基于工況模擬法的自動扶梯非操縱逆轉保護功能檢驗

黃娟麗

（福建省特種設備檢驗研究院，福建福州，350008）

0 引言

近年來，自動扶梯逆轉事故屢次發生，深圳地鐵自動扶梯和香港飛天梯逆轉事故給我們帶來了深刻的教訓。為保障自動扶梯的運行安全，對于自動扶梯的非操縱逆轉保護功能的檢驗是十分關鍵和必要的。

雖然GB16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》對自動扶梯的非操縱逆轉保護功能作出了詳細的要求，但并沒有給出檢驗方法 ；TSG T 7005—2012《電梯監督檢驗和定期檢驗規則自動扶梯和自動人行道》也只是要求施工單位或維保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。然而，制造廠提供的檢驗方法多種多樣，有些在實際檢測中往往難以應用，更有甚者存在明顯漏洞[1]。

目前現場檢驗常用的幾種檢測方法[2]：（1）人為動作逆轉電氣開關，用鑰匙啟動扶梯，觀察扶梯是否能運行；（2）人為拆除傳感器信號線，用鑰匙啟動扶梯，觀察扶梯是否能運行；（3）人為拆除電機的驅動電源線，用鑰匙啟動扶梯上行，然后反向盤車，觀察扶梯控制系統是否能自動保護；（4）更換電機接線相序，用鑰匙啟動扶梯上行，觀察自動扶梯是否能斷電保護。（5）主回路串接空氣開關法，把空氣開關串接在電機和控制柜之間，啟動扶梯向上運行，待扶梯進入正常速度后，切斷空氣開關，觀察扶梯控制系統是否能自動保護，切斷扶梯動力電源。然而上述五種檢驗方法都存在著一定的局限性和漏洞，可能導致誤判。由于檢驗方法的不通用，不準確、不能定量檢驗，自動扶梯非操縱逆轉保護功能的檢驗一直是業界一個難題。

1 工況模擬法基本原理

工況模擬法是用自動扶梯綜合檢測儀進行檢驗的一種創新性檢驗方法[3]，原理如圖1所示，在控制柜與電機之間串接一個儀器，根據自動扶梯電動機的啟動方式選擇相應接線方式，用鑰匙開關啟動自動扶梯空載向上運行，待扶梯進入正常速度后，操作儀器，使得扶梯出現意外逆轉的工況，觀察扶梯是否會自動保護，切斷動力電源，并通過測試傳感器把逆轉保護裝置動作時的扶梯運行速度記錄下來，達到定量檢測的目的。

圖1 工況模擬法的原理圖

2 自動扶梯綜合檢測儀的組成

自動扶梯綜合檢測儀如圖2所示，由操作器、驅動器、傳感器、觸發器等四個部件及其他附件組成。操作器是顯示及操作控制裝置，所有的控制、觀測以及操作都在操作器上面進行。驅動器是直接驅動自動扶梯電機的裝置，通過連接線（輸入線、輸出線）與電機相連接。傳感器用于測量梯級的速度，它和金屬固定支架組成數據采樣裝置，通過數據線與操作器相連接。觸發器按壓自動扶梯出入口的緊急停止按鈕，可以使得自動扶梯在制動的瞬間給出檢測信號，免除測量上的時間誤差。各部件之間的連接線一共有五根，分別是輸入線、輸出線、信號線、傳感器數據線、觸發信號線。

圖2 自動扶梯綜合檢測儀的組成

3 “工況模擬法”與目前常用方法檢驗結果對比

采用工況模擬法對某自動扶梯進行非操縱逆轉保護功能檢驗，該自動扶梯是利用傳感器實現自動扶梯非操縱逆轉保護的。首先通過圖紙和現場觀察，確定該自動扶梯采用星—三角啟動方式，控制柜接線排上面，到電動機的進線有六根，以U1、V1、W1、U2、V2、W2標識，將此六根線從控制柜接線排上拆除，注意不能混淆了不同標識的線。將輸出線的一端插在驅動器后面的其中一個OUTPUT插口，另外一端帶有六個線夾，找出其中紅色的三個線夾，其標識為U1、V1、W1，分別對應夾住上面剛剛拆除的其中三根標識為U1、V1、W1的電動機進線（不可顛倒順序）；另外三根標識為U2、V2、W2的電動機進線可以將其通過銅線短接在一起（形成星形接法）。在控制柜接線排上面，前面步驟已經拆除電動機的六根進線，U1、V1、W1三個端子是空置的，將驅動器輸入線的一端接到上面，旋緊螺栓并檢查是否堅固，另一端插到驅動器后面的INPUT插口，具體接線方式如圖3所示。

