天津永大电梯设备有限公司 天津 300401
摘要：电梯电气安全回路和制动回路是实现电梯安全保护功能的最重要控制电路和执行电路。各电气安全装置的保护功能需通过安全回路来实现，在危险状态下停止电梯需通过制动回路实现，其电路的设计、安装、维修应符合GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》的要求。本文对电梯电气安全回路、制动回路缺陷进行探讨。
关键词：电梯电气；安全回路；制动回路；缺陷探讨
一、典型缺陷分析
（1）安全回路未设置接地保护。图1是某梯型控制柜电源部分的图纸，其中安全回路电源部分见虚线框所示，电源电压是AC110V，输出端为101、102，安全回路电源部分未设计接地保护。图2是安全回路的各电气安全装置部分，也未设计接地保护部分。当遇到空气湿度很大或者在电梯的高层区域层门口漏水的情况时，图2中的2层层门电气触点SMH2的出线点A，由于接线端子在水的作用下绝缘失效，在爬电的作用下与层门金属外壳的接地线形成导通，但由于安全回路电源端及回路本身未设计接地保护，因此点A与PE之间不能形成回路，电路不受影响，电梯能保持正常运行，但不符合“GB7588-2003第14.1.1.3条规定：
图2 安全回路
电路的任何接地故障必须予以保护”的要求。当图2中的B点即1层层门电气触点SMH1的进线点，同时也因水的原因而绝缘失效，同理与层门地线形成导通，接地故障不发生保护，但通过PE线的导通A、B点形成旁路，如图3所示，导致发生对1层和2层的层门电气触点失效的重大危险。由此可见，安全回路设计对地短路保护的目的在于，在回路中任意一点发生对地短路的故障时，实现短路保护的熔断器将熔断，从而确保电梯不处在危险状态中。涉及导致危险的故障是：对地或对金属构件的绝缘损坏。
图4 安全回路接地保护错误示意图
（2）安全回路对地短路保护线路错误。图4中由于现场的安装接线或者修理的失误，把回路接地保护点接在安全回路的前端（102点），该错误的接线对回路的正常工作和电梯的正常运行不造成影响，各电气安全装置的断开也能保持有效。但是当回路点A发生了对地短路，由于该安全回路的短路保护点设置在前端，因此对地短路保护失效，电梯在故障状态下正常运行。A点与102点之间的电气安全装置由于PE线的旁路作用而失效。安全回路对地短路保护线路错误的情况下，回路只要发生一点绝缘损坏的对地短路情况，将造成短路点之前的所有电气安全装置全部失效的重大风险。涉及导致危险的故障是：对地或对金属构件的绝缘损坏。
（3）检修开关触点类型错误。①检修运行回路；②轿顶检修优先回路；③紧急电动回路；④检修状态检测回路。可能存在的风险如下。电梯的运行状态可分为自动（包含正常、再平层）和手动（包含检修、紧急电动）两种状态，当电梯检修运行时应确保电梯处于受检修人员控制的状态，通过使用检修开关的常闭触点来控制检修运行回路，即检修开关处于正常位置时，常闭触点导通正常运行回路，如图5所示，TCI1、TCI2为检修开关控制运行回路的检测点，当检修开关处于检修位置时，TCI1、TCI2触点处于断开状态。在检验中有发现使用检修开关的常开触点进行检测检修状态的案例。
该案例的风险存在于，当开关触点的接线由于老化或者虚接而发生断路时，电梯的正常运行不受影响，而当检修人员将检修开关置于检修位置并进入轿顶时，由于线路的断路，检测点无法接收到高电位信号，致使检修人员在轿顶而电梯处于正常运行的危险状态。该隐患在线路未发生断路的情况下，对电梯的检修及正常操作不发生影响，因此不容易在检验中发现该缺陷，但由于发生危险时轿顶人员无法有效控制电梯，因此在检验中应该引起足够的重视。涉及导致危险的故障是：导线（体）中断。
图5 检修开关电路图
