電梯電氣安全回路故障檢測方法綜述

黃永堅　梁敏健　廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519000

電梯電氣安全回路故障檢測方法綜述

黃永堅梁敏健廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院 珠海 519000

近年，因電氣安全裝置被短接，電氣安全回路故障等原因造成的電梯安全事故多發。因此，如何通過檢測手段來及早發現電氣安全回路中的隱患，從根源上防止此類事故已成為電梯行業的一個重要課題。本文針對現有的幾種電氣安全回路檢測方法進行一一介紹，并介紹了一種新的安全回路故障檢測方法。

電梯；電氣安全回路；故障檢測

0 引言

按照GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》3.14條的定義，電氣安全回路即是串聯所有電氣安全裝置的回路。常見的電氣安全裝置包括安全鉗電氣安全裝置、限速器電氣安全裝置、上行超速保護電氣安全裝置、上極限電氣安全裝置、限速器張緊輪斷繩電氣安全裝置、底坑急停、盤車手輪電氣安全裝置、轎門觸點以及廳門觸點等。當電氣安全裝置為保證安全而動作時，安全繼電器即失電釋放，電梯驅動主機停止運轉，制動器的電源也被切斷，從而使電梯立即停止運行，起到保護作用。

根據《質檢總局關于2015年全國特種設備安全狀況情況的通報》中的數據顯示，2015年全年發生在電梯使用環節的事故共38起，安裝、改造、修理維保環節20起。事故原因中，安全附件或保護裝置失靈等設備原因就有39起。因此，如何通過檢測手段及早發現電氣安全回路中的隱患，從根源上防止此類事故已成為電梯行業的一個重要課題。本文針對現有的幾種電氣安全回路檢測方法進行一一介紹。

1 安全回路故障的檢測方法

1.1通過安裝門鎖保護裝置判斷回路狀態

江蘇蒙哥馬利電梯有限公司的一個發明專利通過對廳門電氣安全回路進行了改進，在相鄰兩個門鎖開關之間串聯一個由三極管、電容、電阻、繼電器和整流電路等組成的門鎖保護裝置，電路圖如圖1所示。此門鎖保護裝置采用電位差比較法，當層門關閉，層門門鎖開關接通后，工作電壓UAC進入安全裝置，在三極管TD形成基極電流Ib，發射極e接地，從而形成回路，當三極管飽和，集電極b和發射極導通，發光二極管HL點亮，繼電器J線圈工作，繼電器J觸點接通，門鎖回路導通，電梯正常運行。當門鎖回路對地短路或者斷路時，廳門電氣安全回路和接地線的地位接近，三極管不能工作，繼電器斷開，二極管HL滅，廳門電氣安全回路斷開，電梯不能運行。因此就可以通過觀察二極管是否點亮，定位廳門電氣安全回路的故障位置。

1.2通過測量安全回路的電壓/電阻判斷回路狀態

發明專利《一種電梯門聯鎖電路/安全電路故障檢測裝置及方法》通過測量電氣安全回路各個部分電壓值的大小，判斷各電氣安全裝置是否被短接，并通過光敏傳感器檢測門聯鎖電路電氣觸點的拉弧的次數、強度和發生的概率判斷廳門鎖觸點的工作狀態，并預測廳門鎖觸點發生故障的可能性。檢測裝置通過在電氣安全回路中安裝電壓測量器，分別測量安全電路、廳門鎖回路，轎門鎖回路的電壓值，并通過比較得出電氣安全回路是否被短接。示意圖如圖2所示，若UAB＜UAD＜UAC，則門聯鎖回路和安全電路均未被短接，而當UAB=UAD＜UAC，則可以判斷廳門鎖回路被短接，控制器報警。同理，通過測量安全電路、廳門鎖回路，轎門鎖回路的電阻值，同樣可以判斷電氣安全回路是否被短接。但是無論是通過測量安全回路電壓還是安全回路電阻，此種方法的缺點在于只能判斷廳門鎖回路、轎門鎖回路等是否被整體短接，而無法具體判斷是哪一層的門鎖或者哪一個安全電氣裝置被短接。通過在廳門電氣觸點對面，轎門門頭上安裝一個光敏傳感器，對層門觸點的拉弧現象進行檢測并計數，并以此作為依據判斷層門觸點的狀態。當層門觸點在短時間內發生多次拉弧現象，說明層門門鎖故障概率比較高，控制器報警，具體的報警閾值，由實際情況而定。

