電梯安全回路失效分析及改進設計

黃 華

（來賓市特種設備檢驗所，廣西 來賓546100）

電梯是在工廠和高層建筑中比較常見的設備，用于運輸貨物和人員。隨著科技的發展，電梯產品所融入的附加功能（比如：刷卡系統、停電自動平層救援裝置等）也不斷增多，電梯安全回路系統也變得更加復雜。電路元件增多也會增加電梯運行故障的風險。對電梯安全回路進行必要的監控，會提高電梯運行的安全性。

1 電梯安全回路構成及作用

電梯安全回路（如圖1）也被稱之為保護線路，包括開關、繼電器、觸點等一系列裝置串聯而成。安全回路導通，電梯才能運行。安全回路主要包括以下安全保護裝置：

（1）上行超速保護開關，電梯向上運行超速時開關動作，斷開安全回路，制停電梯實現保護；

（2）限速器開關，如果電梯出現超速運行的情況，限速器的離心錘觸發電氣開關動作，在斷開開關時安全回路斷開，抱閘閉合，電梯停止繼續下行或上行；

（3）安全鉗開關，當安全鉗動作機械制停轎廂的同時，安全鉗開關斷開，安全回路斷開，電梯停止運行；

（4）緊急出口開關，是設置在轎廂頂部的安全窗或者轎廂側面的安全門上，緊急出口啟動時，會打開緊急出口斷開，也就是繼電器失效，這時的電梯會停止運行；

（5）緊急停止開關，在電梯出現意外故障、失控時，手動按下急停開關，能夠緊急停止電梯運行；

（6）極限開關，如果電梯運行到行程上端或下端未能正常停止，轎廂撞弓會觸碰極限開關，安全回路斷開，電梯停止。極限開關動作后，電梯不能自動恢復運行[1]；

（7）張緊輪輪開關，當限速器鋼絲繩斷裂或者過分伸長時，張緊輪開關動作，安全回路斷開導致電梯停止運行；

（8）緩沖器開關，當轎廂蹲底或者沖頂時轎廂下梁或者對重觸碰緩沖器開關動作，安全回路斷開，電梯停止；

（9）門鎖開關，層門及轎門關門到位，機械鎖鉤嚙合達到至少7 mm時，門鎖開關接通，電梯才可以運行。

由此可見，各個安全部件對整個電梯運行起到了保護作用。在安全回路運行過程中，其內部任何一個裝置、部位出現故障問題都會造成安全回路繼電器斷開，快速控制電梯制動。所以，安全回路在電梯運行過程中有著極其重要的作用。通常電梯回路中包含的安全裝置越多，其安全回路等級就越高，同時內部結構也變得愈加復雜，并且故障率也隨著元件的增加而遞增。回路圖如圖1所示。

圖1 一種電梯安全回路圖

2 安全回路失效分析

從多年的工作經驗總結發現，安全回路失效原因主要為：

（1）安全開關故障。安全回路中的安全保護裝置觸點銹蝕粘連，導致安全開關機械裝置動作但觸點未斷開，從而造成安全回路形成一直保持接通的狀態。因為電梯底坑容易滲水積水，潮濕的環境容易導致安全開關銹蝕失效，所以底坑的急停開關、極限開關、緩沖器開關、張緊輪開關故障失效比較常見，這類故障雖然不會影響電梯的正常運行，但是埋下了安全隱患[2]。

（2）人為因素導致的安全回路失效。由于安全回路中某安全裝置故障斷路，人為將安全開關短接，使其保持接通。因為電梯的層門以及轎門經常打開和關閉，開關容易出現故障，人為短接門鎖開關回路造成的安全回路失效比較常見。短接門鎖開關會造成電梯在門在打開狀態下運行，極其容易導致剪切事故。最為危險的是人為將安全回路的所有開關短接，即把整個電梯安全回路短接，導致各個安全開關都失效，電梯失去了電氣安全保護。另外，施工單位未嚴格按照圖紙接線或者電梯制造單位設計缺陷原因也會導致安全回路失效。

