摘要：电梯在方便人们出行方面发挥着重要作用，已成为现代建筑不可或缺的组成部分。电梯安全技术规范和相关标准对电气安全装置提出了很高的要求，当电气安全装置监控到电梯出现某种危险时，它们应能立即切断电梯制动器的电源，防止主机启动或使其立即停止运行。根据应用场合不同，目前电气安全装置又分为安全触点、安全电路、可编程电子安全相关系统3种类型。那么这3种类型安全装置的工作原理、应用特点以及相应的检验方法有何异同，在本文中，笔者通过以下具体图例加以分析和比较，以期起到抛砖引玉的作用。而使用环境、人为原因及元器件老化等多种因素，造成电梯电气控制系统发生故障的概率较大，维修工作人员需要对这一点提高重视。鉴于电梯电气电路的复杂性，发生电气控制系统故障的检验维修难度高，必须对电梯电气控制系统出现的故障展开全面分析，找明故障成因后采取针对性手段提高检验维修效率。维修人员不仅要掌握电梯工作原理，对电梯进行合理检验维修，还需做好电梯的养护工作，才能排除潜在的安全隐患，降低电梯故障发生率。
关键词：电梯；电气安全；安全装置
1电梯电气安全装置基本概念
1.1安全触点
安全触点的动作应能可靠断开电路，甚至两触点熔接在一起也应强制地机械断开，为了保证其工作可靠性，GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》等标准对其绝缘性能提出了具体的要求。另外，通常将全部由安全触点串联而成的电气安全装置仍称之为安全回路。常见的安全触点如紧急停止按钮、电梯门锁触点等。
1.2安全电路电梯、自动扶梯等各种电梯的制造标准
对安全电路的定义和要求基本相同，以标准GB7588-2003为例，该标准第14.1.2.1.1b）条对安全电路的组成元件进行了描述。为了从设计上来保证安全电路的安全可靠性能等效于安全触点，要求当电梯出现标准第14.1.1条所列任一故障时，这些故障均不能导致电梯发生危险；同时，各安全电路还应满足该标准第14.1.2.3条对安全电路评价流程的要求。下面结合具体电路进行分析。
图1开门曾和再平层安全电路
图1为一种电梯开门平层和再平层安全电路，其中R1、R2、R3和MS均为满足GB7588-2003第13.2.1.3条规定的安全继电器。如此规定可以保证图1符合标准对安全电路故障分析的要求。当电梯没有进入开锁区城时，两个平层开关断开，则输入单元中线圈R1和R2均不得电，监控单元中线圈R3得电，R3的两个常开触点接通，输出单元中门锁短接分支断开；当电梯进入开锁区域时，两个平层开关接通，从而使线圈R1和R2得电，R1和R2的常闭触点断开，R3线圈失电，R3的两个常开触点断开，但此时R1和R2的常开触点已经接通自保，从而线圈R1和R2可以持续得电，此时门锁的短接分支保持接通，电梯可以进行开门平层操作；当电梯脱离开锁区域时，两个平层开关断开，从而使线圈R1和R2失电，门锁短接分支被断开，电梯又恢复到初始状态。如果电梯到站平层后需要断开门锁的短接分支，则只要控制指令不给24V的输出电压就可以了。上述设计是一个典型的两输入通道（继电器线圈R1和R2）带一个监控回路（继电器线圈R3）的冗余型安全电路。若R1、R2中任一接触器的常开触点发生粘连而无法断开、而另一接触器正常工作，此时发生故障线圈的常闭触点就无法接通，线圈R3也就无法得电，则下一次电梯进入开锁区域后门锁回路也不会被短接，故不会发生开门走车的危险。如果R3的常开触点发生粘连而无法断开，则R3的常闭触点无法闭合，门锁回路也不会被短接，此时也不会发生开门走车的危险。通过上述分析可知，该电路符合安全电路的设计要求。
1.3可编程电子安全相关系统
