電梯應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理

陸 歡

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究員宜興分院，江蘇 宜興 214221）

在高層建筑快速發(fā)展背景下，電梯量需求不斷增加。安全是電梯運(yùn)行的重要技術(shù)指標(biāo)，因此要求相關(guān)部門(mén)必須做好電梯應(yīng)急措施，才能確保電梯安全運(yùn)行。隨著電梯應(yīng)急系統(tǒng)在電梯運(yùn)行中的應(yīng)用，其在電梯故障或者停電狀態(tài)下，能夠通過(guò)逆變電源為電梯供電，使電梯能夠達(dá)到平層，并確保乘客安全。本文就電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其運(yùn)行管理措施。

1 電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行原理

在電網(wǎng)正常情況下，電梯應(yīng)急系統(tǒng)則會(huì)被旁路，將電能提供給電梯運(yùn)行系統(tǒng)。通過(guò)控制變頻系統(tǒng)對(duì)電梯進(jìn)行有效控制，同時(shí)使曳引機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在鋼絲繩和曳引輪相互作用下，對(duì)重裝置與帶動(dòng)轎廂間會(huì)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即轎廂呈上升狀態(tài)時(shí)，對(duì)重裝置則會(huì)下降，而轎廂呈下降狀態(tài)時(shí)，對(duì)重裝置則會(huì)上升。通過(guò)對(duì)電梯曳引機(jī)運(yùn)行方向進(jìn)行控制，即能夠?qū)I廂的升降方向進(jìn)行控制，而對(duì)曳引機(jī)運(yùn)行速度控制，即能夠?qū)I廂的升降速度進(jìn)行控制。在電網(wǎng)故障情況下，電梯應(yīng)急系統(tǒng)會(huì)將電梯運(yùn)行系統(tǒng)與電網(wǎng)間連接點(diǎn)斷開(kāi)，并向曳引機(jī)、變頻系統(tǒng)、門(mén)機(jī)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等提供電能，并依據(jù)應(yīng)急系統(tǒng)與控制體系間連接線(xiàn)路及信號(hào)，采取有效的應(yīng)急救援措施。應(yīng)急系統(tǒng)與控制體系間連接線(xiàn)路及信號(hào)主要由24V的信號(hào)電源所提供，而信號(hào)端主要為COM，主要對(duì)回路、控制系統(tǒng)、變頻故障燈進(jìn)行檢修。因控制系統(tǒng)內(nèi)的相序性繼電器能夠?qū)﹄娋W(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所以當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)停電或者缺相故障時(shí)，能夠及時(shí)將故障信息反饋到控制系統(tǒng)，使故障電梯處于停運(yùn)狀態(tài)。為了防止上述現(xiàn)象產(chǎn)生，在電梯應(yīng)急系統(tǒng)在使用前，必須通過(guò)短接方式將相序性繼電器有效輸出，才能保證應(yīng)急系統(tǒng)正常運(yùn)行。在應(yīng)急系統(tǒng)使用時(shí)，必須在控制系統(tǒng)中設(shè)置檢修信號(hào)。當(dāng)電梯呈檢修狀態(tài)，則利用外部信號(hào)對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，并依據(jù)應(yīng)急系統(tǒng)信號(hào)，選擇適宜的應(yīng)急救援方案。

2 電梯應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 逆變器設(shè)計(jì)

（1）主回電路。主回電路主要采用的是單相性全橋型結(jié)構(gòu)，將SPWM作為主要調(diào)節(jié)方式，能夠使DC/AC實(shí)現(xiàn)逆變，圖1為主回電路示意圖。SPWM波存在的諧波具有一定的負(fù)載，通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的濾波器，能夠?qū)⒉糠种C波分量有效消除。逆變器系統(tǒng)能夠選擇兩個(gè)通過(guò)率較低的濾波器，但由于變壓器存在一定漏感反應(yīng)，使電感值有所降低，所以應(yīng)將濾波器的主回電路設(shè)計(jì)為L(zhǎng)f=4mH，Cf=4uf。

