電梯電氣故障診斷分析及查找方法研究

林捷暉

（上海三菱電梯有限公司云南分公司，昆明 650011）

電梯是通過機(jī)房、井道、層站安裝在建筑物，垂直運(yùn)輸人和貨的與建筑物緊密聯(lián)系的機(jī)電一體化設(shè)備，是機(jī)械、電氣、電子高度一體化的產(chǎn)品，由機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)2 部分組成[1]。電梯長時(shí)間處于通電運(yùn)行狀態(tài)，電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，既有高電壓器件、又有電子元器件，電氣部件安裝在機(jī)房、井道、底坑、轎廂、層站、廳門和轎門等地方，可能發(fā)生的故障點(diǎn)非常多且分散。在發(fā)生電梯故障時(shí)，如何及時(shí)查找電氣故障點(diǎn)，縮短故障處理時(shí)間，提高工作人員效率，需要根據(jù)各電氣部件性能特點(diǎn)，采用各種故障診斷方法，分系統(tǒng)、分層次地開展故障診斷查找工作。研究如何診斷和查找電梯電氣故障的方法[2]，指導(dǎo)從業(yè)技術(shù)人員做好維護(hù)和修理工作，為減少電梯安全事故，保障電梯平穩(wěn)運(yùn)行提供有力的技術(shù)支撐。本文對電梯常見電氣故障進(jìn)行診斷分析，研究故障查找方法。

1 電梯電氣控制系統(tǒng)簡介

電梯的電氣控制系統(tǒng)通過邏輯控制來響應(yīng)轎廂內(nèi)按鈕指令和層站按鈕信號，合理高效地控制電梯的啟動、運(yùn)行、減速制動、平層停站、開門過程并控制各項(xiàng)功能的動作。電梯電氣系統(tǒng)的技術(shù)水平和穩(wěn)定性決定了電梯運(yùn)行性能的好壞，是安全運(yùn)行的基本保障，主要分為6 部分：一是開關(guān)門控制，控制電梯開門關(guān)門動作及速度；二是方向控制，按照轎箱內(nèi)的目的層信號和層站上下行召喚信號控制運(yùn)行方向；三是啟動加速控制，根據(jù)額定速度控制電梯啟動加速到平穩(wěn)運(yùn)行的過程；四是制動減速控制，根據(jù)速度和運(yùn)行目的樓層位置控制電梯減速制動停車；五是主驅(qū)動控制，直接控制曳引機(jī)的啟動、加速、運(yùn)行、制動、減速、停車，對電梯的運(yùn)行舒適度起決定作用；六是安全保護(hù)控制，主要由主安全回路系統(tǒng)、門安全系統(tǒng)、電氣保護(hù)安全系統(tǒng)組成。主安全回路主要由限速器開關(guān)、限位開關(guān)、張緊輪開關(guān)、緩沖器開關(guān)、安全窗開關(guān)、檢修開關(guān)和急停按鈕等串聯(lián)組成[3]。門安全部件主要由轎門鎖、轎門位置開關(guān)、層門鎖和層門位置開關(guān)等組成。電氣保護(hù)安全部件主要由缺相保護(hù)、短路保護(hù)、曳引機(jī)過載保護(hù)等組成。由于原理復(fù)雜，構(gòu)成的部件多，接線方式復(fù)雜，容易發(fā)生故障。在發(fā)生電氣系統(tǒng)故障時(shí)如何高效查找到故障點(diǎn)，技術(shù)人員需要掌握診斷查找故障的方法。

