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）

電梯是通過機房、井道、層站安裝在建筑物，垂直運輸人和貨的與建筑物緊密聯系的機電一體化設備，是機械、電氣、電子高度一體化的產品，由機械系統和電氣系統2 部分組成[1]。電梯長時間處于通電運行狀態，電氣控制系統的結構非常復雜，既有高電壓器件、又有電子元器件，電氣部件安裝在機房、井道、底坑、轎廂、層站、廳門和轎門等地方，可能發生的故障點非常多且分散。在發生電梯故障時，如何及時查找電氣故障點，縮短故障處理時間，提高工作人員效率，需要根據各電氣部件性能特點，采用各種故障診斷方法，分系統、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]，指導從業技術人員做好維護和修理工作，為減少電梯安全事故，保障電梯平穩運行提供有力的技術支撐。本文對電梯常見電氣故障進行診斷分析，研究故障查找方法。

1 電梯電氣控制系統簡介

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

2 電梯電氣控制系統故障常見類型及診斷分析

2.1 電力驅動系統故障

電梯運行全過程主要分啟動運行、額定速度運行和減速停車運行3 個階段。在目前最常用的交流變壓變頻調速系統中，主要由整流回路、充電回路、逆變回路、再生回路、基極驅動回路和電流檢測回路等部分組成。當電梯慢車無法運行時，若安全回路、門聯鎖回路正常，則可對拖動系統各部分進行檢測，若發現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、再生電阻阻值遠遠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故障。在處理此類故障時要注意充電電容上的剩余電量，不能正常放電時，電容電壓會高達直流320 V，若操作失誤，則可能造成其他設備的二次損壞，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，電梯運行數年后，因較大電流沖擊或電弧燒蝕時，容易造成電機線圈燒壞，導致整個回路無法動作。繼電器和接觸器的觸點在長期的高頻率動作工況下，大電流和動作電弧會對觸點產生燒蝕后導致觸點粘連而短路；長期使用后觸點會沾附灰塵、油泥等，如果沒有及時清理會導致斷路，觸點的彈簧片老化不能及時復位也會造成斷路。電梯相應的電氣回路長時間處于非正常的斷路或接通狀態會導致電梯失控，造成電梯誤動作，極易引發電梯事故。

2.3 門系統電氣故障

門系統主要包括自動開關門機構、門入口保護裝置、門聯鎖回路。只有轎門門鎖和全部廳門門聯鎖接通，門鎖繼電器動作后電梯才能運行。當門聯鎖回路斷路時，常采用短接門聯鎖的方法，先區分是轎門聯鎖還是廳門聯鎖故障，若是廳門聯鎖故障，還需逐層檢查每層廳門聯鎖是否動作到位、觸點是否接觸良好。在修復門鎖故障后，必須第一時間拆除門鎖短接線，才能正常使用電梯。當電梯門出現非正常開關故障時，可能是安全觸板線接觸不良、光幕未對準或本身損壞、門機的開關門限位動作異常等。據統計，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故是門系統造成的[4]。及時修復電梯門系統故障，對保障電梯的穩定運行非常重要。

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房、轎廂、廳門及井道內的電氣開關組成，只有全部安全開關接通時，安全繼電器才會動作，控制屏內的安全回路指示燈點亮，電梯才能運行。當控制屏內的安全回路指示燈熄滅時，可判定是電氣安全回路故障，即電氣安全回路中的一個或幾個電氣開關斷開或損壞[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。

2.5 電磁干擾引起的故障

電梯電氣系統中遇到的電磁干擾主要是控制屏內驅動系統產生的高壓高頻電磁波對微機控制印板和電子信號的影響，導致電梯不能正常工作。例如，旋轉編碼器信號線受到變頻器高次諧波干擾，會出現電梯運行中轎廂上下抖動、平層時轎廂內外偏差較大，甚至出現溜梯現象。需要給主機編碼器信號線加屏蔽網，再外加金屬軟管，且金屬軟管可靠接地，才能有效抗干擾?？刂破羶鹊耐ㄐ啪€走線要規范，在維修時要注意，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致微機瞬間死機而使電梯急停的故障[6]。

2.6 電梯特殊功能誤動作故障

當電梯的附加功能誤動作時，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，就是電梯在首層開著門但不能登記指令的故障現象；稱量裝置誤動作，就會出現乘客較少時就報超載的現象；電梯轎門光幕保護誤動作，就會導致電梯不關門的故障；電梯的地震感應裝置誤動作，會導致電梯在最近樓層?？亢箝_門，不能再運行。

3 電梯電氣故障排查的常用方法

電梯電氣系統結構復雜，發生故障時要迅速排除故障，維修人員必須掌握電氣控制系統的工作原理及動作流程邏輯關系，了解各電器組件、繼電器、接觸器及其觸點的作用、安裝位置及它們之間的相互關系。在排查故障時，必須先全面細致地了解故障現象，采用有效的故障排查措施和方法，迅速判定電梯故障的準確原因，盡快找到發生故障的電氣部件，及時解決故障，保障電梯正常運行。

