电梯故障检测相关技术问题探研.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 27 电梯故障检测相关技术问题探研 马慧娟 陕西省特种设备检验检测研究院，陕西 西安 710054 摘要：摘要：伴随着城市化发展进程不断加快，高层建筑数量与建设规模明显提升。而电梯是高层建筑不可缺少的工具设施，其内部构造十分复杂，涉及的控制领域范围较多。如果电梯控制不合理，将会导致很多突发性故障，必然会对电梯正常使用造成影响。因此，人们对电梯运行稳定性也给予高度重视。但由于电梯长期保持运行状态，所以在运行期间难免会出现故障问题。而应用合理的电梯故障检测技术，就可以及时排除这些故障隐患，从而提升建筑电梯的整体使用水平。对此本文将接受电梯系统的重要组成部分和电梯运行故障特点，结合故障问题的具体表现形式，提出科学高效的电梯故障检测技术。关键词：关键词：电梯故障检测；检测技术；曳引系统；复杂性；无损检测技术 中图分类号：中图分类号：TU857 0 引言 电梯是高层建筑内不可缺少的重要基础设施，具体包括扶梯与载人电梯等类型。在电梯日常运行工作中，一般都是顺着刚性导轨保持箱体运行或根据固定线路进行升降。而电梯在长时间使用过程中，要根据相关规定展开定期检验，严格检查电梯可靠性和稳定性，避免出现设备损坏和人员伤亡，进而有效延长电梯的使用寿命。1 电梯系统重要组成部分 现如今，出现在市面上的电梯类型较多，虽然在结构方面存在明显区别，但其本质基本一致，彼此之间存在很多共性特征，主要是由机械系统、电气系统和保护系统组成。这三项系统是电梯稳定运行的保障，以下将从这三方面展开分别论述：1.1 机械系统 机械系统作为电梯的重要组成部分，可保证电梯在运行过程中维持在正常动力运行状态。国内主流电梯的机械系统分别由导向系统、曳引系统、轿厢系统、对重平衡系统、门系统等协同工作。其中，导向系统主要负责控制轿厢和对重沿着导轨正常运行，通常由导向轮、轿厢导轨、对重导轨和导轨支架等组件完成电梯的上下运行。曳引系统功能作用是为电梯设备传输与传递动力，使电梯可以保持稳定动力实现上下正常运行1，此系统由曳引机、复绕轮和导向轮结构组成。门系统则由轿门和层门组成，经由机械式数字调节控制器操控开关信号，实现开关门的效果，例如使用者发出通过按键开门信号，控制门就会正转打开，反之就会出现反转关闭。厅门在到达限位点的时候，电机就会随之停止，此时就可以使门成功开启。对重平衡系统，是由对重和重量补偿装置构成，对重用于平衡轿厢和部分额定载重量的重量，并有此产生可靠的曳引力，重量补偿装置用来平衡电梯运行时曳引绳重量在对重和轿厢两侧所产生的质量差的影响，保持电梯运行时负载力矩的稳定，如补偿绳/链。1.2 电气系统 电气系统的主要功能是实现电力驱动与电梯信号控制。开门、运行、加速和停止等一系列指令均可触发指令由电气系统完成调控，满足使用者的乘梯主观意愿。一方面电力系统驱动过程可概括为控制系统、电动机以及传动机构，并将调速驱动方式划分为交流变压调速系统与交流变极调速系统。另一方面，当前现有的信号控制系统主要是微机控制和继电器逻辑控制类型。但大部分都会选择微机控制型，CAN 技术是最常见的通信模式。1.3 保护系统 电梯运行的首要任务就是要保证人员的生命财产，其实还要保证电梯运载货物以及电梯所处建筑物运行可靠性。同时，电梯稳定运行除了体现在结构合理性与可靠性方面，也要充分考虑电气控制的稳定性，针对容易出现故障问题的各种情况设置应对装置2。常见的安全保护装置：防超越行程保护、防断绳保护以及中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 28 防坠落保护（限速器安全钳）、缓冲装置、门联锁保护等。2 电梯运行故障特点 2.1 复杂性 电梯出现的故障问题往往都会表现出十分明显的复杂性，其主要原因就是电梯组成部分较多，不同控制系统之间存在联系性和耦合性，当电梯运行出现故障问题的时候，这些组成部分之间的关系就会变得十分复杂。而且同一故障问题的起因可能存在差异，正是由于这种复杂的不确定关系，才导致电梯故障问题分析与处理难度较大，十分考验技术人员的专业水平。2.2 层次性 电梯运行故障中具有典型的层次性特点。其中中枢控制系统因其复杂运行程序，层次性特征不明显，但其组成部分分层化现象显著。电梯运行状态下出现故障问题，产生故障的类型也具层次性。根据电梯运行故障分析，同一层次电梯系统出现故障，形成的故障问题均具有一定关联性。并呈现叠加推进状态发展，由低层次故障向高层次故障发展。另外，由其他原因引起的电梯故障，亦可呈现由低层次向高层次发展的趋势。