一種感應式超速和非操縱逆轉保護裝置分析

鐘思寧

摘 要：文章主要介紹了一種感應式的超速及非操縱逆轉保護裝置，從霍爾傳感器的工作原理著手，分析其超速保護和非操縱逆轉保護的工作原理，并根據工作原理給出相應的檢驗方法。

關鍵詞：超速保護；非操縱逆轉保護；霍爾傳感器

中圖分類號：TH236 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0093-02

1 背景概述及相關規定

超速和非操縱逆轉保護是自動扶梯和自動人行道中非常重要的的安全保護功能，在TSG_T7005-2012《電梯監督檢驗和定期檢驗規則-自動扶梯與自動人行道》中將它們定為B類項目，可見它們的重要性。因此正確理解標準，詳細了解實物，對我們的準確判定非常重要。標準GB 16899-2011《自動扶梯和自動人行道制造與安裝安全規范》5.4.2.3條對超速和非操縱逆轉保護裝置有如下規定：

自動扶梯和自動人行道應在速度超過名義速的1.2倍之前自動停止運行。如果采用速度限制裝置，該裝置能在速度超過名義速的1.2倍之前切斷自動扶梯或自動人行道的電源。如果自動扶梯或自動人行道的設計能防止超速，則可不考慮上述要求。

自動扶梯或傾斜角不少于6 ？觷的傾斜式自動人行道應設置一個裝置，使其在梯級，踏板或膠帶改變規定運行方向時，自動停止運行。

非操縱逆轉通常發生在有載上行時，由于驅動力不足或傳動機構失效等原因，造成上行動力不足或失去動力，在乘客載荷的作用下，改為向下溜車，乘客在下部出入口快速堆積，造成互相之間的擠壓和踩踏，一旦保護裝置失效，將發生事故。

常見的超速和非操縱逆轉保護裝置有機械開關式、感應式。其中感應式的超速和非操縱逆轉保護裝置因為具有安裝方便，無機械接觸，無噪聲，運行穩定可靠等優點，被越來越多的應用到自動扶梯和自動人行道中。感應式的超速和非操縱逆轉保護裝置通常基于霍爾傳感器技術，通過霍爾傳感器檢測出其中一路在單位時間產生的脈沖數量即可實現超速保護；檢測出兩路具有一定相位差的轉速信號，對比兩路信號的相位差，即可判定自動扶梯或自動人行道是否發生非操縱逆轉。

2 實例分析

筆者從事電梯檢驗多年，發現在實踐中，有檢驗人員因為對霍爾傳感技術不甚了解，并不能完全理解感應式的超速及非操縱逆轉保護裝置的工作原理，導致檢驗時機械地照搬檢規，對檢驗中出現的問題也就不能很好的判定和解決。下面通過一實例，詳細分析感應式非操縱逆轉保護裝置的工作原理與檢驗方法。

2.1 裝置設置

此裝置有兩個霍爾傳感器A和B，如圖1所示。兩個傳感器安裝在靠近鏈輪的地方，鏈輪上有若干個缺口，形成凸起和凹陷。自動扶梯運行時，鏈輪轉動，便于傳感器產生脈沖信號。它們的獲得的信號分別接入PLC的輸入端。顯然，這是一個典型的霍爾傳感器在測速和正反轉測定中的應用。

2.2 工作原理

2.2.1 霍爾傳感器

霍爾傳感器的測量原理，如圖2所示。當齒（凸起）對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當齒輪的空檔（凹陷）對準霍爾元件時，輸出為低電平。

2.2.2 測速原理

超速運轉時，霍爾傳感器產生脈沖間隔時間變短，在單位時間內檢測到的脈沖數量變大，PLC在檢測到的脈沖數量達到正常脈沖數量的120%以前切斷輸出，自動扶梯停止運行。

該裝置還能方便的實現欠速保護。欠速運轉時，霍爾傳感器產生脈沖間隔時間變長，在單位時間內檢測到的脈沖數量變小，PLC在檢測到的脈沖數量減少到到正常脈沖數量的80%（或更低）以前切斷輸出，自動扶梯停止運行。

2.2.3 非操縱逆轉測定原理

當自動扶梯運行時，兩個傳感器產生的脈沖波形，分別如圖3、圖4所示。

當運行方向是上行時，霍爾傳感器輸出到的是增計數脈沖波形，此時A相波形超前B相波形；當運行方向是下行時，霍爾傳感器輸出到的是減計數脈沖波形，此時A相波形滯后B相波形。

根據這一特征，對A相波形和B相波形進行相位鑒別，即可判定設備是否發生非操縱逆轉。

當自動扶梯正常向上運行時，霍爾傳感器輸出到的是增記數波形，當由于某種原因自動扶梯運行方向發生逆轉，此時霍爾傳感器輸出的波形由增記數波形變為減計數脈沖波形，控制系統檢測到A相波形和B相波形之間的相位發生改變，PLC切斷輸出，自動扶梯停止運行，非操縱逆轉保護功能起作用。

2.3 檢驗方法

2.3.1 超速保護檢驗

通常有兩種方法，一種是在自動扶梯正常運行后，用鐵片遮擋其中一個霍爾傳感器，使其產生比正常運行時更多的脈沖信號，PLC將以超速保護狀態切斷輸出停梯。

另一種是調整控制系統中超速保護的閾值到正常運行速度之下，啟動電梯，觀察超速保護功能是否起作用。檢驗時應根據設備的實際情況選擇方便操作的檢驗方法。

2.3.2 非操縱防逆轉保護檢驗

比較直觀的檢驗方法是斷開扶梯或者人行道的主電源開關，拆掉電動機進線端的三相電源線，用絕緣膠布將線頭包好，然后合上主開關通電。將鑰匙開關轉到上行方向，此時工作制動器處于得電吸合狀態，梯級（踏板或膠帶）處于停止狀態，然后手動向下行方向盤車（對于不便手動盤車的可在梯級、踏板或膠帶上加載荷），此時防逆轉保護裝置應該動作，切斷工作制動器電源，制動器制動。這種檢驗方法很直觀，但不方便操作，通常耗時較長，降低檢驗效率。

根據這種裝置的工作原理，也可采用更方便操作的檢驗方法：在停梯狀態下，人為將兩個霍爾傳感器在PLC的輸入端子調換，扶梯啟動后運行幾秒便會自動停梯保護。

3 結 語

TSGT 7005-2012《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—自動扶梯與自動人行道》中，對超速保護裝置和非操縱逆轉保護裝置的檢驗沒有給出具體的檢驗方法，而是做如下要求，由施工單位或維護保養單位按制造廠提供的方法進行試驗，檢驗人員現場觀察、確認。這實際上對檢驗人員提出了更高的要求。因為檢驗人員必須了解保護裝置的形式，理解其工作原理，才能判定現場采用的試驗方法是否合理，是否與裝置的實際情況相適應。而感應式超速和非操縱逆轉保護裝置的工作原理并不那么直觀，需要一定的專業知識才能理解透徹，而且感應式超速和非操縱逆轉保護裝置在自動扶梯和自動人行道中應用廣泛。因此，透徹理解其工作原理和檢驗方法就顯得非常重要，希望本文能對相關的檢驗人員有所幫助。

參考文獻：

[1] GB 16899-2011，自動扶梯和自動人行道制造與安裝安全規范[S].

[2] TSG_T 7005-2012，電梯監督檢驗和定期檢驗規則—自動扶梯與自動人行道[S].