（4）超载开关触点及门保护开关类型的错误。电梯的设计应保证在轿厢额定载荷的情况下曳引能力及制动能力应满足安全要求，因此轿厢超载工况的检测对电梯的制动能力及曳引能力至关重要。目前电梯系统对超载的检测模式大体分为电子检测和开关检测两种模式。对于开关检测类型，同样在检验中发现使用常开触点进行超载工况的检测，当检测回路发生断路的情况下，系统将无法检测出超载工况，但电梯正常运行不受影响，在检验中不易被发现。同理对于电子式的超载检测装置，当装置本身发生失效时，如果其发出的信号为非超载状态信号，则其与开关式常开触点的隐患是一致的。在检验中应采用断开电子式超载检测装置方法，检验电梯系统在该故障状态下是否能处于超载模式，如果故障状态能防止电梯运行则符合要求。门保护开关的安全触板及光幕同样在检验中存在更多的上述常开触点检测隐患，在失效情况下将发生撞击乘客的危险。涉及导致危险的故障是：导线（体）中断；电气元件的短路或断路以及参数或功能的改变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等。
（5）线路分布电容对安全回路继电器的影响。安全回路中各电气安全装置分布在机房、井道、轿厢、层门及底坑，由于紧急电动和回路检测的需要，安全回路从控制柜内电源出发后，在若干点需要返回控制柜进行回路的控制和检测，因此安全回路的线路在往返后期长度大概是电梯井道高度的4～5倍，对于普通电梯在300～500m长度之间。线路分布电容C=λ·l（λ为电缆单位长度的分布电容，l为回路电缆长度），300m长度的电缆分布电容在0.050μF级别，该线路分布电容对继电器的释放的影响不容忽视。检验中发现，维保单位在维修过程拆除了安全回路继电器线圈两端的阻容（阻容作用为降低继电器线圈断开时的反电动势），造成线路的阻抗值减小，在线路分布电容与继电器线圈电抗作用下可能形成串联谐振，回路电流如果大于继电器动作电流，将造成安全回路断开而继电器无法释放，最终导致所有电气安全装置失效的风险。另外，继电器的选型与安全回路线路分布电容的不匹配，同样也将造成继电器不能释放的可能。涉及导致危险的故障是：无电压；电压降低。
（6）安全回路继电器类型错误。GB7588-2003要求：安全回路的断开应切断驱动主机的主接触器，实现停止驱动主机的运行。由于承受功率的原因，必须使用继电接触器去操作主接触器时，这些继电接触器应为GBl4048.5-2008《低压开关设备和控制设备第5-1部分：控制电路电气和开关元件机电式控制电路电器》中规定的下列类型：AC-15，用于控制交流电磁铁；DC-13，用于控制直流电磁铁。符合该类型以及参数要求的继电器能确保在安全回路短路电流作用下触头不发生融焊并能可靠实现驱动主机的运行，以及在额定电流作用下的发热形成的温升不造成触头导电材料机械强度的降低。在检验中发现维保单位在修理中未按照原设计类型进行更换安全回路继电器，继电器类型不符合AC-15或DC-13将导致继电器使用寿命降低及继电器触点可能无法断开的安全风险。涉及导致危险的故障是：触点不断开。
（7）制动器控制回路冗余串联触头问题。GB7588-2003对制动器电气回路的技术要求：a）电梯正常运行时，切断制动器电流至少应当用两个独立的电气装置来实现，当电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应当防止电梯再运行。b）断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。
结束语：
通过对上述典型电梯电气设备故障的分析可知，安全回路及制动器回路的电路本身故障具有隐蔽性、高危险性以及容易被忽视的特性。在电梯的设计、制造、安装、维修、使用、检验环节中，只有在型式试验阶段对电梯控制电路本身的安全性进行检验。在电梯设备的出厂、安装、维修中无意的对电路或者参数进行的改变，将很可能改变电路本身的安全性，对电梯安全保护的控制及执行埋下重大的隐患，需要各单位技术人员及检验人员，在对安全保护性能进行检验的同时，定期按照安全电路的要求对电梯电路进行验证。
参考文献
[1]?GB?16899-2011，自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].
论文作者:钱志超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/14
标签：回路论文; 电梯论文; 触点论文; 继电器论文; 电气论文; 故障论文; 接触器论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;