液壓電梯標準應用研究
——以溫控技術標準化為例

文 / 劉 楊

隨著液壓驅動系統的不斷發展，液壓電梯的使用越來越頻繁與廣泛。目前，液壓電梯大多使用在以下場合：商業場所、居住小區、殘障人士無障礙出行、特殊場所。其優點是成本低、結構簡單、安裝方便，缺點是運行速度慢、載重量小，難以滿足大量人流需求。對于保障電梯安全運行來說，液壓油溫控制極其重要。依據《液壓電梯》（JG/T 5071-1996）要求，液壓電梯正常工作條件之一為液壓系統油箱的油溫應控制在5 ℃～70 ℃之間。當液壓系統液壓油溫超過預定值時，監控裝置能夠將電梯停靠在平層位置，并且打開層門和轎門，只有經過充分冷卻之后，電梯方可以自動恢復上行方向的正常運行。《電梯制造與安裝安全規范 第1 部分：乘客電梯和載貨電梯》（GB/T 7588.1-2020）要求，當溫度監控裝置的顯示超過設計溫度時，轎廂應直接停止，冷卻后，液壓電梯才能自動恢復正常。

一、液壓電梯油溫控制現狀

目前，常規液壓電梯針對油溫，只有監測，尚無控制溫度的設備。只要液壓系統油溫在5 ℃～70 ℃之間，液壓電梯均可運行。

但是，高溫環境和高頻率運行，會導致某個時間段的油溫一直處于60 ℃～70 ℃，這對液壓系統易造成潛在危害。當液壓油溫長期處于溫度上限，可能導致以下危害：在運行過程中，液壓油溫升高使液壓油黏度降低，液壓油流動性增加，這會導致液壓系統的內漏增加、容積效率降低，此時，液壓泵排量降低，嚴重時液壓系統無法正常工作；潤滑性能變差，磨損增加，液壓件工作壽命縮短，嚴重時甚至導致液壓泵燒結卡死；加速油液變質，導致其控制性能變差；加速密封元件老化速率，破壞密封性能，致使液壓系統出現漏油等故障。

有研究顯示，當液壓油一直處于5 ℃～10 ℃較低溫狀態時，也可能導致以下危害：導致液壓油黏度增大、過高，油泵的自吸能力下降，液壓系統壓力損失增大，功率損失增大；使液壓油中水分凝固，凝固水附著在液壓閥的零件、濾油器等的表面上，可能導致液壓閥卡死、濾油器堵塞，使液壓系統不能正常工作；使液壓油自身收縮，特別是在封閉容腔里的液壓油收縮，導致壓力下降甚至產生負壓。

因此，液壓電梯油溫的控制是保障電梯安全運行的關鍵因素。通過對液壓電梯油溫的控制，可進一步保障設備安全運行。

二、液壓油溫控制系統總體方案設計

1. 設計思路

針對液壓系統油溫控制的需求，本文設計了一種液壓油溫控制系統，能將油溫控制在較好的狀態下，以確保液壓電梯長時間運行穩定。

液壓油溫控制系統的設計盡量采用通用標準件，特殊要求的裝置則進行針對性設計。目前，采用的通用標準件有主控制器、板式換熱器、溫度傳感器、比例閥、調壓閥、整個管路等。主控制器包含板式換熱器、PT100 溫度傳感器、比例閥液壓油溫控制裝置。主控制器（如宇電808）是通過實際油溫和設定油溫比較，采用比例（P）、積分（I）和微分（D）（PID）進行控制的方式，輸出模擬量到比例閥，調節比例閥的開度，從而控制外圍循環水流入板式換熱器的水流量，通過與板式換熱器進行熱交換，從而達到控制液壓油溫。

調壓閥用于調節外圍循環水的壓力。板式換熱器一側端連接液壓電梯液壓缸的輸油管路，另一側端連接外圍循環水管路。整個液壓油溫控制系統的管路采用標準的鋼管，具有耐用、抗腐蝕等特點。

液壓油溫控制裝置中管路標準包括：管路材質通常為無縫鋼管或焊接鋼管，需符合相關現行標準，如《結構用無縫鋼管》（GB/T 8162）、《低中壓鍋爐用無縫鋼管》（GB/T 3087）等；外徑和厚壁需符合相關現行標準，如《優質碳素結構鋼》（GB/T 699）等；連接方式一般選用法蘭連接、卡套連接和接頭連接等，需符合相關現行標準，如《液壓傳動連接 法蘭連接》（GB/T 42086）等。圖1 是液壓電梯油溫控制系統結構圖。