可编程电子安全相关系统是指基于可编程电子装置（如PLC、微控制器及微处理器等）用于控制、防护、监测的系统，包括系统中所有元素（如输入输出装置、传感器及其他通信单元等）。根据在规定的条件和规定的时间内系统成功实现所要求的安全功能的概率大小，TSGT7007-2016《电梯型式试验规程》将电梯中可编程电子安全相关系统的安全完整性等级（SIL）分为1、2、3三个等级，并且根据电梯各检查装置的安全功能设计要求，分别确定各装置的最低安全完整性等级，在此基础上，选择相应的特定措施予以实现。类似于安全电路的设计，该双通道结构也应采用冗余设计，由两路能独立执行相同功能的通道构成，即两路传感器信号分别传输给两个独立的微处理器，并采用两套独立的软件算法，两个微处理器在数据处理过程中进行实时监控或交互比较，一旦发现两路数据不一致，则立即停止自动扶梯的运行并报告故障。为了提高系统安全可靠性，两路硬件通道（如传感器、微处理器等）应选用不同厂家的产品，两套软件程序最好采用不同语言和算法。这样，当任何一路通道中的软硬件发生故障时，可编程电子安全相关系统能保证可靠切断主机供电并保持停机状态。
2电梯电气安全装置性能特点比较
从宏观上来看，安全触点、安全电路和可编程电子安全相关系统都是电梯的电气安全装置，因此它们都必须满足特种设备安全技术规范、电梯标准中对电气故障的防护、控制、优先权的要求；同时在具体应用时，又需要考虑它们的不同。（1）结构组成。安全触点的结构最为简单。安全电路和可编程电子安全相关系统使用的元件可以是安全触点或非安全触点，且实际应用中检测输入元件大多是非安全触点，适用于不便于采用安全触点的场合。另外，安全电路和可编程电子安全相关系统都采用冗余设计方式，安全电路全部由硬件组成，可编程电子安全相关系统采用硬件和软件相结合的方式。（2）动作原理。安全触点依靠机械方式强制断开安全电路，具有本质安全性。相比之下，安全电路采用硬件冗余结构和自监控单元检查安全电路是否处于正常工作状态，一旦电子元件工作参数发生改变或损坏导致安全电路功能发生异常时，自监控单元应能使主机立即停止运行或防止其再启动，这是安全电路与安全触点的显著区别。可编程电子安全系统也采用冗余结构和自监控的功能，但是和安全电路不同的是，该系统对故障的监测和报警需要通过软件参与来实现。（3）可扩展性能。安全触点和安全电路实现的功能均具有单一性，不便于扩展功能；可编程电子安全相关系统可以根据电梯设计需要，扩展电梯安全检测功能。安全触点成本最低，安全电路成本有所提高，可编程电子安全相关系统的安全功能单一时其单位功能成本较高，安全功能丰富时其单位功能成本较低。
3电梯电气控制系统常见故障分析
3.1电梯安全回路故障
电梯中的安全回路，指将电梯安全开关安装在电梯中的不同安全部件上，将这些开关进行串联，由单个主安全继电器全局控制。只有在所有安全开关完全接通，主安全继电器才能闭合，进而保证电梯通电运行。在电梯中止运行时，不管是正常或检修运行、开关门操作都无法进行，此时需要检查故障是否存在电梯安全回路中，要前往机房控制屏观测主安全继电器的工作状态。倘若继电器处在张开状态，说明该故障属于安全回路故障，表明整个安全回路中有电气安全开关未闭合或损坏，通过查看电梯电气原理图逐段对安全回路进行检查，直到找到安全回路中的断开点。
3.2电磁干扰故障
电磁干扰之所以会造成电梯故障，原因在于电磁一定程度上会降低设备、系统的性能，并且电磁干扰带来的故障危险性较高，出现故障的概率高且无规律可循。其中，控制柜中的微机电子板以及轿厢中的各类电子板，一旦遭受电磁干扰便会有很大概率出现瞬间死机，直接出现急停故障，为此，需要尽可能保证控制柜中的走线距离，同时确保与高压高频动力线分离，尤其是控制柜中的通信线要采用屏蔽线，而微机电子板需采用出磁力线套。
4电梯电气控制系统故障检验方法
4.1短路故障检验
一般来讲，由于短路导致的电气控制系统故障主要分为电源短路和局部电路短路两种情况，其中电源短路的发生会直接带来大电流，通常会将电源主回路熔断器中的熔体烧毁，因此这一故障有着显著现象，对整个电源电路进行全面分析便能将其排查出来；而局部电路的短路故障主要为触点粘合、元器件击穿短路、局部线路对地短路造成，产生的短路电流不足以将电源主回路熔断器中的熔体烧毁，只是把分路熔断器中的熔体烧毁。只有通过查阅电梯电气图纸，确定熔断的电路属于哪部份，根据产生短路的成因逐项进行故障排查，直到找到故障点。
