電梯轎廂意外移動檢測電路分析與改進(jìn)

王賀

摘要：電梯在日常生活中的使用日益廣泛同時在樓宇中的普及率也越來越高。電梯的平穩(wěn)性和安全性受到了越來越多的人的關(guān)注。電梯在高層建筑中的作用也日益凸顯，其運(yùn)行是否安全及怎樣運(yùn)行更安全成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。在電梯的運(yùn)行過程中出現(xiàn)轎廂的意外移動會對進(jìn)出電梯轎廂的乘客的人身安全帶來較大的安全隱患。因此，對電梯轎廂意外移動的檢測和控制便成了排除電梯安全隱患的一個重要的手段，對電梯轎廂意外移動的發(fā)現(xiàn)以及有效處理手段的相關(guān)研究工作就是我們努力的方向。UCMP檢測電路滿足含電子元件的安全電路相關(guān)要求，本文是在標(biāo)準(zhǔn)理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上對分析討論電梯轎廂意外移動保護(hù)系統(tǒng)的檢測電路。文中通過對一種UCMP檢測電路的分析，在此基礎(chǔ)上掌握電路的功能原理。由于電梯轎廂意外移動保護(hù)裝置的相關(guān)要求在我推行實(shí)施的時間較短，所以對標(biāo)準(zhǔn)的理解存在不同程度上的差異。這也導(dǎo)致一部現(xiàn)有產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷與不足的原因。結(jié)合工作中的觀察，本文著重對于保護(hù)裝置的檢測電路相關(guān)部分進(jìn)行探討。理清相關(guān)問題對于檢驗(yàn)工作有著重要的意義。同時及時發(fā)現(xiàn)不足也是進(jìn)一步增強(qiáng)安全性的重要途徑。

關(guān)鍵詞： 電梯? ?UCMP? 檢測電路? 電路分析

1緒論

近年來我國電梯安全形勢嚴(yán)峻，根據(jù)國家質(zhì)檢總局統(tǒng)計發(fā)布的電梯安全事故可了解到一系列的剪切、擠壓等事故的發(fā)生大多源自電梯轎廂的意外移動。面對此類事故頻發(fā)的狀態(tài)，大多數(shù)的特種設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)走在前列的發(fā)達(dá)國家已將轎廂意外移動保護(hù)裝置在為一項(xiàng)電梯的強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)推廣執(zhí)行。從安全角度分析，電梯存在意外移動但是又不可避免的情況發(fā)生，為了彌補(bǔ)這一缺陷，電梯轎廂意外移動信號檢測和防止轎廂意外移動的保護(hù)裝置就顯得尤為重要。

2電梯UCMP系統(tǒng)介紹

2.1 轎廂意外移動保護(hù)裝置的由來

引起電梯轎廂意外移動的原因主要有：（1）制動器方面的原因，由于制動器調(diào)整不當(dāng)，部件老化或者制動輪上面有油污等等原因都會造成轎廂的意外移動;（2） 曳引機(jī)方面的原因，比如曳引輪的制造缺陷、曳引繩的選配錯誤、曳引輪軸的斷裂或是曳引機(jī)蝸輪斷齒和聯(lián)接蝸輪套筒法蘭破裂等等原因;（3）電氣控制系統(tǒng)的故障，比如轎門和層門門鎖裝置失效、控制電路失效、電磁干擾等引起的意外移動;（4）人為原因，比如維護(hù)保養(yǎng)人員短接層門轎門門鎖裝置等都有可能引起轎廂的意外移動。電梯轎廂意外移動引起的擠壓、剪切等傷害應(yīng)該得到整個電梯行業(yè)的足夠重視，而轎廂意外移動保護(hù)裝置的目的就是防止使用者在進(jìn)出電梯轎廂時受到轎廂意外移動引起的傷害。

2.2 電梯UCMP系統(tǒng)組成

電梯轎廂意外移動裝置組成包含了檢測子系統(tǒng)、操縱裝置、制停子系統(tǒng)。檢測子系統(tǒng)是通過對轎廂意外移動進(jìn)行檢測同時向制停子系統(tǒng)發(fā)出動作指令，其硬件組成一般由檢測元件和信號處理單元構(gòu)成。制動子系統(tǒng)是有效執(zhí)行機(jī)械制停的安全部件，使轎廂實(shí)現(xiàn)有效制停。本文在內(nèi)容上著重介紹檢測電路部分，對其余安全部位不做詳細(xì)討論。