圖1 液壓電梯油溫控制系統結構圖

圖2 PID 控制器原理框圖

2. 液壓油溫控制系統設計

① 液壓油溫控制系統硬件設計

宇電808 溫度控制器能夠輸出4 mA～20 mA模擬量，且能夠采集到PT100 溫度傳感器信號，故主控制器選用宇電808，控制方式采用PID[1]模式；溫度控制器應滿足《電自動控制器 第10 部分：溫度敏感控制器的特殊要求》（GB/T 14536.10）的要求，該傳感器通過采集液壓油溫和水溫，將其信號傳輸給主控制器，主控制器通過溫差輸出模擬量信號到比例閥，通過調節比例閥的開度，來達到控制液壓油溫的目的。在工程控制中，按偏差的PID 進行控制的設備（以下簡稱“PID 控制器”），以其結構簡單、穩定性好、工作可靠和調整方便的特點成為工業控制的主要技術之一。PID控制器是根據系統的誤差，利用PID 計算出控制量進行控制的，3 個校正環節的作用各不相同。圖2 是PID 控制器原理框圖。

溫度傳感器選用PT100，安裝在靠近液壓缸的液壓管上，用于檢測液壓油溫。PT100 溫度傳感器具有高精度、抗干擾強的特點，輸出信號采用4 mA ～20 mA。液壓電梯的壓力一般為14 MPa～16 MPa，故板式換熱器選用Danfoss，型號為B3-095-46-3.0-H。比例閥選用西門子，型號為MXG461.32-12。調壓閥選用SMC，型號為AC-20-02-A。板式換熱器的一側連接外圍循環水，外圍循環水管路與板式換熱器采用螺紋緊固方式連接；另一側連接液壓油管，用于進行換熱。比例閥具有低磨損、耐用、免維護等特點。該比例閥的輸入工作電壓為直流電（DC）24 V，控制方式選用DC0/24 mA 和等百分比控制模式。

圖3 是液壓油溫控制系統硬件電路圖。

圖3 液壓油溫控制系統硬件電路圖

在液壓油溫控制裝置中，導線和電纜應符合現行標準《額定電壓450/750 V 及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第3 部分：固定布線用無護套電纜》 （GB 5023.3）和《額定電壓450/750 V 及以下橡皮絕緣電纜 第4 部分：軟線和軟電纜》（GB 5013.4）的要求。為確保機械防護的連續性，導線和電纜的保護外皮應完全進入開關和設備的殼體或接入一個合適的封閉裝置中。該裝置的供電電壓應符合《低壓電氣裝置 第4-41 部分：安全防護 電擊防護》（GB 16895.21）規定的安全電壓供電。

② 液壓油溫控制流程設計

針對液壓電梯油溫控制，本文采用以下方法：PT100 溫度傳感器將采集到的模擬量通過主控制器轉換為實際液壓溫度傳感器。主控制器通過實際液壓溫度與設定溫度進行比較，以PID控制方式，輸出模擬量信號給比例閥。當實際溫度大于設定溫度時，此時增大比例閥開度；當實際溫度小于設定溫度時，此時縮小比例閥開度。可反復調整，直至實際溫度與設定溫度一致。圖4 是液壓油溫控制流程圖。

圖4 液壓油溫控制流程圖

三、設計驗證

本文設計的液壓油溫控制裝置能夠使液壓油溫穩定在某一設定溫度，不會使油溫大范圍波動。目前，該裝置進行了模擬試驗，結果顯示其無故障運行超過300 個工作日，溫度控制在±0.1 ℃。下一階段，該裝置將被運用于液壓電梯上，以進一步驗證其有效性。

四、結 語

本文將對所設計的基于宇電808 溫度控制器的液壓油溫控制裝置進行進一步驗證，以確保液壓電梯油溫在長時間運行過程中得到有效控制，保障設備安全運行。基于上述研究，本文建議JG/T 5071-1996 在修訂時，將液壓油溫控制范圍修改為10 ℃～60 ℃；同時，針對高頻次使用的液壓電梯系統，液壓電梯生產企業應對設備進行相應改造，以確保液壓電梯長時間安全、穩定地運行。