圖3 星—三角啟動方式的自動扶梯接線方式

在操作器上按下“上行”按鈕，啟動鑰匙開關使自動扶梯向上運行，進入逆轉試驗數據顯示界面，按下“逆轉”按鈕，自動扶梯在儀器驅動下慢慢減速，減速至零速，保護裝置仍未動作，扶梯在儀器驅動下逆轉向下加速運行，儀器在扶梯的反向運行速度達到1.4倍名義速度時，切斷電動機的電源。該自動扶梯非操縱逆轉保護功能失效，如圖4所示。

經分析，該自動扶梯非操縱逆轉保護功能是依靠軟件對傳感器的脈沖信號進行計數，扶梯發生逆轉時，其實際運行曲線應如圖6所示，但由于欠速保護閾值設置太低，扶梯發生意外逆轉時，扶梯PLC監控到的扶梯運行曲線，如圖7所示，誤以為扶梯正常，從而導致逆轉保護功能失效。調整參數后，逆轉保護功能恢復，如圖5所示。同型號或批次的扶梯很可能存在系統性風險。需更改PLC軟件，或者重新調整參數，也可以借助儀器顯示來設定參數。

圖4 調整前，逆轉保護失效

圖5 調整后，逆轉保護功能恢復

圖6 扶梯實際運行曲線

圖7 參數設置不當扶梯運行曲線

采用目前常用的檢驗方法：人為拆除傳感器接線，扶梯運行曲線如圖8所示，扶梯不能啟動，無法發現參數設置不當，從而導致誤判。

圖8 拆除傳感器后扶梯運行曲線

4 工況模擬法的檢驗結果分析

2016年至2017年，福州地區使用工況模擬法進行檢驗，覆蓋了：8個品牌，18種型號，106臺，其中非操縱逆轉保護功能失效9臺，涉及3個品牌，5類型號。型號為JS-SB的上海三菱電梯由于非操縱逆轉保護機械電氣開關安裝位置不當，3臺電梯非操縱逆轉保護失效，不合格率達到17%，而福州市區康力電梯設備較新，非操縱逆轉保護主要為傳感器形式，不合格率為0%，情況最好。其余檢驗結果如表1所示。

表1 檢驗結果

檢測結果均得到了扶梯制造廠和維保單位的認可，廠家或維保單位派人到現場檢查確認后，修改了程序或調整開關之后，用儀器再次檢測，保護功能合格。

5 結束語

自動扶梯的非逆轉保護裝置的設置原理和形式復雜多樣，對規范、準確的檢驗該裝置的有效性存在困難，工況模擬法從標準GB16899-2011要求出發，獨立驅動扶梯模擬減速直至發生逆轉的運行工況，驗證扶梯非操作逆轉功能的有效性。該方法依靠測速傳感器和智能儀器的捕獲功能，與保護裝置的設計原理無關，能定量檢測保護裝置的動作速度。在使用工況模擬法進行的實際檢驗中，取得了良好的檢驗效果。因此工況模擬法能定性定量地對自動扶梯非操縱逆轉保護功能進行更加有效準確的檢驗，將有效解決電梯行業內扶梯非操縱逆轉保護裝置的檢驗難題，改善自動扶梯和自動人行道的安全狀況。

參考文獻

[1]劉登科,羅立偉.淺析自動扶梯超速與非操縱逆轉保護裝置檢測的幾種方法[J].中國特種設備安全檢測技術,2014,30（7）：42～46.

[2]梁敏健,林曉明.針對常用幾種檢測扶梯超速、逆轉保護功能方法缺點和誤判現象的剖析[J].環球市場信息導報,2012,453：50～51.

[3]戚政武,梁敏健,林曉明.自動扶梯超速和非操縱逆轉保護裝置檢測技術及儀器研制[J].中國特種設備安全,2014,12:1-5+13.

[4]王博.自動扶梯和自動人行道防逆轉保護分析研究[J].科技視界,2013,05:183+204.