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电梯应急装置的优化设计

电梯应急装置的优化设计 2011： 在电梯业界激烈的竞争中，伴随着科技日新月异的发展，各种新材料、新工艺、新技术不断地被应用到电梯中，使电梯向着更安全、更快捷、智能化程度更高等方向发展着。因电梯本身的故障导致停梯困人的情况日益减少，而同时，因各种因素导致电梯供电中断以致使电梯停梯困人的问题日益凸现出来。为了最大限度地减小停梯困人对被困乘客心理和生理上的不利影响，电梯应急装置应运而生。 1 电梯应急装置近年来，电梯应急装置作为一种相对独立的机电产品有了充分的发展。尽管当今市场上所见到的该类装置的名称各异，诸如：“电梯应急装置”、“电梯停电自动平层控制屏”、“电梯停电自动救助装置”等，产品品牌及生产厂家也较多，但是其硬件结构和工作原理基本相同。该类电梯应急装置一般由主控板、充电板、逆变板、接口板、电池组及相序检测等几部分构成。 当发生市电停电、缺相或相序错误时，电梯应急装置完全接管电梯的控制权。具体工作过程为：当电梯应急装置检测到市电停电、缺相、相序错误时，即切断电梯与市电的联系。通过自身的输入信号检测电梯安全回路的各个环节是否正常，电梯轿厢是否停在非平层位置，以及电梯是否在检修工作状态等。检测结果符合应急运行的条件后，随即启动逆变板，将逆变出的各个等级的电压直接送至电梯曳引机、抱闸、门机等各个部位。电梯应急装置先拖动电梯向上、下2个方向各运行1次，继而向省力方向低速运行。当检测到轿厢到达运行方向上的第1个平层位置时，平层，开门放人，然后停止工作。 目前，在1套电梯应急装置控制拖动1台电梯的基础上，已发展到1拖2甚至更多，最大输出功率已达到35kW。 从结构和工作原理的角度分析，可以说，1台电梯应急装置就是1套电梯控制系统的简化版本。 2 电梯应急装置在使用中存在的问题 笔者所在单位有2台YP-CO-90乘客电梯，是在1994年安装并投入使用的。我们于1996年为这2台电梯分别配置了电梯应急装置，安装调试后即投入正常使用。 经过4年多的运行，电梯应急装置逐渐暴露出了一些不利电梯安全运行及维修保养等方面的问题。 ⑴电梯应急装置的各类输入、输出共有42条导线或串或并地直接接至电梯控制柜中各个部位，以直接控制电梯的应急运行。这在很大程度上影响了电梯做为１个独立个体的整体性，给故障维修及日常的维护保养工作带来了很大的困难。 ⑵就市电电网而言，电梯应急装置设置于电梯的前端，其产品性能及工作的可靠程度直接影响到电梯的运行。我单位电梯应急装置投入使用后不久，就曾多次发生在市电供电正常时，电梯应急装置突然切断市电，投入应急运行的情况。经检查发现，电梯应急装置的输入电压设定为AC380V-5%～380V+10%，其下限高于电梯对输入电压的要求。同时，电梯应急装置中用以检测市电停电、缺相或相序错误的XJ5A相序继电器质量不过关。XJ5A相序继电器的输出直接决定电梯应急装置是否投入运行。而此时，市电电网电压的波动在正常范围之内，电梯本身配置的相序继电器并未动作。经过更换相序继电器和重新调整参数，电梯应急装置恢复正常。 ⑶电梯应急装置的产品说明书中要求，至少每个月进行1次人为的停电试验。经过几次试验后发现，对于以1.50m/s的速度行驶的电梯实施突然断电，无论在机械上还是在电气上都会给电梯带来很大的冲击，无异于1次轻量级的破坏活动。因为与电梯有着千丝万缕的联系，电梯应急装置不能脱离电梯而独立试验。厂家要求如此，大概是产品的性能使然。据笔者了解，美国对电梯应急电源的要求为至少每年试验1次。 ⑷作为电梯机房中1套较大的独立安装的装置，它使得本来已不宽裕的机房空间更显狭小，给日常维护保养工作带来了一定的困难。 ⑸关于电梯应急装置的购置及故障维修所发生的费用也在一定程度上影响了用户配置该装置的积极性。 3 优化设计的方案基于电梯应急装置在使用中存在的以上几个方面的不足，笔者产生了对其进行优化再设计的设想。 在认真分析了YP-CO-90乘客电梯的工作原理和产品性能后，在不降低电梯的安全性和可靠性的前提下，笔者提出了电梯应急装置优化设计的具体构想。优化后的电梯应急装置见原理框图1。

