防止電梯門在運行中被開啟的門電氣系統的改造

【摘 要】本文以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例，對電梯在運行中電梯門被人為誤開啟的現象及原因進行分析研究，發現原電梯門電氣電路存在問題和缺陷；針對不足的，運用電梯關門后門電動機保持微弱電流產生推力的方式，使電梯在運行中轎門一直處于關門趨勢，防止電梯轎門在運行中被乘客強行掰開的現象，對原電路進行改造，增設電梯門電氣保護裝置，從而實現安全保護作用。設計在多臺電梯中得到應用，既適用于早期的繼電器邏輯控制系統的電梯，也適用于新型的VVVF電梯。實踐證明，該裝置運行性能穩定、安全可靠。

【關鍵詞】電梯；門電氣系統；電氣保護裝置；改造

0.前言

電梯作為公共的垂直交通工具，乘坐電梯的人員范圍比較廣，人員比較復雜，而乘客電梯基本上是無司機運行，因此某些電梯事故與乘客操作不當有很大關系。例如在等候電梯時習慣性地拍打電梯按鈕，將上下兩個按鈕同時按亮；電梯在運行中強行掰開電梯門等等；這些都是導致電梯安全事故的主要根源。

《特種設備安全監察條例》第三十二條規定：電梯應當至少每15日進行一次清潔、潤滑、調整和檢查。維修保養必須由取得許可的安裝、改造、維修單位或者電梯制造單位進行。由此可見，電梯安全的重要性，同時也說明電梯要安全運行，就必須經常性地檢查和調整，找出存在的安全保護缺陷，特別是早期生產安裝的電梯，如果涉及重大安全保護缺陷，就有必要研究和改造完善。

本文以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例，對電梯門電氣系統電路進行研究和改造，防止乘客在電梯運行當中強行掰開轎門，避免重大的安全事故。

1.課題的必要性

城鎮化進程不斷加快，高樓大廈鱗次櫛比，生活在大樓里的現代人，乘坐電梯是每天必不可少的交通工具，電梯的每次升降，承載的不只是一般的物品荷重，更是一個個寶貴的生命。一直以來，電梯事故時有發生，如按鈕失靈、運行中門突然打開、變速運行、突然停運、轎廂自由墜落等，使不少人深感畏懼。電梯運行安全是用戶、業主、維修單位、主管部門都密切關心的問題，如果了解了電梯事故發生的原因，采取正確的防范措施，很多事故是可以避免的。

電梯事故的種類按發生事故的系統位置，可分為門系統事故、沖頂或蹲底事故和其他事故。據統計，各類事故發生的起數占電梯事故總起數的概率分別為：門系統事故占80%左右，沖頂或蹲底事故占15%左右，其他事故占5%左右。門系統事故占電梯事故的比重最大，發生也最為頻繁。門系統事故主要指發生在電梯的出入口即廳門、轎門的事故，即乘客出入廳門、轎門時發生的剪切、擠壓、墜落事故。門系統事故之所以發生率最高，是由電梯系統的結構特點造成的。

2009年8月12日廣州越秀區精都服裝城發生一起電梯傷人事故。一個五歲兒童單獨乘坐電梯，在運行中強行掰開轎廂門，因此電梯產生故障而停車。之后兒童企圖逃離轎廂的過程中墜落井道而身亡。這是一臺雙速客梯，這類電梯的轎門機構在門關閉后的自鎖力（傳動比）較小，在轎廂內很易掰開轎門。轎門打開后，電梯因故障停車，乘客被困，心里極其恐慌，通常會強行掰開轎門不顧一切地企圖逃離轎廂，給電梯安全運行埋下隱患。本設計通過加裝安全保護裝置消除安全保護缺陷，使電梯正常運行狀態下不能輕易掰開轎門，可避免此類安全事故的發生。

2.技術分析

從上面這起事故來分析，乘客乘坐電梯時必須遵守一個基本原則：就是電梯在運行中乘客不能隨便去掰動轎門，被困時必須由外界人員施救，而不能自行掰開逃離，否則極可能發生嚴重事故。這就要求電梯運行中，或因故障停電困人時，乘客也不能自行掰開轎廂門。

為了保證轎門不被乘客在轎內打開，有兩種解決方式：一是在轎門機構上安裝轎門機械門鎖，但因安裝機械門鎖需要有較大的間隙，才能順利地自動上鎖和開鎖。這就較難滿足電梯運行中轎廂門與層門之間的空間位置要求，造成施工難度較大。二是通過轎門電氣系統來保證電梯在運行中，轎廂門保持緊密關閉、不被輕易掰開。通過電氣系統控制持續地給予關門力，即門電機帶電運行。不過最理想的解決方法是機械鎖和電氣裝置都具備。本課題只研究解決電氣系統保護裝置，加裝機械門鎖作為另一課題研究。

