電梯系統檢測及故障診斷研究

□ 蔣守祥 江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院

電梯系統檢測及故障診斷研究

□ 蔣守祥 江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院

［導讀］ 電梯是現代生活中重要的運輸裝備，隨著社會現代化程度的日益提高，其應用范圍也越來越廣，尤其在高層建筑中更是必不可少。從安全性角度出發，電梯作為一個封閉狹小的空間，缺少解決突發性事件的靈活機制，因此對系統檢測和故障診斷做出了更嚴格的要求。本文以下結合特種設備檢測的技術要求，對電梯系統檢測和故障診斷做出評估。

狹義概念中的電梯指的是高層建筑中垂直上下運輸的交通工具，是一種用途廣泛的特種設備，不僅要求在乘坐中具有舒適性、便捷性、高效性，更要求其具有較高的安全性、穩定性。尤其近年來，我國頻頻發生電梯傷人事故，國家發布了一系列針對電梯系統檢測和故障診斷的標準要求，因此，不論是對于生產企業還是業主而言，都應該具有電梯安全運行意識。

一、電梯系統的故障特點

（一）復雜性

交流變頻調速電梯出現故障時的一個主要特點就是復雜性，這主要是因為組成電梯控制系統的各個部分之間是相互聯系和耦合的，那么發生故障原因彼此之間的關系就會變得十分復雜，也就是 說即使是同一種事故的發生，原因也很多。正是由于征兆和原因之 間的這種不確定的關系，也導致了在檢測和診斷電梯故障時是十分困難的。

（二）相關性

當電梯控制系統某一個層次的某一個元素出現了故障時，那么與這一元素相關的其他因素肯定也會隨之發生變化，那么這一層次 就可能會產生別的故障?？梢姡谙到y的同一個層次中，可能是存在 著多個故障的，并且某一個原發故障肯定也存在著多條傳播途徑， 那么就會出現多個故障并存的現象，這就是所謂的電梯系統故障的 相關性。因此，在電梯系統的故障檢測和診斷工作中，我們應高度重 視多故障診斷這一問題，其主要體現就是相互信號輸入線接錯的情況。

（三）不確定性

在電梯控制系統的故障檢測工作中，不確定性也是一個重點特點，對電梯控制系統的控制器往往都要設置很多的參數，而只要對其中的一個參數設置錯誤了，那么就可能會導致不確定的故障，這 就是所謂的電梯系統故障不確定的特點。

二、電梯系統檢測及故障診斷技術現狀

（一）系統檢測技術現狀

值得注意的是，電梯系統檢測技術并不能起到維護的功能，特別是我國實行每年定期檢測，只能排除一小部分故障，服役電梯的具體情況每天都在變化；就國內而言，用于電梯系統檢測的技術主要有兩種，分別是遠程監控系統和動態性能監測系統。

第一，遠程監控系統。遠程監控系統是存在于電梯控制系統內部的信息采集分支，通過傳感器、攝像頭等來收集電梯運行數據，經過控制中心的分析做出進一步指示。隨著科學技術的發展，尤其是智能技術的發展，遠程監控系統可以自動讀取電梯控制系統的數據，并通過微處理器分析判斷，來完成是否開啟故障警報以及是否進行安全防范等操作。

第二，動態性能檢測系統。電梯系統的運行周期較長、使用頻繁，在制動系統連續運轉的過程中，電梯動態性表現出滿負荷的狀態；實時速度、加速度、自由落體速度等都是需要考慮檢測要素。國內較大的電梯公司中，對動態性能檢測系統的依賴程度較高，主要有電梯專項性能測試設備和電梯性能跟蹤測試設備兩類。

（二）故障診斷技術現狀

廣義地電梯故障判斷技術包括一切發現電梯故障的方式，按照國際上較為流行的故障判斷理論，則劃分為以下三類。

第一，基于解析模型的故障診斷技術。顧名思義，首先要根據故障診斷的對象來構建模型，被診斷的對象是較為固定的，這一種方法比較適合大型電梯的系列產品，特別是一些具有針對性、獨創性的技術。通過解析對象模塊，可以獲得標準電梯設備的系統參數差異，并對差異進行進一步分析，最終得到故障的所在。

第二，基于信號處理的故障診斷技術。電梯是一種構造復雜的機電設備，有很多不同的模塊組成，雖然這些模塊在功能、構成等方面存在很大差距，但在信號利用方面卻大同小異，無論是函數、頻譜等，都能夠很快地基于信號警報進行診斷，因此也被視為一種傳統的故障診斷技術。

第三，基于知識故障的診斷技術。這一方法中所指的知識主要是專業領域的判斷知識，避免了對數學模型和復雜設備的依賴。目前國外很多大型電梯公司都策培訓了自己的電梯維修團隊，對于故障的判斷更多地通過實地考察來獲知，維修人員的經驗比例所占較大。

三、電梯故障分析及檢測系統設計

根據使用場合的不同，電梯的結構也表現出不同的變化，如平移式、斜坡式和垂直式。但從完成運輸功能的角度分析，電梯在構成上幾乎都是一致的，包括機械、電氣和安全裝置三大部分。其中，機械部分指的是構成電梯的材料，如骨架；電氣部分則是動力部分，完成拖動和控制功能；而安全裝置則是以前兩部分為基礎，實現完整統一的結合。

電梯故障分析和檢測是另外分離的系統，在不同時期表現出不同的特點，結合當前計算機技術和網絡技術的廣泛應用，CAN總線技術被廣泛地應用，以下結合這一技術進行探討。

（一）分析及檢測系統硬件部分設計

根據一般系統設備檢測的原理，檢測單元設計要相對獨立，減少彼此的影響。電梯故障分析和檢測系統中為了避免影響回路干擾，可以采用低開通電流的光耦方案。最簡單的做法是，將樓梯層控制、終止控制、呼叫控制、stop控制等采取微電（）（接上頁）子設備連接，電阻與對應的開關并聯之后，再串聯介入CAN總線。

（二）分析及檢測系統軟件部分設計

軟件設計是對電梯故障分析和檢測的判斷部分，根據軟件設計的規律，應該針對重點故障部分展開詳細設計。數據顯示，電梯門作為故障的主要來源，約占所有故障的70%-80%，并且其開關動作頻繁，容易受到外界的干擾，因此有必要針對門鎖的軟件部分加強魯棒性改善。結合安全回路的原理，開關功能中有兩種類型：其一為開關動作，當發生觸電連接的時候表示運行出現故障，其二是門鎖開關，主要故障為短路、短路。根據這一特點展開軟件設計，滿足識別、警報和控制功能，并圍繞著這一故障進行周邊檢測，可以達到事半功倍的效果。

四、結束語

隨著我國經濟發展和城市化水平提高，電梯運用的范圍越來越廣，在各類建筑中發揮著重要的運輸功能。電梯故障同樣也是影響人們日常生產生活的重要因素，針對電梯故障進行系統檢測和診斷，不僅有利于提高效率，同時也可以避免安全事故的發生，具有重要的現實意義。

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