以上构想的实现主要基于以下几点事实： ⑴该型电梯具有“故障停止自救”功能。所谓“故障停止自救”的标准功能是指正常运行中的电梯因一时的故障导致停止时，如电梯不是安全装置动作而停止于非平层区域内，电梯则可以低速自救运行，并最近服务层停止，开门放人。如故障消除，则电梯自动恢复正常运行；如故障不消除，则电梯保持开门状态，不允许运行。在实际应用中，市电中断后又恢复的这一过程，可以理解为该处所指的使电梯停止于非平层区域的故障。充分开发并运用电梯本身的这一标准功能，使电梯能够进行停电情况下的应急运行变得更加简单、经济。 ⑵关于电梯有强制执行的国家标准GB7588，其安全性和可靠性较电梯应急装置为高，电梯本身设计的安全回路和市电检测电路足以保障电梯的安全运行。用电梯控制系统完成“假应急运行之名行故障停止自救之实”的控制，使应急运行的安全性能和可靠程度更高。 ⑶电梯应急装置的设置以解困救人为最终目的，设计为通过检测轿厢载重以决定是否实施救援，可以避免对空梯被召实施救助的无意义行为。 ⑷电梯的能耗在不断降低，只做应急解困用的电梯应急装置不再追求数十千瓦的大输出功率，以电池组为主的整个装置的体积和重量将大为减小。 4 优化装置的工作原理当市电正常时，CJ1投入，电梯正常工作，同时给电池组充电。市电中断后，CJ2投入，如果轿厢内有人，则轿厢称重装置有信号输出，轿厢称重继电器吸合，逆变器工作，给电梯供电，电梯进入故障停止自救工作状态。同时，蜂鸣器鸣响。平层，开门放人后，轿厢称重继电器释放，停止供电。待市电恢复后，CJ1重新投入，CJ2断开，回到初始状态。电梯自返基站。 整个应急运行过程中，曳引机、抱闸、门机、轿厢蜂鸣器的动作及轿厢位置的检测均由电梯控制系统自行控制，可靠性大为提高。 优化设计后的电梯应急装置中，CJ1和CJ2采用电气互锁，保证不同时投入。充电板实时检测电池组状态，及时充电。K1、K2采用小型塑壳断路器，当由于故障或其它原因导致过载时自行分断，以保障电梯及其应急装置的设备安全。 优化设计的电梯应急装置旨在根据电梯轿厢称重装置的输出信号给电梯供电，不涉及电梯本身的具体操作。关于电梯运行控制的优先权关系不影响我国等同采用的欧洲标准EN81-1：1998《电梯制造与安装安全规范》中明确的检修运行＞对接装卸运行＞紧急电动运行＞正常运行。 5 优化装置的应用 优化设计后的电梯应急装置不但适合“日立”等品牌的各系列电梯，而且对于所有具有故障停止自救标准功能的电梯，以及所有重新加电复位后，首先低速就近平层，确定轿厢位置的电梯均可以直接配置。 其次，该装置与电梯的联系只在于电梯市电供应开关前端加装的一个交流接触器，以及从电梯控制柜中引出的一路电梯轿厢称重装置的输出信号，因而对电梯的整体性影响很小，安装简单且易于日常维护。 另外，新的电梯应急装置结构简单，工作稳定可靠，造价较原装置有了大幅度降低，更易被用户接受。整个装置的体积和重量均有大幅度减小，能节省更多的机房空间，在无机房电梯日趋增加的今天，其推广和应用前景更加乐观。(end)

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