2 電梯電氣控制系統(tǒng)故障常見類型及診斷分析

2.1 電力驅(qū)動系統(tǒng)故障

電梯運(yùn)行全過程主要分啟動運(yùn)行、額定速度運(yùn)行和減速停車運(yùn)行3 個(gè)階段。在目前最常用的交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，主要由整流回路、充電回路、逆變回路、再生回路、基極驅(qū)動回路和電流檢測回路等部分組成。當(dāng)電梯慢車無法運(yùn)行時(shí)，若安全回路、門聯(lián)鎖回路正常，則可對拖動系統(tǒng)各部分進(jìn)行檢測，若發(fā)現(xiàn)電容電壓過高或過低、IGBT 模塊被擊穿、再生模塊R2 與E1 端子間被擊穿、再生電阻阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常值及電流互感器反饋電壓值異常等情況，就可判斷為電力拖動系統(tǒng)故障。在處理此類故障時(shí)要注意充電電容上的剩余電量，不能正常放電時(shí)，電容電壓會高達(dá)直流320 V，若操作失誤，則可能造成其他設(shè)備的二次損壞，甚至造成人員傷害。

2.2 控制屏中的接觸器、繼電器等元件損壞導(dǎo)致的故障

由于繼電器和接觸器伴隨每次電梯的啟停而頻繁動作，電梯運(yùn)行數(shù)年后，因較大電流沖擊或電弧燒蝕時(shí)，容易造成電機(jī)線圈燒壞，導(dǎo)致整個(gè)回路無法動作。繼電器和接觸器的觸點(diǎn)在長期的高頻率動作工況下，大電流和動作電弧會對觸點(diǎn)產(chǎn)生燒蝕后導(dǎo)致觸點(diǎn)粘連而短路；長期使用后觸點(diǎn)會沾附灰塵、油泥等，如果沒有及時(shí)清理會導(dǎo)致斷路，觸點(diǎn)的彈簧片老化不能及時(shí)復(fù)位也會造成斷路。電梯相應(yīng)的電氣回路長時(shí)間處于非正常的斷路或接通狀態(tài)會導(dǎo)致電梯失控，造成電梯誤動作，極易引發(fā)電梯事故。

2.3 門系統(tǒng)電氣故障

門系統(tǒng)主要包括自動開關(guān)門機(jī)構(gòu)、門入口保護(hù)裝置、門聯(lián)鎖回路。只有轎門門鎖和全部廳門門聯(lián)鎖接通，門鎖繼電器動作后電梯才能運(yùn)行。當(dāng)門聯(lián)鎖回路斷路時(shí)，常采用短接門聯(lián)鎖的方法，先區(qū)分是轎門聯(lián)鎖還是廳門聯(lián)鎖故障，若是廳門聯(lián)鎖故障，還需逐層檢查每層廳門聯(lián)鎖是否動作到位、觸點(diǎn)是否接觸良好。在修復(fù)門鎖故障后，必須第一時(shí)間拆除門鎖短接線，才能正常使用電梯。當(dāng)電梯門出現(xiàn)非正常開關(guān)故障時(shí)，可能是安全觸板線接觸不良、光幕未對準(zhǔn)或本身損壞、門機(jī)的開關(guān)門限位動作異常等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故是門系統(tǒng)造成的[4]。及時(shí)修復(fù)電梯門系統(tǒng)故障，對保障電梯的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。

2.4 電氣安全回路故障

電梯的電氣安全回路主要由安裝在機(jī)房、轎廂、廳門及井道內(nèi)的電氣開關(guān)組成，只有全部安全開關(guān)接通時(shí)，安全繼電器才會動作，控制屏內(nèi)的安全回路指示燈點(diǎn)亮，電梯才能運(yùn)行。當(dāng)控制屏內(nèi)的安全回路指示燈熄滅時(shí)，可判定是電氣安全回路故障，即電氣安全回路中的一個(gè)或幾個(gè)電氣開關(guān)斷開或損壞[5]。需要采用合適的方法，逐段逐步排查電氣安全回路，找出安全回路的故障點(diǎn)。