3.1 電梯故障檢測前的4 項準備工作

當電梯發生電氣故障時，維修人員需要具備以電氣知識為基礎的高效的工作方法。到達現場后，可以通過4個步驟做好故障檢測前的準備工作。在完成下述準備工作后，可初步判斷造成這種故障的原因可能在哪個部分。

3.1.1 首先是問

詢問現場人員故障發生時的詳細情況，重點在過程順序、異?，F象，詢問電梯管理人員該臺電梯在發生故障前一段時間修理調整以及更換零部件的情況[7]。

3.1.2 其次是看

仔細觀察該故障的表象及過程、查看控制屏內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、斷裂等現象。

3.1.3 再次是聽

仔細聽電梯運行過程中曳引機、導向輪、轎廂和鋼絲繩等是否有異常聲響，接觸器、制動器、開關門、終端減速開關動作時是否有異常聲響[8]。

3.1.4 最后是聞

聞一聞機房控制屏、主機、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 個原則

3.2.1 “先慢車，再快車”

為保證設備和人身安全，電梯檢修試運行時，慢車運行正常后才可以試運行快車[9]，在試車時人員不能進入電梯，這是電梯作為特種設備在維修時必須確保的安全準則。

3.2.2 “先外部，再內部”

根據統計，控制屏內線路的故障率要遠遠低于機房其他線路、井道線路、轎廂線路的故障率。因此，在檢查線路故障時，要先檢查機房外的線路：井道內電纜、電梯隨行電纜、轎頂電纜和層站電纜等；再檢查機房內線路：機房配電箱、機房電纜和主機電路及其他外圍設備電路；最后再檢查控制屏內的線路。

3.2.3 “先安全回路，再其他電氣回路”

出現電梯故障時，應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，再繼續排查其他電氣控制環節。

3.2.4 “先主電路，再控制回路”

當電梯出現停梯或急停故障時，首先檢查供電的三相電源、進入控制屏的主電路、控制屏到電動機的電路是否正常。若主電路正常，再根據故障情況詳細檢查控制回路[5]，如：驅動回路、電流檢測回路、速度反饋回路、充電回路、門機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

現在的電梯大多數都采用微機控制系統，在控制屏面板上操作開關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位后就不再顯示，而存儲故障代碼在斷電復位后仍能顯示。大故障代碼可提示安全回路故障、終端開關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，從大故障代碼進一步查看分類小故障代碼，可提示大致的故障點。但在實際應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確地找到故障點和故障部件。

3.3.2 維修計算機跟蹤法

各電梯廠家根據自己的產品開發了專用的維修計算機，專業技術人員可利用維修計算機與電梯上的通訊接口相接，運行維修計算機中的專業程序，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部運行程序的每一個工作環節，可實時監測跟蹤各電氣部件、開關和觸點的動作狀態、動作距離。在檢修瞬時出現的故障但又沒有反映故障代碼時，例如觸點接觸不良瞬間斷開后又閉合的瞬時自復位故障，使用維修計算機跟蹤電梯動作程序是最直接的辦法。

3.3.3 運行邏輯排查法

各種型號的電梯有各種形式的控制和驅動方式，存在一定差異，但它們運行的邏輯過程基本上是一樣的。電梯每一次運行都是按照派梯、定向、選層、關門、啟動、加速、定速運行、減速、到站預報、停止、平層和開門的全過程運行邏輯順序，當電梯發生故障時，維修人員根據邏輯過程來考慮究竟在哪一個環節上出現問題，大致判斷故障產生的位置。

3.3.4 電壓測量對比法

可在通電狀態下用萬用表電壓檔測量各個電子電氣元器件兩端的電壓，與正常運行的電梯的相應元器件的電壓進行對比是否符合規定值，若不符合規定值就可判斷該電氣回路存在故障，再進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，電阻值不是無窮大就是零；電子元件都是由一個PN 結構成的，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，根據測量出的阻值是否符合規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

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

3.3.7 斷開部件法

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

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，可采用新的或確認無故障的電器元件或印刷電路板代換，如果電梯恢復正常運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排查。當維修人員積累了豐富的經驗，掌握了常見故障中易出現故障的元器件和印板時發現，在現場維修時代換法是最快速恢復電梯正常運行的辦法。

4 結束語

電梯是我們生產生活中極其重要的交通工具，保證電梯的安全可靠運行就是保障人民群眾的生命財產安全。電梯電氣控制系統是電梯的重要組成部分，在使用中發生故障會嚴重影響人們的正常生活甚至危及生命財產安全。這就要求維修人員既要有豐富的實踐經驗、又要有扎實的理論知識，這樣才能在電梯出現故障時快速診斷查找到故障點，提高維修速度，提高安全運行的服務水平。針對電梯經常出現的故障，開展電梯電氣控制系統故障診斷和查找方法的研究，科學有效地查找電氣控制系統故障點，為電梯安全平穩運行提供有利保障[2]。隨著物聯網技術的發展，通過電梯遠程監控系統分析電梯的運行和故障數據[11]，由智能化系統向現場技術人員指導故障診斷查找的方法，提升電梯電氣控制系統故障診斷和查找的效率，是將來電梯技術的發展方向。