3電梯UCMP檢測電路

3.1電梯UCMP檢測電路

本文所介紹的國產(chǎn)某電梯公司的一款UCMP保護(hù)系統(tǒng)的檢測電路是比較常見的一種。如圖2所示是包含了提前開門和微動平層電路轎廂意外移動保護(hù)裝置的檢測電路，該電路屬于電子元件的安全電路。電梯的帶有自監(jiān)測功能的制動器作為工作制動器并且該制動器也作為轎廂意外移動保護(hù)裝的的制停子系統(tǒng)。圖2中KT1、KT2、KT3為安全繼電器，井道中光的電感應(yīng)開關(guān)PML1、PML2，P為電梯運(yùn)行控制器的信號輸出，T1、T2為電路輸出端。

光電感應(yīng)開關(guān)固定在轎廂上其檢測點(diǎn)的輸出端為WDS、WDX、PML/PML1/PML2 ，上微動開關(guān)WFLS，下微動開關(guān)WDX，平層信號開關(guān)為PML，該信號開關(guān)信號同時也接入電梯控制系統(tǒng)，PML1、PML2是UCMP的意外移動檢測開關(guān)，該開關(guān)接入 UCMP 檢測電路和電梯控制系統(tǒng)。

井道中光電感應(yīng)開關(guān)和遮光板對應(yīng)的安裝示意簡圖如圖3所示。開關(guān)檢測信號同時接入電梯控制系統(tǒng)。PML/PML1/PML2是一個光電開關(guān)中的三個輸出點(diǎn);WDS和WDX與PML/PML1/PML2的距離均為h1。遮光板安裝在導(dǎo)軌支架上，每一個層站安裝一個，長度為h2 。當(dāng)遮光板同時對準(zhǔn) WDS、WDX及PML/PML1/PML2 時，轎廂位于正常平層位置（轎廂地坎與層門地坎滿足平層準(zhǔn)確度即垂直距離小于10 mm）。

圖4是該種電路的應(yīng)用示意圖，其中BT為抱閘接觸器，YT為電梯運(yùn)行接觸器，CT為層門接觸器常開觸點(diǎn)，AT為安全回路接觸器常開觸點(diǎn)，MT為轎門接觸器常開觸點(diǎn)。此電路開門保護(hù)電路的工作原理是（以轎廂上行為例）：電梯上行，當(dāng)遮光板插入PML/PML1/PML2感應(yīng)開關(guān)時，PML導(dǎo)通，電梯控制系統(tǒng)收到到PML信號后，P輸出導(dǎo)通，如果此時PML1、PML2 導(dǎo)通，KT1、KT2 接通，KT3 斷開，T1、T2接通，從而短接YT和MT，電梯控制系統(tǒng)輸出開門信號，實(shí)現(xiàn)提前開門開門。

當(dāng)該電路作為微動平層保護(hù)電路的工作原理是（以轎廂下移為例）：當(dāng)電梯位于平層位置時，遮光板同時插入WDS、WSX、PML/PML1/PML2，四個感應(yīng)開關(guān)共同輸出導(dǎo)通信號。如果出現(xiàn)鋼絲繩伸長等原因造成轎廂下沉超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)距離時，WDS離開遮光板范圍，WDS斷開信號輸出，此時PML/PML1/PML2仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，T1、T2導(dǎo)通，YT和MT仍被短接，電梯控制系統(tǒng)發(fā)出向上微動信號，由此實(shí)現(xiàn)轎廂上行微動平層。當(dāng)該電路作為轎廂意外移動檢測電路的工作原理是（以轎廂向下意外移動為例）：在層門開著的狀態(tài)情況下，由于控制系統(tǒng)故障、電機(jī)供電故障等原因?qū)е罗I廂意外向下移動，當(dāng)轎廂移動距離超過 h2 /2時，此時PML1、PML2離開遮光板范圍，PML1、PML2輸出斷開信號，KT1、KT2斷開，T1、T2輸出斷開信號，這時電梯層門處于打開狀態(tài)，YT斷開，同時BT和 YT失電，電動機(jī)此時停止運(yùn)行，制動器線圈失電，制動器制停轎廂。

3.2電路分析與缺陷改善

根據(jù)圖 2所示的電路工作原理分析可看出 ， PML1、PML2輸出導(dǎo)通信號，微動平層電路和提前開門輸出T1、T2導(dǎo)通，當(dāng)不超過遮光板長度二分之一的平層區(qū)域時電梯提前開門和微動平層運(yùn)行可以進(jìn)行;同時作為UCMP檢測電路的位置檢測信號，如果轎廂運(yùn)動離開此范圍時，檢測電路輸出端T1、T2斷開，切斷制動器和電機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)轎廂制停。PML1、PML2在上述功能功能中所起的作用其實(shí)是一致的沒有根本性差別，此處用兩個開關(guān)的目的是采用冗余設(shè)計，如果在此處只使用一個檢測開關(guān)，假如此開關(guān)發(fā)生短路故障即輸出一直導(dǎo)通時，UCMP檢測電路功能將處于失效。根據(jù)圖2進(jìn)行電路分析如果意外移動開關(guān)PML1出現(xiàn)故障無法實(shí)現(xiàn)通斷功能時即當(dāng)轎廂因意外移動使開關(guān)運(yùn)動離開遮光板時，開關(guān)也無法斷開，即而無法檢測到轎廂意外移動。