圖1 主回電路示意圖

（2）控制電路。控制電路與逆變器運(yùn)行可靠性密切相關(guān)，因此在電梯應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)其控制電路匹配度進(jìn)行充分考慮。通常情況下，電梯應(yīng)急系統(tǒng)逆變器控制電路主要采用的是IR2110芯片，這種型號(hào)芯片有兩條高壓通道，能夠同時(shí)控制上橋臂和下橋臂。但是由于IR2110芯片無(wú)任何電隔離措施，所以需要配備6N137型號(hào)的高速光耦，其運(yùn)行速度能夠達(dá)到10MBit/s，滿(mǎn)足逆變器系統(tǒng)運(yùn)行要求。為了實(shí)現(xiàn)逆變器輸出閉環(huán)控制功能，逆變器系統(tǒng)必須對(duì)交流電壓與電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。本研究系統(tǒng)采用的是ADC型的控制器，其有兩條通道，需經(jīng)由多路開(kāi)關(guān)來(lái)選擇適宜的數(shù)據(jù)，然后再經(jīng)由ADC接口完成轉(zhuǎn)換。通過(guò)隔離形式，并在互感器輔助下完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

2.2 充電器設(shè)計(jì)

充電器電路主要采用的是Buck型結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)四種不同方式向蓄電池提供電源，即恒流方式、涓流方式、浮充方式及恒壓方式，圖2為充電器電路設(shè)計(jì)示意圖。交流電源通過(guò)變換器AC／DC，能股成為直流電源，向蓄電池提供電能。CPU能夠?qū)ψ儞Q器DC／DC進(jìn)行控制，向鉛酸型蓄電池提供電能，并對(duì)蓄電池電流、電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)依據(jù)檢測(cè)反饋信息，按照控制計(jì)算要求，對(duì)變換器DC／DC進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

圖2 充電器電路設(shè)計(jì)示意圖

3 電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行管理措施

在電梯出現(xiàn)故障或者需要搶修時(shí)，電梯應(yīng)急系統(tǒng)方可應(yīng)用，且其配套設(shè)備均需設(shè)置在電梯井道內(nèi)。為了確保電梯應(yīng)急系統(tǒng)安全運(yùn)行，要求相關(guān)部門(mén)必須加強(qiáng)應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行管理工作，采取有效的管理措施，具體表現(xiàn)在：

（1）做好人員應(yīng)急組織工作。管理部門(mén)應(yīng)依據(jù)電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行情況，制定具體的應(yīng)急方案和計(jì)劃，并明確每個(gè)管理人員的職責(zé)，同時(shí)電梯應(yīng)急救助和通訊設(shè)備都必須配備齊全，才能提高電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行安全性和可靠性。

（2）加強(qiáng)電梯保養(yǎng)與維修工作。通過(guò)對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行密切監(jiān)查，并與相關(guān)部門(mén)簽訂電梯保養(yǎng)與維修合同，明確電梯故障維修部門(mén)職責(zé)，使其能夠參與到電梯保養(yǎng)、維修與應(yīng)急救助工作中。而電梯故障維修部門(mén)必須制定完善的應(yīng)急維修制度和方案，合理配置維修人員和應(yīng)急救助設(shè)備，當(dāng)電梯緊急故障時(shí)，能夠及時(shí)趕到事故現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行緊急救援。

（3）確保應(yīng)急吊籃處于良好運(yùn)行狀態(tài)。在電梯日常運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)急吊籃需置于電梯井道的底部，并對(duì)其進(jìn)行有效固定，避免其進(jìn)入到電梯運(yùn)行范圍，并將應(yīng)急吊籃電源切斷。當(dāng)電梯發(fā)生事故，難以進(jìn)入到相應(yīng)的轎頂，或者電梯乘客被困，且應(yīng)急救援難度較大時(shí)，才能使用應(yīng)急設(shè)備。在吊籃應(yīng)用過(guò)程中，電梯電源應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，避免電梯突發(fā)運(yùn)行，危及人們生命安全。同時(shí)要求操作者必須具有熟練的操作技能，并做好必要的防護(hù)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

電梯應(yīng)急系統(tǒng)主要以能源供電為主，能夠?qū)㈦娞莨收舷埠梅答伣o電梯控制系統(tǒng)，并對(duì)電梯運(yùn)行狀況進(jìn)行有效控制，確保電梯乘客安全。同時(shí)通過(guò)對(duì)電梯應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行管理，明確每個(gè)管理人員職責(zé)，使電梯運(yùn)行安全性得到有效提高。