的開關(guān)門系統(tǒng)，電梯的開關(guān)門系統(tǒng)在整個電梯設(shè)施中具有著非常重要的作用。近些年來，各地出現(xiàn)了眾多的電梯安全事件，這其中很大一部分事故是與電梯的開關(guān)門系統(tǒng)發(fā)生故障有關(guān)，正是因為它使眾多事故產(chǎn)生的原因，因此人們對于電梯開關(guān)門系統(tǒng)產(chǎn)生了越來越多的重視。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電梯設(shè)備的水平也在不斷地提高，在交流永動機(jī)和永磁同步永動機(jī)、無連桿同步帶傳動的電梯開關(guān)門研究中，我國已經(jīng)取得了比較顯著的結(jié)果，這對于我國現(xiàn)代電梯安全穩(wěn)定運行具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2.5 電梯引導(dǎo)系統(tǒng)

電梯引導(dǎo)系統(tǒng)又被稱為是電梯導(dǎo)向系統(tǒng)，它主要是對電梯轎廂以及對重裝置在運行過程中的軌跡進(jìn)行限制。所以，電梯引導(dǎo)系統(tǒng)又分為了2個部分，一部分是對電梯轎廂進(jìn)行引導(dǎo)，另一部分則是對重裝置進(jìn)行引導(dǎo)，電梯引導(dǎo)系統(tǒng)一般是由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌固定架組成，因此，這些部件的質(zhì)量好壞將會對電梯導(dǎo)引系統(tǒng)能否正常運行起決定性作用。同時，它也能夠在一定程度上影響到電梯的運行速度以及各類參數(shù)。

3 電梯控制技術(shù)的發(fā)展要求及其存在的問題

3.1 發(fā)展要求

現(xiàn)代電梯的控制技術(shù)一般要滿足4個方面的要求，一是要具有舒適性，電梯作為一種運輸工具，它在運行的過程中必須要控制好電梯廂擺動的頻率以及擺動的幅度，讓人們在乘坐電梯時不會產(chǎn)生一系列的不舒適感。二是要具有穩(wěn)定性和安全性，電梯能否平穩(wěn)運行將會直接關(guān)系到電梯的安全，因此，電梯在投入使用前，穩(wěn)定性和安全性應(yīng)該是首先要確保的因素，所以電梯控制技術(shù)的發(fā)展也要以安全性和穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)，保證新技術(shù)在使用時不會使人們的安全受到威脅。三是要具有經(jīng)濟(jì)性，任何企業(yè)的經(jīng)營目的都是要將企業(yè)的利潤最大化，因而電梯控制技術(shù)在保證安全以及舒適的基礎(chǔ)上要適量地降低成本。四是要環(huán)保，在節(jié)能減排的理念下實現(xiàn)對資源的高效利用以及回收利用也是電梯控制技術(shù)一個很重要的發(fā)展方向。

3.2 現(xiàn)階段存在的問題

現(xiàn)代電梯控制技術(shù)主要存在著3個方面的問題。首先是電梯的節(jié)能問題。隨著電梯使用量的大幅增加，相應(yīng)的能源消耗也在不斷加快，因此要實現(xiàn)對能源的高效利用是電梯控制技術(shù)發(fā)展方面一個很重要的問題。其次是電梯運行效率的問題。電梯作為一種運載工具，在確保安全的基礎(chǔ)上就要提高自身的運行效率，這同樣也是電梯控制技術(shù)發(fā)展方面一個重要的問題。最后是控制器的性價比問題。現(xiàn)代我國電梯的研發(fā)技術(shù)與國外相比還有很大的差距，并且還存在著核心設(shè)備成本高，研究周期長的問題，這就導(dǎo)致了我國電梯設(shè)備的整體性價比不高。

3.3 電梯控制技術(shù)發(fā)展方向

近些年來快速發(fā)展的同步和異步電動機(jī)以及能量回饋技術(shù)等都能夠很好地滿足節(jié)能的要求，特別是能量回饋技術(shù)，對于電梯這一類裝置可用于回饋的能量非?？捎^。超級電容設(shè)備在公交車上的一些也為電梯行業(yè)在該方面探索出符合電梯運行的超級電容提供了一些依據(jù)。因此，從現(xiàn)階段來看，節(jié)能、污染低、安全穩(wěn)定性高以及運行效率高都是未來電梯控制技術(shù)發(fā)展的方向。

4 結(jié)語

綜上所述，電梯作為一種垂直運輸工具在人們的日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用，因此，電梯行業(yè)要在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，依靠科技發(fā)展帶來的便利對電梯控制技術(shù)不斷改進(jìn)和優(yōu)化，促進(jìn)電梯行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。