電氣控制在電梯高峰低峰運行時的應用

成志永

【摘 ?要】隨著社會經濟的發展，我國城市化進程在不斷加快，高層建筑物不斷增多，高層建筑物逐漸成為辦公和生活的主要場所之一。同時人們生活水平質量不斷提高，對生活需求提出了更高的要求，尤其是高層建筑物的電梯，對人們的生活質量具有重大意義。另外電梯安全性也直接影響到人的生命財產安全，成為當下人們最關注的話題之一，所以當下提高電梯的安全系數特別重要，尤其是在電梯使用過程中的高峰和低峰時期，保障電梯安全正常行駛特別重要，電氣控制在電梯應用過程中，對電梯的安全性起著至關重要的作用。本文主要介紹了電梯的工作原理，概述電梯的主要系統，然后分析電梯電氣控制的應用。

【關鍵詞】電氣控制;電梯;高峰低峰;應用

電梯自誕生以來已經有百年的發展歷史，電梯目前已近進入成熟階段，電梯的類型包括自動人行道、傾斜自動扶梯和垂直運行的電梯等等，隨著人們生活水平不斷提高，人們對電梯的高效性、舒適性和安全性提出了高要求，并推動了電梯技術的發展。電梯在驅動控制技術經歷了交流單速電機、交流雙速和直流電機驅動控制，交流包括調壓調速、變壓變頻和永磁同步電機變頻調速驅動控制，直流包括無齒輪和無齒輪調速驅動控制。在電梯控制技術中，安全技術至關重要，尤其是電氣安全回路控制，主要是安全電路和安全觸點，并通過電梯驅動裝置主控制電器，只有保障其安全控制環節，這樣才能保證電梯在高峰低峰使用時的安全可靠性。

一、電梯的工作原理

從我們生活中的電梯控制方法來看，目前有很多種電梯控制方法，以集選控制電梯為例，該控制方法的電梯分為上、下集選電梯。上集選電梯就是在電梯的每一層中設置向上召喚按鈕和向下召喚按鈕，通過設置集選電梯的轎廂控制箱指令按鈕，實現在對應的層數停止，在每層的召喚按鈕中，如果按下向上的按鈕，那么控制系統就會記錄，通過使用PLC控制，實現電梯向上運行并達到對應的層數，然后再向下進行運行。下集選的電梯恰恰與上集選相反。電梯在到達制定的層數時就會經過一系列的操作，例如減速、停止、開門和關門等[1]。

二、電梯的主要系統

（一）電梯的曳引系統

曳引機主要包括制動器、減速箱和電動機，曳引機主要是安裝在機房內，是曳引驅動的主要動力來源，曳引鋼絲繩主要連接對重裝置和轎廂，且兩者分別在曳引鋼絲繩的兩端。目的是確保電梯在井道中，對重裝置和轎廂能夠按照各自的導軌進行運行，在曳引機身上放置一個導向輪，確保對重裝置和轎廂有效分開，這樣可保證兩者之間不會發生相蹭，轎廂在運行過程中，曳引鋼絲繩在輪槽內產生較大的摩擦力，那么電動機轉動時就會帶動曳引輪轉動，鋼絲繩發生轉動，促使對重裝置和轎廂發生相對運動[2]。也就是對重上升，轎廂下降，相反，對重下降，轎廂上升。這樣轎廂就可以在井道中按照導軌方向進行上下運動，實現電梯的垂直上下運動。在對重裝置和轎廂運動時主要是通過曳引繩與導輪產生強大的摩擦力，這個摩擦力就是驅動力和曳引力。

（二）轎廂與門系統

轎廂提和轎廂架共同組成轎廂本身，另外還包括對應的裝置和若干構件。從幾何結構上看，轎廂的體型類似一個集裝箱，包括轎門、嬌頂、轎壁和轎底。轎門系統包括開門、關門、廳門和轎廂們，還有對應的零部件。轎門和層門的主要作用是為了保障乘客人員的人生安全，防止物品和人員墜入井道中，也是防止物品和人員與井道發生碰撞，在整個電梯系統中主要是起安全保護作用。我們常見的電梯門包括旋轉門和滑動門，自動開門機是非常重要的裝置，主要功能是自動關閉和開啟轎廂門，該裝置主要安裝在轎門的上方，并與轎門連接在一起[3]。為了保證電梯的使用安全性，防止出現墜落事故，通常情況下都會鎖住層門，這樣可防止在層門外無法通過開鎖裝置來打開層門，在整個電梯安全系統中，門鎖發揮出重要的作用，也是非常安全的部件。門鎖是機電聯鎖裝置，通過轎門帶動門到實現開啟和關閉，轎門是主動門，而層門是被動，所在關閉和關閉時都需要通過轎門上的門到插入層門鎖滾輪，從而實現共同運動的目的。