4.2断路故障检验
电梯电气控制系统中的断路故障主要体现在触点、开关等接触不良，主要因为接头松动、元器件损坏或是连接线断裂等情况导致。对于断路故障的检验，一般采用短路检测法或万用表检测法。在利用万用表对断路故障展开检验时，通常主要针对电压、电阻等数据进行测量与检查。在利用电阻档展开检验时，首先要将整个电路的电源断开，再结合电路原理图对电阻进行分段测量，结合不同电路段的电阻值分析故障点；利用电压档对电路进行检验时，则需将电路电源接通，再结合电路原理图对电压进行分段测量，结合电压值分析与确定故障点[1]。而采用短路法进行检验，主要是结合电梯电气控制系统原理图，对可能存在故障的开关与触点进行短接，倘若此时故障消失，则表明该部分电路存在故障，从而将范围不断缩小，直到找到故障点。
4.3故障码检验
实际工作中，对于电梯电气控制系统进行故障检验时，要首先对电气安全回路展开检验，在保证没有任何问题存在后才会对控制回路展开检验。现阶段大多数投入使用的电梯主要由计算机对控制系统予以控制，因此一旦出现故障，按照故障码的呈现去进行检验，便能保证故障排除工作简单高效，只需利用计算机进行简单操作便能获取故障代码，与这一代码相对应的是故障类型与成因，维修人员可结合此直接进行维修，大大缩减检验耗时，避免电梯运行停止给民众带来的不便，故障码检验方法在现代电梯电气控制系统故障维修中的应用极为广泛。
4.4计算机程序检验
随着科技水平的不断提升，电梯电气控制系统在不断升级发展，目前已有越来越多的电梯启用微机控制系统，对这类电梯的电气控制系统展开故障检验时，一定要用到相应的计算机程序才能保证检验效果[2]。具体来讲，在故障检验过程中需要将计算机与微机通过接口相连，之后启用针对性的检验维修程序，利用计算机强大的运算能力对电梯状态进行故障排查，尤其是对电梯的关门、平层、选层等操作进行快速且反复的排查，而且针对不同的排查环境，其检验程序也有所差异。通过利用计算机程序进行故障检验，保证故障查找的精准性，检验维修工作效率会大大提升，同时人力资源得到有效节约，因此在如今的现代化电梯电气控制系统故障检验中同样有着广泛应用。
5检验要求
（1）安全触点。审查电路图，对照图纸现场检查各安全触点的配置和接线是否符合要求；根据工作原理现场模拟试验，判断功能是否符合要求。（2）安全电路。审查电路图，根据工作原理进行模拟试验（例如电路板断线、电容击穿、电阻值变大或变小、继电器触点粘连等），判断其功能是否符合要求。其中，含有电子元件的安全电路出厂前应经过产品型式试验。（3）可编程电子安全相关系统。出厂前也需要进行产品型式试验[3]。监督检验和定期检验时，需要审查相关资料（如产品质量证明文件和型式试验证书），对照资料检查检测开关、PES等硬件选型是否正确，根据工作原理进行模拟试验，判断功能是否符合要求。
结语：
通过对电梯的3种类型电气安全装置的工作原理、性能特点及检验检测方法的分析、比较，有助于大家对电梯电气安全装置有进一步的认识，可以帮助大家在实际工作中能更好地检查和维护电梯，从而保障电梯的安全运行。
参考文献：
[1]廖源.电梯电气控制系统故障诊断和维修探讨[J].现代工业经济和信息化，2018，8（05）：80-81.
[2]朱州，王增光.电梯电气安全回路中自保与监控电路的实践分析[J].科技创新导报，2018，15（15）：26+28.
[3]黄永坚，梁敏健.电梯电气安全回路故障检测方法综述[J].海峡科技与产业，2016（10）：109-111.
论文作者:高鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：电梯论文; 触点论文; 故障论文; 电路论文; 可编程论文; 电气论文; 回路论文; 《基层建设》2019年第16期论文;