圖2為接線有缺陷的安全回路。圖中KRJ為快車熱保護繼電器，MRJ為慢車熱保護繼電器，AK為轎廂急停開關，DTK為轎頂急停開關，CK為安全窗開關，QK為安全鉗開關，ZXK為張緊輪開關，BCL為盤車輪開關，JSQ上行超速保護開關，XSK1、XSK2為限速器開關，KTK為底坑急停開關，XWJ為相序繼電器，SC為上行主接觸器，XC為下行主接觸器，MC為慢車主接觸器，KC為快車主接觸器，LB為抱閘線圈，MSJ、MSJ1為門鎖繼電器，YJ為安全繼電器，1MSK、2MSK、n-1MSK、nMSK、QMK 為層門和轎門電氣聯鎖觸點。施工人員未將A25端子按照廠家電氣系統原理圖與接地端子PE連接；門鎖繼電器MSJ和MSJ1的線圈兩端未按照廠家電氣系統原理圖并聯續流二極管。由于A25端子未接地（PE）保護，當A16端子線路發生第一次對地短接故障時，110VDC電源回路不會構成短路大電流，自動斷路裝置不能切除故障回路電源；在這種情況下，如果A16端子至A30端子之間的線路發生二次對地短接故障，其相關門鎖觸點便相當于被短接，當A14端子至A30端子之間的線路發生二次對地短接故障時，相當于所有門鎖觸點被短接，安全回路失效，門鎖繼電器MSJ和MSJ1吸合，電梯可以開門運行，造成事故。

圖2 有缺陷的安全回路

3 防止電梯安全回路失效的設計

對安全開關缺乏日常檢查，是導致觸點銹蝕粘連失效的主要原因之一。按照《特種設備安全法》以及《電梯維護保養規則》的要求，維保人員應每十五天對電梯進行一次維護保養。如果電梯相關單位建立相關管理制度，加強對安全回路保護裝置檢查的，可大大降低安全保護裝置的銹蝕失效。

在主板設計中增加電阻值檢測裝置，對安全回路中的各個安全保護裝置的進行監控，實時監測安全回路中的電阻值，將監測的電阻值與設計值進行對比，判斷安全回路是否失效，進而控制電梯運行。監測控制原理圖如圖3所示。如果監測到電阻值與設計值相符或者在允許的誤差范圍內時，才能夠認為安全回路為有效通路，并由控制主板控制繼電器吸合控制電梯運行。如果安全回路在出現了短接情況或開關問題，其監測電阻值為零或無窮大，則偏離了設計值，也就是證明安全回路出現了故障問題，繼電器無法正常動作閉合，電梯就會停止運行。這種方法能夠對整個回路或某一個安全開關出現短接狀況時進行快速反應，再加上主板和安全回路相連接，可以直接控制繼電器，降低安全觸點發生粘連導致事故的概率，也能夠防止人為因素導致安全回路短路失效等問題，從而提高安全性。

圖3 安全回路電阻監測控制工作原理圖

引入計算機控制技術，實現安全回路失效故障保護。將計算機系統與整個安全回路系統相連接，通過計算機接口進行編程輸入，在電腦串行通訊接口中串入安全回路的保護裝置，使每個安全保護裝置都有一個地址編碼，這樣通過計算機即可實時顯示各個安全裝置的運行信息，也就是實現在線監控形式，如果安全回路的安全開關出現故障，整個系統會發出故障警報，電梯停止運行。

4 結束語

隨著社會的發展，在用電梯數量不斷增加。群眾越來越來越關心電梯的安全問題。因為安全回路作為電梯控制系統的重要組成部分，故障失效會導致電梯發生事故，所以有必要對安全回路進行深入研究。提高安全回路可靠性，也能提高電梯運行系數。

參考文獻：

[1]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規范[S].

[2]鄧彥國，劉 金.電梯故障分析[J].內蒙古民族大學學報2012（5）：47-49.