（三）導向系統

導向系統主要是控制轎廂和對重的活動自由度，確保轎廂和對重按照設定的導軌進行上下運動，確保在運動過程中的平穩性，導向系統是為了保證轎廂按照左右兩側的豎直方向的導軌進行運動，而對重同樣也是按照兩側的豎直方向的導輥進行運行[4]。所以由對重的導向和轎廂的導向共同組成了電梯的導向系統，導向系統還包括導架、導靴和導軌。

（四）重量平衡系統

這里的重量平衡系統就是確保轎廂和對重的相對平衡，且時刻保持著對重和轎廂的重量差控制在合理的范圍內，不僅可以保障電梯的正常、平穩運行，還能確保曳引傳動的正常云頂，主要包括重量補償裝置和對重裝置。對重裝置安裝在與轎廂懸掛曳引繩的另一端，實現與轎廂重量相平衡的作用[5]。補償裝置就是在電動機和曳引輪的曳引力出現負荷時，通過補償裝置來保證轎廂兩側重量的平穩，確保電梯在運行過程中對重側重量與轎廂側重量比不變。

（五）電氣控制系統

電氣控制系統包括操縱箱、控制柜和轎頂檢修盒。操縱箱包括手柄操縱箱、按鈕操縱箱和轎外操縱箱。手柄操縱箱內主要要手柄邊關裝置，實現對轎廂的開啟、停止、關閉、啟動和停止;扳手主要有三個位置：停止、向上、向下;板面上有信號燈開關、指示燈開關、安全開關、應急開關、風扇開關和照明開關。手柄操作箱基本上都用在貨梯上。按鈕操作箱，顧名思義就是就是通過操縱按鈕裝置來實現電梯上行和下行，還有鑰匙開關，可選擇自動操縱和司機操縱，還有警鈴、超載信號燈、上下行指示燈、記憶呼梯信號燈和指令按鈕。轎外操作箱主要是安裝在每層的層門旁邊的井道外墻上，一般按鈕數量只有兩個，比較簡單，常見于載客電梯中。轎頂檢修盒中的電器元件包括檢修燈開關、轉換開關、急停按鈕、關門俺就、慢下和慢上按鈕，主要安裝在轎廂頂上和機房電氣控制柜上，主要目的是為了在檢修時使用[6]。控制柜是整個電氣控制系統的核心，更是各種功能的控制中心，主要是由各種控制電器元件和柜體組成。各種的控制電器元件將直接影響到電梯的控制方式，曳引電機動力和速度。

三、電梯的電氣控制系統

在自動開關門的電機回路與安全回路中，安全回路的主要作用是保證電梯安全運行，各種安全開關串聯在一起，當安全開關工作時，那么電壓繼電器將處于停止狀態，并切斷控制電源，電壓繼電器不會供電。

在電機回路中，能夠保障自動開關門在工作狀態時，實現穩和快的需求，那么就需要合理控制好電動機的速度，需要對其進行有效的調節，通常情況下，在關門時會有兩級的減速，而在開門的時候只有一級減速。減速主要是通過控制執行中的電動機，在門關到第一個限位開關時，關門電阻發揮作用，來降低電動機電樞電壓，實現減速的目的[7]。

在層樓繼電器回路中，其中的層樓信號發揮出重要的作用，一是控制電梯的位置，其次是根據相關的召喚信息、選層指令來執行電梯的上下運動。通過在電梯井道中，在每一層安裝干簧管感應器，且數量為兩個，分別在上下兩個位置，并在轎廂上安裝隔磁板，電梯在觸動干簧感應器時，停站轉速繼電器開始工作，確保轎廂與對應的樓層保持相同的高度，通過層樓繼電器實現，此時上一個層樓繼電器開始釋放，處于待令狀態。

當乘客進入轎廂內，并按下要達到的樓層按鈕時，指令被登記，指示燈開始工作，當電梯到達預定的層樓時，指令將自動消除，且指示燈關閉。

此外還有選向電路、選層回路、運行控制回路，選向電路的主要作用是根據電梯的指令和位置，實現按照指令進行工作的電路，也是決定電梯的運行方向;選層回路，主要是根據指令進行工作，召喚選層，并執行同向行駛;運行控制回路，主要包括指示電路、平層停車、停站減速、加速和勻速行駛、啟動，還包括召喚、超載警示、指令指示、層樓指示等等。