2.5 電磁干擾引起的故障

電梯電氣系統(tǒng)中遇到的電磁干擾主要是控制屏內(nèi)驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓高頻電磁波對微機(jī)控制印板和電子信號的影響，導(dǎo)致電梯不能正常工作。例如，旋轉(zhuǎn)編碼器信號線受到變頻器高次諧波干擾，會出現(xiàn)電梯運(yùn)行中轎廂上下抖動、平層時(shí)轎廂內(nèi)外偏差較大，甚至出現(xiàn)溜梯現(xiàn)象。需要給主機(jī)編碼器信號線加屏蔽網(wǎng)，再外加金屬軟管，且金屬軟管可靠接地，才能有效抗干擾。控制屏內(nèi)的通信線走線要規(guī)范，在維修時(shí)要注意，不能靠近高壓高頻回路和動力線，以防止高頻雜波干擾通信線路而導(dǎo)致微機(jī)瞬間死機(jī)而使電梯急停的故障[6]。

2.6 電梯特殊功能誤動作故障

當(dāng)電梯的附加功能誤動作時(shí)，也會造成電梯故障。如，消防控制中心誤動作使電梯處于消防返回狀態(tài)，就是電梯在首層開著門但不能登記指令的故障現(xiàn)象；稱量裝置誤動作，就會出現(xiàn)乘客較少時(shí)就報(bào)超載的現(xiàn)象；電梯轎門光幕保護(hù)誤動作，就會導(dǎo)致電梯不關(guān)門的故障；電梯的地震感應(yīng)裝置誤動作，會導(dǎo)致電梯在最近樓層?？亢箝_門，不能再運(yùn)行。

3 電梯電氣故障排查的常用方法

電梯電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障時(shí)要迅速排除故障，維修人員必須掌握電氣控制系統(tǒng)的工作原理及動作流程邏輯關(guān)系，了解各電器組件、繼電器、接觸器及其觸點(diǎn)的作用、安裝位置及它們之間的相互關(guān)系。在排查故障時(shí)，必須先全面細(xì)致地了解故障現(xiàn)象，采用有效的故障排查措施和方法，迅速判定電梯故障的準(zhǔn)確原因，盡快找到發(fā)生故障的電氣部件，及時(shí)解決故障，保障電梯正常運(yùn)行。

3.1 電梯故障檢測前的4 項(xiàng)準(zhǔn)備工作

當(dāng)電梯發(fā)生電氣故障時(shí)，維修人員需要具備以電氣知識為基礎(chǔ)的高效的工作方法。到達(dá)現(xiàn)場后，可以通過4個(gè)步驟做好故障檢測前的準(zhǔn)備工作。在完成下述準(zhǔn)備工作后，可初步判斷造成這種故障的原因可能在哪個(gè)部分。

3.1.1 首先是問

詢問現(xiàn)場人員故障發(fā)生時(shí)的詳細(xì)情況，重點(diǎn)在過程順序、異?，F(xiàn)象，詢問電梯管理人員該臺電梯在發(fā)生故障前一段時(shí)間修理調(diào)整以及更換零部件的情況[7]。

3.1.2 其次是看

仔細(xì)觀察該故障的表象及過程、查看控制屏內(nèi)的各種信號指示是否正確，部件動作是否正常和部件是否已有明顯燒毀、撞壞、斷裂等現(xiàn)象。

3.1.3 再次是聽

仔細(xì)聽電梯運(yùn)行過程中曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、轎廂和鋼絲繩等是否有異常聲響，接觸器、制動器、開關(guān)門、終端減速開關(guān)動作時(shí)是否有異常聲響[8]。

3.1.4 最后是聞

聞一聞機(jī)房控制屏、主機(jī)、轎頂站和轎廂照明等是否有異常氣味。

3.2 電梯電氣故障排查的4 個(gè)原則

3.2.1 “先慢車，再快車”

為保證設(shè)備和人身安全，電梯檢修試運(yùn)行時(shí)，慢車運(yùn)行正常后才可以試運(yùn)行快車[9]，在試車時(shí)人員不能進(jìn)入電梯，這是電梯作為特種設(shè)備在維修時(shí)必須確保的安全準(zhǔn)則。

3.2.2 “先外部，再內(nèi)部”