圖 1　門鎖保護裝置電路圖

圖 2　 故障檢測裝置示意圖

廣州永日電梯有限公司一個實用新型專利通過在每層的廳門門鎖開關觸點兩端分別連接一條采樣導線，采樣導線連接到檢測轉換板，并通過每層的電梯召喚板將采集到的電壓信號傳輸到電梯控制器，原理如圖3所示。電梯控制器通過判斷每層廳門鎖開關觸點前后電壓信號和電梯運行狀態的邏輯關系，判斷廳門門鎖觸點是否被短接。例如，電梯達到m層，并打開層門，m層門鎖采樣導線其中一點對地電壓低于安全回路電壓的30%，電梯控制系統判斷此層門鎖開關斷開，門鎖開關沒有被短接；假如m層或m層以下的樓層的采樣導線對地電壓均高于安全回路電壓的80%，判斷m層的門鎖開關沒有斷開，門鎖開關被短接或者發生對地短路，控制器報警。此種方法只適用于廳門電氣安全回路。

圖 3　 檢測裝置原理圖

圖4　短路障礙時的波形

2 一種用脈沖反射法對安全回路進行檢測的方法介紹

脈沖反射法，最早用于長途通訊電纜線路故障的檢測，原理是向電纜注入一脈沖電壓，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點時（如斷線點、對地短路點等），脈沖產生反射，反射脈沖被儀器記錄下來。發射脈沖與反射脈沖的時間差Δt，對應脈沖在測量點與阻抗不匹配點往返一次的時間，如知道脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點的距離可由 L=V×Δt/2計算。通過識別反射脈沖極性，可以判定障礙性質。運用脈沖反射法可以對電梯安全回路的斷路和對地短接故障進行檢測。

脈沖反射法靠波形來反映檢測情況，正確理解波形是使用脈沖反射法的關鍵。在斷路故障點脈沖發生全反射，反射脈沖與發送脈沖極性相同。波形上第一個障礙點反射脈沖之后, 還有若干個間距相等的反射脈沖，這是因為脈沖在測量端與障礙點之間多次來回反射的結果。由于脈沖在電纜中傳輸存在損耗, 脈沖幅值逐漸減小，并且波頭上升變得愈來愈緩慢，如圖4所示。在對地短路故障點脈沖產生全反射，反射脈沖與發送脈沖極性相反，波形上第一個障礙點反射脈沖之后續脈沖極性出現一正一負的交替變化，這是由于脈沖在故障點反射系數為-1, 而在測量端反射為正的結果，如圖5所示。

3 結束語

以上談到的幾種電梯電氣安全回路故障檢測方法都存在實用性不強的缺點，因此并有沒能在電梯行業中大批量使用。鑒于電梯電氣安全回路導致的事故多發，因此很有必要開發一種實用的，具有通用性的電氣安全回路故障方法。

[1] 江蘇蒙哥馬利電梯有限公司．一種電梯門鎖回路安全保護裝置：中國，CN201410385739.9 [P]．2016-06-22．

[2] 黃一宸．一種電梯門聯鎖電路/安全電路故障檢測裝置及方法：中國，CN201510815577.2[P]．2015-11-23．

[3] 黃一宸．一種電梯門聯鎖電路/安全電路故障檢測裝置及方法：中國，CN201510813097.2[P]．2015-11-23．

[4]廣州永日電梯有限公司．一種檢測電梯層門門鎖回路被短接的檢測裝置：中國： CN201520289283.6[P]．2015-08-26．

[5] 李寧慰．電梯的安全回路及其改進設想[J]．《建筑安全》，2002，8：40-41．

[6] 黃海華．提高電梯門回路和安全回路安全性能的探討[J]．《中國科技信息》，2013，12：133-134．

[7] 賴曉峰．電力電纜故障測距方法的研究[J]．《廣東電力》，2007，20（6）：11-15．

黃永堅，1989，男，碩士研究生，助理工程師，機電特種設備檢驗與檢測。

本文系廣東省質量技術監督局科技項目《電梯安全回路短接檢測裝置的研發》研究成果之一（項目號：2015CT01）