这种层次性电梯故障问题也使故障处理难度较大，这也为电梯故障检测与诊断提供了十分良好的优势，电梯故障处理为效率能够得到显著提升。2.3 不确定性 电梯故障问题的不确定性直接影响着电梯故障处理水平3。其中最主要原因是人为因素，由于电梯实际运行过程中控制系统包含的参数设置内容较多，且参数涉及专业领域较深，会造成系统操作人员极大的考验，若操作人员专业能力不强，未能按照规范要求设置参数，则会引起系统控制参数突变，进而会引发电梯运行故障问题。另外，由于电梯参数设置十分复杂，所以在故障问题处理过程中，很难精准判断具体是哪种参数出现问题，这也会导致电梯故障检测效率不理想。2.4 关联性 电梯控制系统要对电梯的运行情况进行全面控制，负责不同组件和不同程序间的配合运行，且要保证电梯运行期间电梯多组件的一致性和协调性，进而组成系统的紧密关联性。然而当电梯控制系统某一组件出现故障问题时，故障变化也会表现出不同层次的发展趋势，甚至还会出现全新的故障问题，这也是电梯控制系统最明显的特点。3 电梯故障问题的具体表现 现如今，虽然绝大多数电梯运行可靠性较强，但是经过长时间运行，难免会在外界因素的影响下出现故障问题。通过分析常见电梯故障可以判断其具体表现分为三种：（1）电梯突然停止运行，悬停在某一楼层，常伴随电梯断电或按键失灵等状况；（2）电梯失去控制急速下坠，此种故障一般较突发，只为使用者预留3s的反应时间；（3）电梯突然失去控制急速上升，此故障常伴随急速下降，并形成多次往返运行，电梯按键失灵等状况。而产生的这三种故障的原因主要有以下几点：3.1 抱闸过早、磨损或者失效 抱闸期间出现的故障问题在电梯运行过程中十分常见，此问题出现后，可能导致电梯待闸运行，或者电梯停止运行时，产生强大的冲击，从而对电梯用户带来严重的身心影响4。而导致此类问题可能是抱闸力调整不当，导致无法可靠开闸;或者停车时下闸时间提早;或者制动器开启不当，致使制动臂不能完全开启;或是制动器电气回路异常，导致的制动器不能打开等原因引起。3.2 安全保护装置失效 安全保护装置需要机械系统和电器协同的写作安全保护保护，其中机械系统的安全保护装置由限速器，安全钳、缓冲器、门锁装置等部件组成，电气系统的安全保护装置则包括极限开关、限位开关、门联锁保护、强迫换速开关等组成。正常情况下，这些装置是不动作的，一旦触发，则是保护我们安全的有力防线，所以，在检规和型规上对安全保护装置规定了型式试验的方法、检验要求和方法。安全保护装置失效，会造成门开走梯、超速、坠落、剪切等危险事件。而导致此类问题就要分析机械部件和安装位置是否符合要求；机械动作速度和电气动作速度是否设置正确；电气联锁是否符合要求等原因。4 电梯故障检测技术相关技术 4.1 目测检测技术 目测检测是电梯检测技术中最常用的一种技术类中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 29 型，具有十分简便的优势。目测检测方式主要内容包括电梯整体外观和按键。同时，针对电梯运行期间的一些简单零件也可以采用简单工具进行检测。因为虽然目测检测技术虽然十分便捷，但难免会存在误差。在电梯检测人员通过目测检测方式了解基本情况之后，就要初步判断电梯可能出现故障问题的部位和区域。此外，电梯故障目测检测技术还会应用在电梯设备与零部件检测过程中5。可以及时排除这些区域的故障问题。技术人员在实际检测过程中还可以利用一些简单工具测量零部件尺寸，确保电梯运行性能可以得到进一步提升。作为一种十分常见的外观检测方式，目测检测技术还可以采取手动操作方式来对电梯各功能开关展开试验，利用钢直尺、游标卡尺等一系列工具，判断零部件开关功能和尺寸是否满足标准要求。4.2 无损检测技术 无损检测技术主要用于检测电梯的整体运行性能机状态，其作用于整个电梯系统，采用集成控制的方式确保电梯的故障检查工作。国内常用的无损检测技术有激光检测法和有线锤法。以主流的激光检测法为例，其检测的主要对象是电梯发生故障时的导轨状况，需记录和分析导轨的扭曲程度以及线性度，为保证实际检测数据的准确性，需要在电梯两侧安装激光发射装置和信号接收装置，并利用信号接收器获取信号进行全面分析，可有效的计算出电梯的线性度与扭曲度。随着科学技术快速发展，电梯故障无损检测技术也取得了显著提升，可在一定程度上充分保证电梯稳定运行。漏磁检测技术作为新开发的故障检测方法，也已成为无损检测技术的重要类型，此技术需根据漏磁场形成与变化原理，在曳引钢丝安装穿透性强的永久性磁铁探头，进而形成完整的漏磁场领域，结合滤波和放大等途径，实现检测和信号实时接收，以随时监控电梯的故障变化，再借助计算机智能判断曳引钢丝绳的运行状态。