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，控制屏內(nèi)線路的故障率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)房其他線路、井道線路、轎廂線路的故障率。因此，在檢查線路故障時(shí)，要先檢查機(jī)房外的線路：井道內(nèi)電纜、電梯隨行電纜、轎頂電纜和層站電纜等；再檢查機(jī)房內(nèi)線路：機(jī)房配電箱、機(jī)房電纜和主機(jī)電路及其他外圍設(shè)備電路；最后再檢查控制屏內(nèi)的線路。

3.2.3 “先安全回路，再其他電氣回路”

出現(xiàn)電梯故障時(shí)，應(yīng)先檢查并排除安全回路的故障，安全回路能正常工作，才能有效保障維修人員的安全，再繼續(xù)排查其他電氣控制環(huán)節(jié)。

3.2.4 “先主電路，再控制回路”

當(dāng)電梯出現(xiàn)停梯或急停故障時(shí)，首先檢查供電的三相電源、進(jìn)入控制屏的主電路、控制屏到電動機(jī)的電路是否正常。若主電路正常，再根據(jù)故障情況詳細(xì)檢查控制回路[5]，如：驅(qū)動回路、電流檢測回路、速度反饋回路、充電回路、門機(jī)控制回路和稱重測量回路等。

3.3 電梯電氣故障的8 種排查方法

3.3.1 故障代碼排查法

現(xiàn)在的電梯大多數(shù)都采用微機(jī)控制系統(tǒng)，在控制屏面板上操作開關(guān)按鍵就能夠看到電梯的故障代碼。故障代碼可分存儲代碼和不存儲代碼，還可分大故障代碼和分類小故障代碼。不存儲故障代碼在斷電復(fù)位后就不再顯示，而存儲故障代碼在斷電復(fù)位后仍能顯示。大故障代碼可提示安全回路故障、終端開關(guān)故障和主回路欠電壓故障、主回路過電壓故障、無法啟動、抱閘故障和門鎖故障等大分類的故障范圍，從大故障代碼進(jìn)一步查看分類小故障代碼，可提示大致的故障點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中也不能完全依賴故障代碼提示，要綜合各種方法才能快速準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)和故障部件。

3.3.2 維修計(jì)算機(jī)跟蹤法

各電梯廠家根據(jù)自己的產(chǎn)品開發(fā)了專用的維修計(jì)算機(jī)，專業(yè)技術(shù)人員可利用維修計(jì)算機(jī)與電梯上的通訊接口相接，運(yùn)行維修計(jì)算機(jī)中的專業(yè)程序，一方面可查閱該臺電梯的故障記錄和故障代碼，另一方面可檢查電梯內(nèi)部運(yùn)行程序的每一個(gè)工作環(huán)節(jié)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測跟蹤各電氣部件、開關(guān)和觸點(diǎn)的動作狀態(tài)、動作距離。在檢修瞬時(shí)出現(xiàn)的故障但又沒有反映故障代碼時(shí)，例如觸點(diǎn)接觸不良瞬間斷開后又閉合的瞬時(shí)自復(fù)位故障，使用維修計(jì)算機(jī)跟蹤電梯動作程序是最直接的辦法。

3.3.3 運(yùn)行邏輯排查法

各種型號的電梯有各種形式的控制和驅(qū)動方式，存在一定差異，但它們運(yùn)行的邏輯過程基本上是一樣的。電梯每一次運(yùn)行都是按照派梯、定向、選層、關(guān)門、啟動、加速、定速運(yùn)行、減速、到站預(yù)報(bào)、停止、平層和開門的全過程運(yùn)行邏輯順序，當(dāng)電梯發(fā)生故障時(shí)，維修人員根據(jù)邏輯過程來考慮究竟在哪一個(gè)環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問題，大致判斷故障產(chǎn)生的位置。

