電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷研究

趙 飛

（四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，四川成都 610061）

0 引言

隨著高層建筑的不斷增多，電梯越來越成為一種不可或缺的垂直交通工具，其安全運(yùn)行得到了越來越多的重視。電梯電氣控制系統(tǒng)作為一種較為復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，具有電氣元器件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障隱患點(diǎn)多的特點(diǎn)[1]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，電梯故障多為電氣控制系統(tǒng)故障造成的[2]。因此，開展電梯電氣系統(tǒng)故障診斷研究對(duì)指導(dǎo)電梯檢修和維護(hù)，減少電梯安全事故具有重要的意義。在電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷中，往往難以直接診斷出故障，需要采用多種故障診斷方法進(jìn)行多層次、分模塊的診斷。本文就常見的電梯電氣控制系統(tǒng)故障、故障診斷方法及故障診斷流程進(jìn)行分析研究。

1 電梯電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是電梯的重要組成部分，其通過對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，控制電梯的啟停、平層、開關(guān)門等各項(xiàng)功能，相當(dāng)于電梯的中樞神經(jīng)[3-4]。電梯電氣系統(tǒng)主要分為3部分：一是邏輯控制系統(tǒng)，主要包括控制板、變頻器、繼電器、各類傳感器等，通過接收和采集電梯相應(yīng)信號(hào)來控制電梯的運(yùn)行。二是電梯安全回路系統(tǒng)，包括限速器開關(guān)、極限開關(guān)、緩沖器開關(guān)、安全窗開關(guān)、檢修開關(guān)、急停按鈕等，其通過一定的邏輯關(guān)系將各個(gè)檢測(cè)開關(guān)串聯(lián)起來，只有當(dāng)所有的檢測(cè)開關(guān)均接通時(shí)，安全繼電器吸合，電梯才能運(yùn)行。三是電梯門鎖回路系統(tǒng)，主要包括轎門系統(tǒng)和層門系統(tǒng)，用于保障電梯運(yùn)行過程中轎門和層門的正常關(guān)閉。

2 電梯電氣控制系統(tǒng)故障

2.1 控制板故障

電梯控制板是電梯控制的核心，依據(jù)各類元器件發(fā)送的信號(hào)對(duì)電梯運(yùn)行進(jìn)行控制。當(dāng)電梯控制板接收匯總各種信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)算處理，再發(fā)出相應(yīng)的指令控制電梯的運(yùn)行。控制板集成程度高，本身故障率較低。常見故障為電磁干擾、散熱不良等導(dǎo)致的軟件死機(jī)故障，此外還包括人為操作故障、傳感器故障、執(zhí)行器故障等。因此，在使用過程中要做好控制板的抗干擾措施，加強(qiáng)維護(hù)、檢修，同時(shí)營(yíng)造一個(gè)良好的通風(fēng)散熱環(huán)境。

2.2 變頻器故障

變頻器主要用于電梯運(yùn)行方向和速度的控制，通過改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，進(jìn)而控制電梯運(yùn)行。變頻器常見故障為充電電阻燒毀、驅(qū)動(dòng)板故障、過載故障、過流故障、過壓故障及過熱故障等[5]。當(dāng)電梯啟停抖動(dòng)大時(shí)，?？紤]為變頻器驅(qū)動(dòng)板故障。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，一般可通過配套的變頻器操作手冊(cè)查明故障原因。

2.3 繼電器故障

電梯電氣控制系統(tǒng)中，廣泛使用繼電器。在工作過程中，若通過觸點(diǎn)的電流過大或發(fā)生電弧燒蝕，極易導(dǎo)致觸點(diǎn)黏連而發(fā)生電路短路故障，嚴(yán)重者甚至?xí)p壞周邊的元器件等。若繼電器彈簧片由于老化失去彈性，或觸點(diǎn)被灰層、雜物覆蓋阻斷，則會(huì)導(dǎo)致斷路故障。繼電器故障最終會(huì)導(dǎo)致電梯的電氣控制系統(tǒng)失效，不能正常運(yùn)行。因此，要做好繼電器的檢修工作，注重繼電器外觀、接線、觸點(diǎn)等的檢查，及時(shí)清除灰層、更換老化的繼電器。

