乘客電梯門系統故障的分析與維護

陳 亮 上海鐵路局科研所

電梯門系統由廳門、轎門、門機、門刀、門鎖、電氣控制回路、電梯防夾人裝置、開關門執行部分等組成，其結構如圖1所示。電梯門是乘客進出的通道口，發生故障后有可能造成人員擠壓、剪切、墜入井道等傷害、傷亡事故，所以電梯門系統出現故障后必須盡快排除。從電梯門系統的故障現象入手分析，找出電梯故障原因，對于快速排除電梯故障有著事半功倍的效果。電梯門系統中最常見、最典型的故障是：電梯門鎖回路故障、電梯轎（層）門故障、電梯門機故障。

圖1 電梯門系統結構組成

1 電梯門鎖回路故障

電梯門鎖回路是指門鎖開關與各種電氣元器件組成的電氣回路。根據國家標準GB7588-2003的規定，電梯必須在全部門關閉后才能運行。門鎖回路故障直接影響電梯的安全運行，下面結合門鎖回路的各種故障現象，對故障原因進行分析：

現象1：電梯既不能關門也不能開門。

原因1：控制電路的熔斷器或門機電路的熔斷器松動導致電路中有虛接或熔斷。

原因2：門機傳動皮帶打滑。

原因3：門機故障（門機是電梯門系統的關鍵部件，門機故障下文將單獨進行分析）。

現象2：到站平層后電梯門不開。

原因1：二級開門限位開關損壞，使開門繼電器不能得電，電梯無法開門。

原因2：開門繼電器損壞。

原因3：運行繼電器常閉接點不通。

原因4：開門區域永磁繼電器損壞，使開門控制繼電器不能吸合。

現象3：按下關門按鈕門不關。

原因1：關門按鈕接點接觸不良或損壞。

原因2：三級關門限位開關損壞，使關門繼電器不能得電，電梯無法關門。

原因3：關門繼電器損壞。

原因4：啟動開門繼電器損壞，導致關門繼電器無法得電，電梯不能關門。

現象4：電梯接受選層信號后關門但不能起動。

原因1：轎門閉合到位，但轎門聯鎖開關未接通，門鎖繼電器不能得電，因而不能起動。

原因2：廳門未關閉到位，廳門聯鎖開關未能接通，門鎖繼電器不能得電，因而不能起動。

原因3：門關到位，但門鎖開關出現故障。

原因4：運行繼電器出現故障。

現象5：電梯門未關能選層啟動。

原因1：門鎖繼電器有卡阻，觸點常吸不放。

原因2：門鎖開關觸點粘連(微動開關的門鎖)。

現象6：電梯在行駛途中突然停車。

原因：門刀、門球發生碰撞使門鎖臂脫開，門鎖開關斷后門鎖繼電器失電，電梯停車。

現象7：開門速度無變速。

原因1：開門一級限位開關損壞。

原因2:開門分路電阻斷絲不通。

現象8：關門速度無變速。

原因1：關門一、二級限位開關損壞。

原因2：關門分路電阻斷絲不通。

2 電梯轎（層）門故障

電梯開、關門是由轎門帶動層門實現的，轎門上安裝有門機為主動門，層門為被動門。為了防止電梯門在關閉過程中夾住乘客而引起傷害，在電梯轎門上裝有安全防護觸板或光電（光幕）感應裝置，也叫電梯防夾人裝置。電梯轎（層）門常見故障分析如下：

2.1 轎門故障

現象1：電梯在自動位時不能關閉，或沒有關到位就反向開啟，在檢修時卻能關上。

原因1：安全觸板開關損壞，或被卡住、或開關位置調整不當，安全觸板稍微動作即引起開關動作。

原因2：門光電（或光幕）感應裝置位置偏移或被遮擋，或門光電（光幕）感應裝置無供電電源，或光電（光幕）已損壞。

原因3：關門力限開關有誤動作。如果電梯門裝有關門力限開關，當門在關閉過程中如果受到一定阻力門卻仍然關不上，則該開關動作，門機向開門方向旋轉。有的變頻門機雖然沒有這個開關，但也有類似的功能。在關門時如果遇有一定的阻力，通過變頻器的計算門機電流超過一定值時仍不能關上，則向反方向開啟。