3.3.4 電壓測量對比法

可在通電狀態(tài)下用萬用表電壓檔測量各個(gè)電子電氣元器件兩端的電壓，與正常運(yùn)行的電梯的相應(yīng)元器件的電壓進(jìn)行對比是否符合規(guī)定值，若不符合規(guī)定值就可判斷該電氣回路存在故障，再進(jìn)一步判斷是何原因引起電壓變化的，是電源不良、電路短路、電路斷路、還是電氣元件損壞引起的。

3.3.5 靜態(tài)電阻測量法

在未通電的情況下測量電氣元件的阻值，如電器元件本身的阻值、電子元件正反向的阻值、電子電器元件對地的阻值、電動機(jī)線圈阻值、接觸器線圈阻值和接觸器觸電阻值等。連接電器元件的線路或開關(guān)，電阻值不是無窮大就是零；電子元件都是由一個(gè)PN 結(jié)構(gòu)成的，它的正反向電阻是不同的；不同的電器元件的阻值也是不同的。因此，根據(jù)測量出的阻值是否符合規(guī)定值便可以判斷電子電器元件的好壞[10]。

3.3.6 短接部件法

當(dāng)維修人員初步判斷是某處開關(guān)或觸點(diǎn)電路不通導(dǎo)致電梯故障時(shí)，可以用短接線把該處開關(guān)或電路臨時(shí)短接，短接后電梯能運(yùn)行就證明被短接部分就是故障發(fā)生點(diǎn)。要特別注意的是，短接法雖然簡便易行，但存在較大的危險(xiǎn)性，此方法常用于查找安全回路中出現(xiàn)的斷路問題，短接安全開關(guān)后電梯可以運(yùn)行，此時(shí)安全開關(guān)的安全保護(hù)功能是失效的[3]，維修人員必須先更換能正常動作的安全開關(guān)，確保短接線已拆除才能恢復(fù)電梯正常運(yùn)行，不允許用短接線臨時(shí)代替開關(guān)或觸點(diǎn)而使用電梯。

3.3.7 斷開部件法

當(dāng)電梯出現(xiàn)沒有指令卻能夠動作的故障時(shí)，就可以采用斷路法來排除故障[5]。例如，電梯在無人使用時(shí)總是在中間某個(gè)樓層和基站之間反復(fù)運(yùn)行，可以把這一樓層召喚按鈕拆下，如果電梯不再反復(fù)運(yùn)行就說明拆下的召喚按鈕有故障。若電梯停在基站不能運(yùn)行，可以把消防開關(guān)拆除，如果電梯恢復(fù)正常運(yùn)行，就說明是消防開關(guān)故障。

3.3.8 元器件代換法

在初步判斷出故障電器元件或故障印刷電路板后，可采用新的或確認(rèn)無故障的電器元件或印刷電路板代換，如果電梯恢復(fù)正常運(yùn)行則說明被代換的原件有故障，如果故障還未排除則要繼續(xù)排查。當(dāng)維修人員積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，掌握了常見故障中易出現(xiàn)故障的元器件和印板時(shí)發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場維修時(shí)代換法是最快速恢復(fù)電梯正常運(yùn)行的辦法。

4 結(jié)束語

電梯是我們生產(chǎn)生活中極其重要的交通工具，保證電梯的安全可靠運(yùn)行就是保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。電梯電氣控制系統(tǒng)是電梯的重要組成部分，在使用中發(fā)生故障會嚴(yán)重影響人們的正常生活甚至危及生命財(cái)產(chǎn)安全。這就要求維修人員既要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、又要有扎實(shí)的理論知識，這樣才能在電梯出現(xiàn)故障時(shí)快速診斷查找到故障點(diǎn)，提高維修速度，提高安全運(yùn)行的服務(wù)水平。針對電梯經(jīng)常出現(xiàn)的故障，開展電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷和查找方法的研究，科學(xué)有效地查找電氣控制系統(tǒng)故障點(diǎn)，為電梯安全平穩(wěn)運(yùn)行提供有利保障[2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分析電梯的運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)[11]，由智能化系統(tǒng)向現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)故障診斷查找的方法，提升電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷和查找的效率，是將來電梯技術(shù)的發(fā)展方向。