2.4 安全回路故障

安全回路作為電梯運(yùn)行最為重要的電氣回路，能夠有效避免電梯沖頂、墩底等事故的發(fā)生[6]。當(dāng)電梯未按規(guī)定指令運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)地檢測(cè)開關(guān)動(dòng)作，安全繼電器斷開，整個(gè)安全回路斷開，電梯減速并停止運(yùn)行。安全回路中檢測(cè)開關(guān)多且安裝位置各不相同，涉及機(jī)房、井道、底坑、轎頂?shù)?，受到人員、環(huán)境等多種因素的影響，因此，安全回路故障是電梯常見的電氣故障之一。安全回路故障主要包括檢測(cè)開關(guān)破損缺失、檢測(cè)開關(guān)功能失效、檢測(cè)開關(guān)無電壓輸入、安全繼電器觸點(diǎn)黏連、線圈燒毀等。

2.5 門鎖回路故障

電梯門鎖回路故障是最常見的電梯電氣故障。只有當(dāng)轎門和層門正常關(guān)閉，門鎖繼電器吸合，電梯才能正常運(yùn)行。門鎖回路的主要故障為門鎖電氣開關(guān)損壞、門鎖開關(guān)接觸不良、門鎖電氣觸點(diǎn)間隙不合適、門控制電路故障、轎門層門卡阻等，這些故障可能會(huì)導(dǎo)致電梯開門運(yùn)行、扒門停梯、電梯不能啟動(dòng)等問題，危險(xiǎn)性極大。在維保過程中，要加強(qiáng)對(duì)門鎖短接、門鎖觸點(diǎn)黏連、觸點(diǎn)間隙不合理及門鎖機(jī)械結(jié)構(gòu)異物侵入等的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2.6 電磁干擾故障

電梯作為一種強(qiáng)弱電結(jié)合的機(jī)電設(shè)備，工作過程中極易受到電磁干擾而出現(xiàn)故障[5]。電梯電磁干擾主要來源于外部電網(wǎng)及變頻器。在電磁輻射的作用下，電梯信號(hào)傳輸通道會(huì)受到嚴(yán)重影響，各種電子芯片、控制器、通訊設(shè)備的應(yīng)用也會(huì)受到干擾，進(jìn)而造成控制器死機(jī)、應(yīng)急通話不通、監(jiān)控視頻畫面模糊、電梯驟停等故障。為了減小電磁干擾的影響，應(yīng)采用弱電與強(qiáng)電分開走線、控制板遠(yuǎn)離高頻動(dòng)力線、線路可靠接地、減少控制線長(zhǎng)度等措施。

3 電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷

電梯作為一種較為復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品，包含了大量的元器件，且不同電梯的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置各不相同，在使用過程中產(chǎn)生的故障種類繁多，往往難以直接確定故障點(diǎn)[7]。因此，在進(jìn)行電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷時(shí)，應(yīng)分層次、分模塊進(jìn)行，首先確定故障的大體范圍，再逐步縮小范圍，最終確定故障點(diǎn)及原因。常見的電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷方法有故障代碼診斷法、觀察診斷法、短路診斷法、電勢(shì)診斷法、靜態(tài)電阻診斷法和替代法，診斷流程大體如圖1所示。

3.1 故障代碼診斷法

圖1 電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷流程

隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，大部分電梯均自帶故障檢測(cè)功能[8]。故障代碼診斷法從電氣系統(tǒng)子系統(tǒng)和模塊的角度進(jìn)行故障排查，通過查看故障代碼，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電梯故障范圍的初步判斷，有利于提高故障診斷效率。不同的故障代碼代表不同的故障類型，技術(shù)人員能夠通過故障代碼判斷電梯控制板故障、安全回路故障、門鎖回路故障等。同時(shí)，變頻器自帶多種傳感器，也能夠?qū)⑵涔收贤ㄟ^故障代碼顯示出來。通常情況下，故障代碼可以直接從控制板進(jìn)行查看，但部分電梯則需要通過外接控制器獲取查看。在進(jìn)行電梯故障處理時(shí)，通常需要先查找電梯故障代碼，縮小故障范圍，對(duì)故障進(jìn)行初步定位。