現象2：開關門速度變慢。原因：門機皮帶打滑。

現象3：開關門時門扇振動大。

原因1：門滾輪磨損嚴重。

原因2：門導軌變形或發生松動偏斜。

原因3：地坎中的滑槽積塵過多或有雜物，妨礙門的滑行。

原因4：門鎖上的兩個滾輪與門刀位置不對。

2.2 電梯層門故障

現象：開關門時有響聲、晃動大，門間隙過大。

原因：門滾輪、門滑塊、門導軌等零部件松動、變形、磨損；層門地坎中的滑槽積塵過多或有雜物，卡阻門的滑行。

3 電梯門機故障

電梯門機是為電梯開、關門提供動力的電機，電梯門機是電梯系統中動作最頻繁的部件，其性能直接影響到整梯的性能。電梯門機有直流門機、交流異步變頻門機、永磁同步門機三種。其中直流門機的體積大，安裝方式復雜且故障率高，現已逐漸被市場淘汰，目前只有一部分在用老舊電梯（主要是貨梯）采用的是直流門機。永磁同步門機在市場上剛剛出現不久，目前受技術所限其關門扭矩都在1.8~2.6 Nm的范圍之內，對于大型的電梯門和重型門都有局限性，尤其是不能在高溫環境下長時間工作，因而使用有限。本文對這兩類門機不作討論。交流異步變頻門機在精確程度上相比直流門機有了較大幅度的提高，易于實現對開關門的不同控制要求，變頻門機具有體積小、安裝簡單的優點，同時故障率也減少了許多。這類門機是目前使用最為廣泛的電梯門機，日常所見到的電梯基本上采用的均是這類門機。

3.1 變頻門機的控制原理

變頻門機的運動控制方式分為“編碼器控制方式”和“速度開關控制方式”。在使用“編碼器控制方式”時，電機尾部安裝有編碼器，但上坎上不安裝速度開關。在這種控制方式下，通過編碼器既能檢測轎門位置，又能檢測轎門速度，因此可以使用位置和速度閉環控制，“編碼器控制方式”下的控制信號構成如圖2所示。

圖2 門機編碼器控制方式的信號構成

圖2中的開門信號、關門信號、平層信號由電梯整梯控制系統發出，其中平層信號是指電梯到達每一樓層平面位置時產生的信號；開門極限信號與關門極限信號是指轎門運動到開門極限位置和關門極限位置時，由開門極限開關和關門極限開關產生的信號；安全觸板和光電光幕是檢測障礙物的裝置，安裝在轎門的門沿上，這兩個裝置只有在關門過程中才有效，當有障礙物時，會產生安全觸板信號和（或）光電光幕信號，以便整梯控制系統和門機控制系統實施保護；編碼器用來反饋轎門運動速度、檢測轎門位置和運動方向。“編碼器控制方式”下的速度切換點通過檢測轎門位置來確定。

在使用“速度開關控制方式”時，電機不帶編碼器，而是依據上次的速度開關來檢測速度切換點。在這種控制方式下，沒有位置檢測，也沒有速度檢測，因此只能使用位置和速度開環控制，“速度開關控制方式”下的控制信號構成如圖3所示。

圖3 門機速度開關控制方式的信號構成

圖3跟圖2相比，只是編碼器信號用速度開關信號替代，其余控制信號二者完全一樣。兩個速度開關僅用作變頻門機運動過程中的速度切換點。在電梯變頻門機的兩種運動控制方式中，“速度開關控制方式”程序算法簡單，但因其不能檢測轎門的運動方向、位置和速度，從而導致控制精度相對較差，并且在這種控制方式下，門機運動過程的平滑性不太好，因此已經很少使用，目前新出廠電梯門機基本上都采用“編碼器控制方式”。

3.2 變頻門機的常見故障分析

現象1：電梯運行到目的層站后不開門，處于停止狀態，召喚信號可以登記，快車無法運行。

原因1：變頻器IPM（電源管理電路）保護，門機關斷輸出。

原因2：變頻器ADC轉換時發生故障，門機關斷輸出。

原因3：變頻器的輸入電壓低于或高于設置等級時，會發生轉矩不足或電機過熱，變頻器發生故障并關斷輸出。

原因4：變頻器輸出電流過大時，變頻器輸出關斷。

原因5：電機電流過大，超過過載保護閾值，變頻器輸出關斷。

原因6：EEROM（電可擦只讀存儲器）讀寫錯誤故障，門機停止運行。

現象2：電梯斷續運行，走走停停，有時會正常運行，有時會突然停機，過一會又自動運行。

原因：由于散熱故障、環境溫度過高或IPM工作異常，變頻器的熱檢元件檢測到過熱信號時，變頻器停止運行，電梯停止運行；等到溫度降下來，變頻器繼續工作，電梯運行。

4 電梯門系統故障的排除及注意事項

電梯門系統發生故障后，首先要判斷出是機械部分還是電氣部分出現故障，然后再具體分析，這樣可以快速找到故障點進行排除。

4.1 機械故障的排除方法

電梯門系統的機械故障表現為機械零部件的振動、聲響、發熱等現象，多是因為零部件的松動、變形、磨損所引起。出現該類故障時，若電梯還可以運行，則用檢修速度操作電梯上下運行數次，通過聽聲音、聞氣味、手摸等手段，分析判斷出故障發生的部位及部件后，對故障點進行修復或更換。若電梯不能運行，則說明電氣回路方面也發生了故障，在消除電氣回路故障后，再進行前面所述的排查方法。