針對上述的問題，應(yīng)該在檢測電路中進(jìn)行改進(jìn)以達(dá)到冗余設(shè)計的檢測開關(guān)在功能上既相互輔助又能相互制約。國標(biāo)GB7588-2003中14.1.2.3.2.1：只要第一故障仍存在，電梯的所有進(jìn)一步操作都應(yīng)是不可能的。在第一故障發(fā)生后而在電梯按上述操作程序停止前，發(fā)生第二故障的可能性不予考慮。在此電路中PML1、PML2是轎廂意外移動的兩個檢測開關(guān)，功能一致。如果當(dāng)PML1發(fā)生短路故障時，電路應(yīng)能使即將由于故障導(dǎo)致的動作停止。在該電路中如圖5所示，當(dāng)PML1發(fā)生短路故障由于運(yùn)行接觸器KT3的常開觸點(diǎn)KT3-1導(dǎo)通既KT1上電，KT1 的常開點(diǎn)KT1-1接通，其常閉點(diǎn)KT1-3斷開KT3失電，KT3-1斷開，由于PML2處于斷開狀態(tài)既KT2-3處于斷開狀態(tài)既KT1失電，電路處于自身故障保護(hù)狀態(tài)此時電路的故障并不能使意外移動檢測電路輸出錯誤的動作信號，較之前文圖2所示的電路本電路的安全穩(wěn)定性更高更加符合國標(biāo)中的相關(guān)要求描述。

4結(jié)束語

電梯轎廂意外移動保護(hù)裝置的檢測電路為含電子元件的安全電路。文中對電路的組成形式以及工作原理進(jìn)行了分析討論。轎廂意外移動檢測電路是轎廂意外移動保護(hù)裝置的重要組成部分。文中的電路結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)所說的具有微動平層功能電梯應(yīng)具備轎廂意外移動保護(hù)的要求。針對保護(hù)中提到的開門走車問題增加了門鎖檢測開關(guān)。對于電梯移動的位置情況分析設(shè)計了意外移動檢測開關(guān)。只有各檢測部位的合理設(shè)計才能為意外移動保護(hù)裝置的制停子系統(tǒng)提供正確的動作指令。通過對文中檢測電路的分析發(fā)現(xiàn)采用冗余設(shè)計的檢測開關(guān)原本是為了提高檢測電路功能的穩(wěn)定性，但是經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)故障時其設(shè)計本身無法將錯誤信號規(guī)避。通過對兩個意外移動檢測開關(guān)電路的分析發(fā)現(xiàn)如果利用本身線路中的繼電器的一個互鎖設(shè)計，這樣可以提高檢測的安全性。對轎廂意外移動檢測電路而言其本身是安全電路，也就是說其電路本身應(yīng)該具備的一個功能是自監(jiān)測功能，對于可能發(fā)生的“可能導(dǎo)致電梯出現(xiàn)危險”安全電路本身的元器件應(yīng)能進(jìn)行自監(jiān)測，有效制停電梯，電梯恢復(fù)安全狀態(tài)。同樣的對于其重要組成部件意外移動檢測開關(guān)的設(shè)計也應(yīng)該提高標(biāo)準(zhǔn)。文中改進(jìn)電路的思路就是真的兩個電路的相互聯(lián)系著實(shí)手的，本著在功能是既相互互補(bǔ)又能相互制約這既提高了檢測電路的穩(wěn)定性有增加其安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 7588-2003. 電梯制造與安裝安全規(guī)范 .

[2]馮宏景. 電梯安全電路研究 . 特種設(shè)備安全國際論壇文集-特種設(shè)備法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn) . 北京.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社. 2005.

[3]彭仁東. 論電梯安全電路的檢驗(yàn) . 中國特種設(shè)備安全. 2008.

[4] prEN81-20：2014. Safety rules for the construction and installation of lifts-Lifts for the transport of persons and goods-Part 20： Passenger and goods passenger lifts .

[5]電梯與自動扶梯技術(shù)檢驗(yàn). 北京. 學(xué)苑出版社. 2001