電梯電氣系統故障監測與診斷

李曉寧（福建省特種設備檢驗研究院，福建福州，350008）

電梯電氣系統故障監測與診斷

李曉寧
（福建省特種設備檢驗研究院，福建福州，350008）

電梯電氣系統故障監測與診斷是監測電氣系統運行中的狀態并結合診斷對象的歷史狀態來定量識別設備電氣系統及其零部件性能的技術。實驗中，利用電能質量監測分析儀監測電梯電氣系統狀態，檢測電壓信號突變、中斷、頻率偏移、三相不平衡等故障信號，從而判斷電梯制動功能失效、不平層、不關門走梯、超速、蹲底、沖頂等故障原因，避免困人、撞擊、剪切、墜落等人身傷害事故。

電梯；電氣系統；安全；故障監測

0 引言

電梯電氣系統故障監測與診斷技術研究是監測設備電氣系統運行中的狀態信息，對所測信號進行處理和分析，結合診斷對象的歷史狀態來定量識別設備電氣系統及其零部件的狀態，并預知有關異常、故障，從而確定必要對策的技術[1]。以往為了避免設備故障對生產帶來影響，一般采用定期維修方式，其缺點是無法避免“過剩維修”，同時也無法完全避免設備故障發生。隨著設備監測、診斷技術的發展，電梯電氣系統故障監測與診斷技術不斷得到嘗試應用[2]。

電梯交付使用后，經過長期運轉，質量必定會下降，輕則影響電梯的乘坐舒適性，重則影響電梯運行的可靠性與安全性。而電梯電氣控制系統的故障時有發生，是技術人員檢驗、監測與診斷的難點。

1 電梯電氣系統故障監測與診斷

電梯電氣系統故障通常由于電壓信號突變、中斷、頻率偏移、三相不平衡等原因，引起制動功能失效、電梯不平層、不關門走梯、超速、蹲底、沖頂等故障現象導致困人、撞擊、剪切、墜落等人身傷害事故[3-4]。

電能質量監測分析儀是一種能用于監測電梯運行狀態的儀表，它能實時監測裝置的輸入電壓、輸入電流、頻率、有功功率、無功功率等電能質量的基本參數，而且能對曳引電梯外部供電系統的三相電壓不平衡、電壓異常波動、諧波和閃變等電能質量指標進行分析，實現對電梯電能質量的實時監測從而為電梯故障分析提供強有力的支持。儀器的多通道測量有助于快速辨認故障發生時候相關信號的關系，以便準確定位故障來源。

根據標準GB/T10058-2009《電梯技術條件》整機可靠性檢驗為起制動運行2000次中失效（故障）次數不應超過5次[5]。用電梯操作服務器設置連續運行2000次試驗，試驗中用電能質量監測分析儀（型號：日本日置HIOKI的PW3198）對電梯進行運行故障監測，試驗儀器現場接線如圖1所示。儀器同時監測外網電壓、電梯安全回路電壓、層門回路電壓和轎門回路電壓等信號。

圖1 電能質量監測分析儀現場接線圖

電梯2000次運行故障監測中，監測到的故障表現形式如下：

（1）具有高壓峰值的電壓劇烈變化，導致電梯停止運行，電壓波形如圖2所示。

圖 2 具有高壓峰值的電壓劇烈變化

在電梯控制柜計時器計數到101次時，此時電梯故障表現為電梯出現死機現象，電梯停在21層，所有外部操作按鍵均無反應，但樓層信號顯示系統均正常。在排查故障時，電源斷電等待一會兒后再重新接通電源，電梯就能恢復正常工作。通過故障現象分析，初步判斷故障原因為電網的浪涌電壓導致電梯控制系統出現信號混亂或是控制系統進入保護狀態。

（2）電梯安全回路電壓瞬間中斷導致電梯停止運行，電壓波形如圖3所示。

圖 3 安全回路電壓瞬間中斷

在電梯加載運行到80%額定載荷，控制柜計時器計數到667次時，此時電梯故障表現為電梯停止運行且樓層信號顯示系統均不能工作。經檢測外部電網正常，查明安全控制回路的熔體燒斷導致接觸損壞引起電梯停止運行。更換了熔體后電壓恢復正常，電梯就恢復正常工作。

（3）儀器監測到某時刻電梯安全回路電壓頻率偏移，電壓波形如圖4所示。

圖 4 安全回路電壓頻率偏移

在電梯在運行至1001次時，電梯額定載荷運行，此時電源與負荷的突然不平衡導致系統電壓頻率偏移，但未引起電梯故障。

（4）曳引電梯層門回路出現諧波如圖5所示，導致電梯運行有異常聲響。

在電梯計時器計數到1320次時，此時故障表現為電梯不能正常開門層導致運行停止。電能質量監測分析儀通道1監測的電梯門回路電壓與電流均出現高次諧波，根據波形分析諧波電壓值為147.33V，電壓的諧波量引起層門回路電壓異常導致無法正常運行。經檢測外部電網諧波電流的流入，造成電梯電子元件過熱異常聲響或振動聲；停滯數秒后，電梯正常運行工作。

圖 5 層門回路諧波

2 結語

在電梯電氣系統故障監測與診斷中，利用電能質量監測分析儀監測電梯電氣系統故障，可以有效監測到電壓信號突變、中斷、頻率偏移、三相不平衡等信號，正確判斷電梯制動功能失效、不平層、不關門走梯、超速、蹲底、沖頂等故障原因，避免困人、撞擊、剪切、墜落等人身傷害事故，證實該方法可靠有效。

[1]鄭良田. 淺談電梯電氣故障原因及檢修方法[J].中國機械, 2014(11):177-178.

[2]許春義. 電梯電氣系統故障分析與檢測[J].價值工程, 2012, 31(9):43-44.

[3]陳登峰．電梯控制技術[M]北京：機械工業出版社,2013．3-8 [4]陳家盛．電梯結構原理及安裝維修[M]北京：機械工業出版社，2006．

[5]魏大海, 張立山. 淺談電梯電氣故障及檢測[J].數字化用戶, 2013(19).

The elevator electrical system fault monitoring and diagnosis

Li Xiaoning
（FuJian Special Equipment Inspection and Research Institute,Fuzhou Fujian,350008）

The fault monitoring and diagnosis of elevator electrical system is a technology to monitor the state of electrical system operation and combine with the historical state of diagnostic object to quantitatively identify the performance of electrical system and its parts. In the experiment, the power quality monitoring analyzer is used to monitor the state of the elevator electrical system, detect the fault signal of the voltage signal mutation, interruption, frequency offset, three-phase unbalance and so on, so as to judge the elevator brake function failure, uneven layer, unclosed ladder walking, speeding, squatting, diving header and other causes of failure, to avoid trapped, impact, cut, crashed and other personal injury accident

elevator; electrical system; safety; fault monitoring

福建省質監局科技項目（FJQI2016027）。

李曉寧，工程師，主要從事電梯安全技術研究