4.2 電氣回路故障排除的方法

（1）電阻法：任何一個電氣元件都是有一定電阻值的，因而測量他們的電阻值大小是否符合規定要求就可以判斷其好壞與否。電阻法是一種較常用的測量方法。通常是指利用萬用表的電阻擋，測量電路、觸點等是否通斷的一種方法；有時也用萬用表或電橋測量線圈的阻值是否符合標稱值，或者用兆歐表測量相與相、相與地之間的絕緣電阻等。測量時，要注意選擇量程（一般測量通路時，選擇較低擋位），要校對儀表；要注意有沒有其他回路，以免引起誤判斷，更要注意嚴禁帶電測量。

（2）電壓法：電壓法是指利用萬用表相應的電壓擋，測量電路中電壓值的方法。在正常工作情況下，閉環電路上各點電位是一定的，電流從高電位流向低電位，順電流方向去測量電子電氣元件上的電位，看其是否符合規定值，就可判斷故障所在點。測量時要注意表的擋位，選擇合適的量程，測量直流電時，要注意正負極性。

（3）電流法：電流法是通過測量電路中的電流是否符合正常值，是判定故障原因的一種方法。弱電回路常采用將電流表或萬用表電流擋串接在電路中進行測量；強電回路常利用鉗形電流表進行檢測。

（4）替換法：在懷疑某個元件或某塊電路板有故障，又不能確定時，可進行替換試驗。此時可把認為有問題的元件或電路板取下，用新的或確認無故障的元件或電路板代替，如果故障消失，證明判斷正確。反之則需要繼續查找。

（5）短接法：控制環節的電路都是由開關、繼電器、接觸器觸點等組合而成。當懷疑某個或某些觸點有故障時，可以用導線把該觸點短接，通電后若故障消失，則證明判斷正確。需要注意的是必須確定短接時不會造成短路以及設備、人員傷害，試驗完成后應立即拆除短接線。

（6）直接檢查法：在了解故障原因或根據經驗經常出現的故障，可以直接檢查所懷疑的故障點。

（7）儀器測試法：借助各種儀器儀表測量各種參數，如用示波器觀察波形及參數的變化，以便分析故障的原因，多用于弱電回路中。

（8）逐步排除法：逐步切除部分電路以確定故障范圍和故障點。

（9）調整參數法：有些電路中元器件無損壞，電路接線良好，只是由于某些物理量（如時間、位移、電流、電阻值、溫度、反饋信號強弱等）調整得不合適，而使系統不能正常工作，這時應根據電氣工作原理及設備的具體情況進行調整。

（10）比較、分析、判斷法：根據系統的工作原理，控制環節的動作程序以及它們之間的邏輯關系，結合故障現象，進行比較、分析和判斷，減少測量與檢查等環節，迅速判斷故障范圍。通過分析、比較進行判斷，能減少檢測環節，縮小故障范圍，提高排除故障的速度。適用于部分電路故障范圍或故障點的直接判定，也應用于整個故障排除的過程中。

4.3 排除電氣回路故障的注意事項

當判斷為電氣回路的故障后，最重要的是要快速找到故障點，才能盡快對電梯修復。從以下幾個方面著手分析有助于盡快找到故障點：

（1）首先重點檢查電梯停止層的電氣回路是否發生故障。

（2）詢問是否有用三角鑰匙打開過層門，在廳門外用三角鑰匙重新開、關一下廳門。這樣做的原因是，有時電梯廳門經人工打開后可能沒關到位，造成門鎖回路未接通或虛接，導致電梯出現停機或者其他故障現象，重新開關一下確保電梯停止層廳門關閉到位。

（3）確保在檢修狀態下，在電梯控制屏上分別短接廳門鎖回路和轎門鎖回路，區分出是廳門部分故障還是轎門部分故障。

（4）如果判斷是廳門部分故障，確保在檢修狀態下，短接廳門鎖回路，以檢修速度運行電梯，逐層檢查每道廳門鎖接觸情況（包括被動門鎖）。注意：在修復門鎖回路故障后，一定要先取掉門鎖短接線，再將電梯恢復到快車狀態。另外需要注意的是，目前多數電梯雖然門鎖回路正常，門鎖繼電器也吸合，但通常在門鎖繼電器上取一副常開觸點連到微機（或PC機）上進行檢測，如果門鎖繼電器本身接觸不良，也會引起門鎖回路故障。

5 結束語

來自國家質檢總局的數據顯示，在導致電梯安全隱患的因素中，制造質量占16%，安裝占24%，因保養和使用造成的故障占比高達60%，在因保養和使用造成的故障中，80%來自于門系統故障，70%的電梯傷害事故因電梯門故障引起。因此電梯門系統故障應引起電梯生產、使用相關各方足夠的重視，強化管理、規范保養、文明乘用，減少人為因素引起的故障和事故。