電梯運行門機帶電設計圖

注：虛線框內位設計增加和更改的線路及元件。

線路圖元件代號說明表

國家標準7588-2003的第8.11.2條規定：額定速度大于1m/s的電梯在其運行時，開啟轎門的力應大于50N。從轎門的關門過程分析，門電動機傳遞到轎廂門扇水平方向運動的力，在關閉過程中其傳動比是變化的，在關閉前20cm內，傳動比明顯增大，在關閉位置傳動比達到最大值。當門扇處于關閉位置時，只要門電動機施加微弱的力矩，在轎門扇水平方向，就可獲得相當大的關門力，保持關門趨勢。在力矩的傳動過程中，其結構因摩擦而產生的機械自鎖反力作用，同時電氣系統的電路上并聯較小的制動電阻，使直流電動機產生較大的制動作用，兩項共同作用要掰門反轉是十分困難的。所以，只要給予門電動機微弱電流，要掰開轎門，就得花很大的持續的力，就算用猛力也將無濟于事。轎門處于關門趨勢，門縫密實，無從下手，無從施力，可以說無法在電梯運行中強行開門了。由于門已經關閉，所以門電機只要保持很小的力矩，因此所需的電流微弱，門電動機帶電運行是不會發生電動機和電氣系統過熱，而造成故障和損壞。

轎門傳動機構圖

3.技術設計

門機帶電運行電氣系統可分為：

（1）信號檢測和指令邏輯控制。

（2）門機電氣驅動電路?，F以KJX-A交流集選控制乘客電梯為例未說明。

3.1信號檢測和指令邏輯控制

圖1

電梯起動運行信號，可采集于方向接觸器，或代表運行的運行繼電器，或是曳引機電磁制動器控制回路，或是制動器打開和釋放制動狀態。在這里同時采集制動器控制回路和制動器可靠釋放制動兩個信號。如圖示，YJ1和YJ2，YJ3都為運行信號檢測繼電器，YJ1和YJ2為吸合接通為運行狀態，釋放為停車狀態，這樣繼電器損壞將失去保護功能，采用并聯雙繼電器來提高可靠性。制動器釋放制動控制線路，設置檢測開關SA100和繼電器YJ3。選擇制動器制動時SA100檢測開關為閉合，制動器打開時SA100檢測開關為斷開狀態。這樣線路就有一個自檢功能，線路損壞，轎廂門就一直處于關門狀態。

關門繼電器KA83和開門繼電器KA82為開關門指令繼電器。如圖示，在電梯運行中關門繼電器KA83由YJ1、YJ2和YJ3控制，如果其中一只繼電器處于運行不安全狀態，關門繼電器就合，發出關門指令，并將YJ1、YJ2和YJ3運行信號檢測繼電器的常閉觸點串聯在開門繼電器回路中，如有不正常狀態，不會發出開門指令。若發生制動器緊急制動時檢測開關發生動作，YJ3吸合接通。

上述設計，只要電梯處于運行狀態或制動器不能可靠釋放制動器時，就會出持續關門指令，使門電機電氣驅動系統持續地保持關門力。

3.2門機電氣驅動電路

圖2

為使調速性能更好和增加電阻功率，提高系統可靠性，對調速驅動線路進行改進。如圖示，關門調速電阻和開門調門調速分開為獨立工作，便于開關門速度的調整。并增加并聯制動電阻RD84，既可提高門機動運行的平穩性，又可稍微降低減速電阻功耗。當電梯關好門時，減速行程開關SA832閉合，并聯電阻很小，門電動機MD端電壓很低。門電動機較小電流持續關門趨勢。另一方面并聯電阻較小，則對電動機制動作用較大，當掰動轎門使電動機反轉，起到很好的制動作用。即是當直流電動機轉速變化就產生反電動勢變化，致端電壓變化，因電阻小，則電流變化較大，就產生較大的轉矩變化。電動機發熱量小，不會產生過熱，只是調速電阻發熱較為明顯，若電阻箱容積足夠和有通風百葉窗，則是可靠的。

電氣系統工作過程概括為：當電梯關好門起動運行，制動器控制回路接通，運行檢測電器YJ1、YJ2合，控制器打開，行程開關SA100斷開，繼電器YJ3釋放。于是運行檢測繼電器就控制關門繼電器KA83閉合，使門機驅動系統驅動關門。由于此時處于關門二級減速區域，門電動機端電壓較小，只有微弱電流持續，使轎門處于關門趨勢。所以轎內乘客是不可能掰開轎門，保證了乘客的安全。

4.改造施工

按此技術設計改造了一臺交流雙速病床梯，其線路與圖示相同。兩臺交流調速客梯，邏輯控制器為PC C器件，改裝原理相同。

功能試驗：電梯不運行，人為動作行程開關SA100，YJ3回路開路，轎門則持續關門。轎門關閉后，用手掰轎門，即有一股很強的反作用力，無法扒開一點縫隙。

電機的發熱情況：經測試，利用16層16站的電梯，經過長達3小時的不間斷頻繁運行，實行頻繁停站后，用紅外線測溫儀測量門電動機、電阻表面溫度不高于60℃，由此說明電機的發熱狀況是正常的，是安全可靠的。

5.結束語

這套門機帶電運行保護裝置，可保證電梯在運行中，或制動器故障不能可靠制動的情況下，乘客無法掰開轎門。實現安全保護功能。采用雙繼電器并聯和故障自檢功能，可有效地防止因電氣系統故障致保護功能失效而電梯繼續運行的危險，提高了保護功能的可靠性。

【參考文獻】

[1]陳家盛.電梯結構原理及安裝維修.北京：機械工業出版社，2003：4-13.

[2]李秧耕，何喬治，何峰.電梯基本原理及安裝維修全書.北京：機械工業出版社，2003：98-106.

[3]電梯制造與安裝安全規范.GB7588—2003.

[4]特種設備安全監察條例.