4.3 电梯功能试验技术 电梯功能试验技术隶属于无损检测技术应用范畴，主要是通过超载荷与带载荷试验，并结合多样化的检测技术开展检测工作，主要配适于电梯性能故障问题，可对电梯装置可靠性和功能性展开检验。国内常用于检验电梯的平衡系数、电梯速度及振动加速等方面测试。其中，电梯平衡系数测试对于轿厢系统有一定要求，需达到 30%、45%、50%的额定载荷完成上下运行，让电梯运行与对重处于同一水平位置，便可精准测量电动机电源输入端的具体电流数值和转速，绘制出电流负荷曲线和转负荷曲线图，曲线图中上下运行曲线的交点即为平衡系数6，从而实现对电梯平衡系数的测定。对于处在交流开环运行状态的电梯进行检测，需对其精准测量转速；对于交流闭环运行的电梯，可进行电源进线侧电压测量，排除故障。此外，对于电梯速度数据的测量，则要使用反射式光电转速表对电梯进行测量。具体测试方法如下：（1）需先将反光面固定于待测速转盘上，并利用黑色转盘充当非反光面。确保两个转盘在反射率上存在差异性，所以在转轴转动的基础上可以交替呈现出反光状态。（2）光电器件接收到反射信号之后就会转变为电脉冲信号，在后续处理期间可以计算出实际转速值。4.4 制动距离试验技术 根据电梯运行要求可以得知，在轿厢空载通过额定速度进行上行时，要保证电动机和制动器供电处于断开状态，使轿厢完全停止，确保不会出现明显损坏。同时轿厢装载 1.25 额定重量，以正常速度运行到下部的时候，轿厢应当完全停止，确保不会出现明显形变和损坏问题。根据相关规定明确表示：电梯平均制停减速速度要保持在 0.2-1.0g 之间。开展制动距离试验技术，需要在保持空载额定速度的基础上，对电梯平衡系数进行精准校验，将其控制在 40-50%之间。在测量电梯制动距离过程中，可以选择曳引钢丝绳标记方式对距离进行精准测定标记，在判断距离数值基础上能够检验电梯紧急制动距离是否满足国家规定要求。曳引钢丝绳上的标记位置就代表着电梯紧急制动所产生的距离。4.5 故障树诊断技术 故障树诊断技术是以树状结构逻辑图的形式呈现防范分层系统状态，其可运用到的图形演绎方式十分常见。特点可总结为：（1）可于特定时间内精准描述相关设备、系统的故障问题；（2）可根据实际情况提供整体到细节故障原因分析报告。（3）可全面分析电梯控制系统中的故障问题，并对各系统零部件发生的故障问题进行详细分析；（4）可为电梯系统提供各部件故障发生概率数据，并借助定量计算方法分析故障原因及具体影响程度，便于采取科学合理的方式处理中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 30 故障问题。4.6 人工神经网络故障诊断技术 人工神经网络故障检测技术最初发展于上世纪九十年代，在经过长期优化和扩展作用下，现阶段的应用展现出异常强大的功能特性。（1）实现容错与结构补充；（2）发挥自适应学习和联想记忆功能优势；（3）以其检测精准度被广泛应用，且应用效果显著。因此，技术人员在面对突破电梯故障，且故障较为复杂时，可合理利用人工神经网络诊断技术，实现电梯故障部位的精准定位，快速排查具体故障原因，并辅助技术人员展开维修处理，从而有效处理故障问题，确保电梯故障可以得到及时处理，避免电梯故障问题影响范围进一步扩大。5 加强电梯故障预防的有效策略 5.1 定期进行故障检测 在电梯故障检测之前，做好前期准备工作十分重要。并且，电梯故障检测工作也需要专业维修人员支持，因此要想提升故障检测效率，则必须要让电梯故障检修人员认识到加强故障检测的重要性。进而当发现故障问题时能欧灵活应对明确电梯故障发生的真正原因，查看电梯运行控制灯信号是否保持正常状态，鸡儿利用多样化的方式解决电梯运行故障，使电梯能够长时间保持一个安全运行状态，提出针对性的处理措施。在整个检测过程中，互换法、测量法等检测方法都可以将电梯故障进行高效排除。5.2 优化电梯维修保养体制 根据实际调查结果发现，部分建筑电梯缺少完善的保养维修体制，在管控制度方面存在缺陷问题。所以为了有效控制电梯故障问题发生，则必须要重视电梯维护保养制度优化工作。在此期间，相关部门要组件保养维护队伍，落实电梯稳定运行和维护保养各个时期的工作内容，从而将责任具体落实在每个人身上，从根本上提升管护工作积极性。6 结束语 综上所述，随着城市建筑智能化与高层化发展，电梯使用范围也在不断扩大，对使用功能性提出了更高要求，因此加强电梯故障检测十分重要。要想进一步控制电梯故障问题影响范围，则必须选择高效的故障检测技术，结合故障问题的具体类型进行高效处理，从而使电梯正常使用和稳定性得到显著提升，为人们提供更加稳定的电梯服务。参考文献 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