3.2 觀察診斷法

在故障診斷過程中，技術(shù)人員除根據(jù)主板顯示的故障代碼來確定故障的大體范圍外，往往還會(huì)根據(jù)故障表現(xiàn)形式及自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)故障進(jìn)行預(yù)判，之后，再采用觀察診斷法對(duì)故障進(jìn)行進(jìn)一步診斷。觀察法包括看、聽、聞?？矗饕强垂收纤诜秶鷥?nèi)的檢測(cè)開關(guān)和元器件外觀是否有明顯的損壞、繼電器觸點(diǎn)是否正常開閉、檢測(cè)開關(guān)接線是否脫落、門機(jī)是否有異物侵入等。聽，主要是聽電路，檢測(cè)開關(guān)在工作時(shí)是否有異常聲響。聞，主要是聞是否存在異味，通常短路時(shí)會(huì)使絕緣層燒毀，產(chǎn)生異常氣味。對(duì)于不明顯故障，觀察法難以進(jìn)行有效診斷，還需結(jié)合其他診斷方法。

3.3 短路診斷法

短路診斷法是一種常見的電氣故障診斷方法，能夠逐步縮小故障范圍，確定故障點(diǎn)。電梯控制電路主要由開關(guān)、元器件、接觸器等組成，如果懷疑某一段線路或某些元器件發(fā)生故障，可利用導(dǎo)線逐步對(duì)線路中各元器件進(jìn)行短接，通電后，若電氣系統(tǒng)故障消失，則說明被短接元器件損壞。在確定故障位置后，應(yīng)立即拆下短接線，更換元器件，不可將短接線作為開關(guān)或開關(guān)觸點(diǎn)，否則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電梯事故。

3.4 電勢(shì)診斷法

電勢(shì)診斷法即在通電情況下，通過萬用表電壓檔測(cè)試電路中某個(gè)位置的電勢(shì)，來判斷該部位元器件是否發(fā)生了故障。通常情況下，電梯控制電路中較少出現(xiàn)大的電勢(shì)差。利用電勢(shì)診斷法時(shí)，首先需要檢查電源電壓、線路電壓等是否正常。在診斷過程中，利用萬用表逐步對(duì)開關(guān)、接觸器等元器件進(jìn)行電勢(shì)測(cè)試，當(dāng)檢測(cè)到元器件兩端出現(xiàn)較大電勢(shì)差時(shí)，則說明該元器件出現(xiàn)了斷路故障；如果檢測(cè)到線圈兩端電勢(shì)差正常卻不能吸合，則說明線圈發(fā)生了損壞或斷路。

3.5 靜態(tài)電阻診斷法

靜態(tài)電阻診斷法是在斷電的情況下，通過萬用表電阻檔檢測(cè)電路阻值是否存在異常。電梯在運(yùn)行過程中，電流需流過控制電路中的各個(gè)元器件，使得電梯正常工作，而每個(gè)元器件都有一定的阻值，連接線路和開關(guān)的阻值則為零或無窮大。因此，根據(jù)電路原理圖，對(duì)線路中各部件的電阻值進(jìn)行測(cè)量，將結(jié)果與正常值對(duì)比則可以判斷元器件及電路是否發(fā)生故障。

3.6 替代法

在電梯電氣故障診斷中，技術(shù)人員根據(jù)故障表現(xiàn)形式和自身經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合電路原理圖往往會(huì)對(duì)故障首先進(jìn)行一個(gè)預(yù)判，但在對(duì)預(yù)判元器件進(jìn)行觀察時(shí)未能發(fā)現(xiàn)異常；或者通過前述方法已初步確定了故障點(diǎn)或故障元器件，則可以利用正常的元器件對(duì)其進(jìn)行替換。若替換后電路故障消失，則說明預(yù)判正確；若故障未消失，則說明預(yù)判錯(cuò)誤，還需繼續(xù)診斷。

4 結(jié)束語

隨著電梯使用需求的不斷增長(zhǎng)，電梯與人們的生活愈加息息相關(guān)，電梯安全運(yùn)行得到了越來越多的重視。電梯電氣控制系統(tǒng)作為電梯的核心部分，在使用過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些故障，而這些故障往往容易導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷不僅需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還需要扎實(shí)的理論知識(shí)。開展電梯電氣控制系統(tǒng)故障診斷研究，有助于維修人員運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行故障分析判斷，提高診斷效率，為電梯安全運(yùn)行提供有效的支持，進(jìn)而保障人民的人生財(cái)產(chǎn)安全。