四、電氣控制系統在電梯中的應用

（一）按鍵控制使用誤按可取消處理技術

在電梯使用過程中，我們通常情況下都會按錯層樓按鈕，這種情況下為了提高電梯的使用效率，可增加短時連續按鍵取消技術，這個可以根據實際情況設置連續按鍵次數。連續按鍵取消技術如果使用奇數按鍵次數有效，偶數按鍵次數則是取消，這樣不僅可以大大減少按鍵的次數，還能有效提高按鍵壽命[8]。取消技術一般情況下都是在轎廂內部選層使用，在電梯外部呼梯按鍵是沒有取消技術。在我們生活中，可以看到廳外是沒有取消技術，在按錯的情況下，電梯會多運行一次，尤其是在電梯高峰運行時，增加廳外呼梯取消技術，這樣能夠大大增加電梯在高峰時期的運行效率，滿足乘客的需求。呼梯取消流程主要為選層、選中對應的層樓按鈕，再次按鍵，層樓指示燈熄滅，層樓選中取消。

（二）簡化控制，去除多余的控制器件

在上世紀末期，電梯主要使用變頻器來控制電梯的速度，且電梯的使用功能比較單一，隨著電氣控制技術的應用與發展，電梯的性能得到大幅度提高。變頻器主要是由較多個電子元件組成，在驅動電動機時是感性負載，對電動機的運轉要求較高，尤其是要電動機運轉的平穩性，如果出現短暫抖動就會導致變頻器出現瞬間過壓現象，影響到變頻器的使用壽命，即使有保護電路裝置，也無法全面保護變頻器[9]。隨著變頻器技術的發展，目前已經擁有正反轉控制的功能，變頻器在待令狀態時，變頻器是沒有電壓的、另外變頻器內還有快速熔斷器，主要作用是保護變頻器，一旦內部器件出現短路就會在最短時間切斷電源。所以在變頻器中增加電氣控制，可適當去掉方向接觸器和主接觸器，能夠大大減少變頻器的故障點。

（三）增加顯示，詳細了解電梯的故障部位和工作狀態

在電梯系統中使用電氣控制，可實現控制系統的模塊化設計，由于市場面上的電梯控制系統設計比較多樣化，控制板使用也存在較大的差異，從中可以看出是一種資源浪費。利用模塊化設計，并采取集中管控控制和分散采集的方法，能夠有效提高系統的處理能力，且還有利于維護。

通常情況下電梯里的檢測點和控制點基本上相同，但是電梯的廠家不同，所使用的控制技術也是不相同的。控制主板是整個系統中最重要的核心部件，更是電梯控制技術的核心，所以控制技術將直接影響到電梯的性能。控制板掌握整個電梯的運行，并全面掌控著電梯的運行狀態[10]。目前都是通過控制板來顯示電梯的運行狀態，來確保電梯運行的舒適性和安全性，同時還能實時顯示出電梯的運行狀態，便于維修人員的維修，準確找到電梯的故障點，提高電梯的維修率，提高電梯的使用效率，尤其是高峰時期，能夠在最短時間內完成維修工作。

（四）廳門故障顯示

在每層中都有對應的層站和廳門，在電梯系統中，廳門發揮出重要的作用，且更是電梯中最頻繁使用的部件。為了保障電梯在運行過程中的安全性，在每個廳門上都會安裝對應的開關，層數越多，那么廳門的安全開關就會越多。在廳門安全開關中，基本上都是按照串聯形式進行設計，這種設計的主要目的是為了電梯能夠安全運行，且廳門是否正常運行將直接影響到電梯的正常運行。在電梯使用過程中，廳門的故障頻率最高，因為明天都要經歷頻繁開關移動運行。一旦出現故障，維修人員必須要通過逐層檢查，才能對故障進行有效的維修。在廳門開關上利用電氣控制，增加檢測故障信號，在層站控制板上增加對應的節點網絡，連成一個整體。當出現故障時，直接通過控制板的顯示板，確認層站節點網絡是否正常，可在第一時間內確認故障的層站，提高維修率。也可以把電氣控制應用到監測其他關鍵部件上，通過監測可準確判斷出故障的樓層。

結語

電氣控制在電梯運行中發揮出重大作用，尤其是高峰和低峰時期的應用，能夠有效保證電梯安全運行，并滿足人類的人性化需求，在未來電氣控制技術將更加成熟，能夠有效推動電梯技術的快速發展。

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（作者單位：中航物業管理有限公司）