武汉市特种设备监督检验所 湖北省武汉市 430024
摘要：如今，随着我国建筑行业的异军突起，高层建筑不断涌现，电梯作为建筑物内运行的唯一交通工具，给我们的日常生活带来了极大的便利，其舒适节能、高效高速和安全可靠是电梯永恒的主旋律。目前，电梯的技术含量大大提高，机电一体化的应用，使得电梯的性能得到改善和提高，发展前景极其广阔。基于此，本文在分析机电一体化的概念的基础上，介绍了电梯的基本结构，着重分析了机电一体化技术在电梯中的应用，以供参考。
关键词：机电一体化；电梯运行；技术应用
1 机电一体化技术概述
所谓机电一体化就是将机械技术和电子技术融合于一体的现代化技术。如今随着科学技术迅速发展带动了计算机技术的广泛应用，使得机械电子一体化技术得到空前发展，现在它成为了一门将自动控制技术、伺服传动技术、计算机技术、机械技术、信息技术和传感检测技术等相互交叉融合的技术，从而形成的一门系统性、科学性的新学科。目前，机电一体化正不断向着光机电（它是机械技术、计算机技术、激光技术、信息技术结合而成的综合性、科学性技术。）一体化技术的方向不断努力创新，创造属于自己的时代。由于人们对运行中的电梯有着较高的要求，不仅要保证足够安全，还要舒适快速，且投入成本少等，面对这一系列的要求，就要重视机电一体化技术的研究与应用，将其作为促进电梯技术发展的主要技术。
2 电梯的构成
电梯的构成主要由电力控制系统、电力拖动系统、控制开关门系统、轿厢(电梯厢)、曳引牵引系统、电梯导向系统、安全保护措施系统、重量平衡系统等八大部分所构成，其结构如图1所示。
3 机电一体化技术在电梯中的应用
3.1曳引系统
曳引系统主要由曳引钢丝绳、拽引机、反绳轮、导向轮组成的曳引系统。曳引绳，链接轿厢和对重装置并靠曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降的专用钢丝绳。导向轮，实现了增大轿厢(电梯厢)和对重(平衡电梯厢)之间的距离，曳引绳经过曳引轮然后对对重装置进行导向，因此才设置的绳轮。反绳轮就是动滑轮(存在于轿架和对重框架上部)，根据建筑物不同的需要，牵引绳经过反绳轮，从而构成不同的曳引比率。作为曳引系统其中的重要组成部分－曳引机，其性能直接影响电梯的速度、起制动、加减速度、运行的可靠性等指标，因此，也被称为电梯的“心脏”。同时，随着成本较低、结构简单的永磁同步无齿轮传动曳引机技术的发展，以往传统的曳引机已逐渐被淘汰。永磁同步曳引机不仅减少了对环境的污染，符合现代所倡导的环保理念，还能降低了电梯的事故与维修的频率，从而有效地减免了其投入的费用。
相对于交流异步电机来说，永磁同步曳引机具有以下几大特征：（1）运行可靠，低振动、噪声小，能够快速响应；（2）体积小，结构简单；（3）损耗少，工作能力强。
3.2导向、监控系统
导向、监控系统可以对电梯厢和对重的活动范围进行控制与监督，从而使得电梯厢、对重能够沿着导轨正常的进行升降的运动。导向、监控方向系统是由导轨，导靴和导轨架等所组成。
3.3安全保护措施系统
安全保护措施系统主要由端站、安全钳、限速器、缓冲器的保护装置所组成的安全保护系统，保证了乘客人员的人身安全以及突发状况的快速应对措施。
3.4电梯重量平衡系统
重量平衡系统是使对重与轿厢达到相对平衡，在电梯工作中使轿厢与对重间的重量差保持在某一个限额之内，保证电梯的曳引传动平稳、正常。它由对重装置和重量补偿装置两部分组成。
3.4.1对重装置的平衡分析
对重又称平衡重，绕过曳引轮上的曳引绳的两侧，对重是相对于轿厢悬挂在曳引绳的另一侧，起到相对平衡轿厢的作用。因为轿厢的载重量是变化的，因此不可能两侧的重量都是相等而处于完全平衡状态。一般情况下，只有轿厢的载重量达到50％的额定载重量时，对重一侧和轿厢一侧才处于完全平衡，这时的载重额称电梯的平衡点。这时由于曳引绳两端的静荷重相等，使电梯处于最佳的工作状态。但是在电梯运行中的大多数情况曳引绳两端的荷重是不相等的，是变化的。因此对重的作用只能起到相对平衡。
3.4.2补偿装置的平衡分析
在电梯运行中，对重的相对平衡作用在电梯升降过程中还在不断的变化。当轿厢位于最低层时，曳引绳本身存在的重量大部分都集中在轿厢侧；相反，当轿厢位于顶层时，曳引绳的自身重量大部分作用在对重侧，还有电梯上控制电缆的自重，也都对轿厢和对重两侧的平衡带来变化，也就是轿厢一侧的重量Q与对重一侧的重量W的比例Q／W在电梯运行中是变化的。尤其当电梯的提升高度超过30m时，这二侧的平衡变化就更大，因而必须增设平衡补偿装置来减弱其变化。
3.5电气控制系统
电梯控制系统主要由两部分构成，一部分是调速控制，另一部分是逻辑控制。在机电一体化被应用到电梯中以后，其控制系统就融入了多项技术，性能也得以大幅度提升，并很快成为电梯行业的领军技术，电梯系统结构也因此变得更加紧凑，不仅方便安全，还可以节省大量时间，最重要的是电梯在运行中更加稳定，还有效节省了大量能源。
3.5.1控制器实现一体化
控制器一体化已经成为现代电梯的重要标志，在该控制器中，主要融入了双32位网络化、智能型电梯控制系统，其中所蕴含的机电一体化技术主要表现在机械技术、控制技术、驱动技术以及信息处理技术上。对于机械技术来说，主要用于控制驱动架构，由于属于模块化设计，所以，其装置结构相对来说较为紧凑，接线较少，可靠性更强，且便于操作。而控制技术多指计算机智能控制系统，其中含有停靠技术、记忆技术等，不仅可以准确确定位置，还可以很好的控制速度，这些都为电梯安全运行提供了保障，同时还可以让电梯在运行中更加平稳，乘客在乘坐电梯时也更加满
意。对于驱动技术来说，就是在矢量变换技术的作用下，根据旋转编码器来显示运行中的电梯实际情况，不仅有效控制了电梯运行速度，还能够根据人体实际情况选择合适的运行速度。尤其是在PWM补偿技术被应用以后，无论是噪音和损耗都将得以大幅度下降。
3.5.2通讯速度响应快捷
对于电梯控制系统来说，其构成相当复杂，一个系统要同时接收上百个信号，并技术完成信息处理。而在机电一体化技术被应用到电梯控制系统中以后，CAN总线也被应用进来，无论控制器数量多少，仅需要一对双绞线就可以在网络拓扑结构的作用下完成连接，这样一来就能够大幅度减少信号线数量。同时随着CAN总线的应用，数据的传输能力也有利显著上升，在降低了电梯控制成本的同时，也使电梯运行更加可靠、安全。由于楼层不同，只要适当的增加对应的呼梯控制设备即可，而不需要改变主控制设备，此外适时升级该系统，也会为电梯安全运行提供保障。
3.6电力的拖动系统
电力拖动、运行电梯系统向整个电梯系统提供动力，可以对电梯速度进行控制。
3.7控制开关门系统
控制开关门系统提供了电梯厢的入口和每一层进出口的功能。
3.8轿厢(电梯厢)系统
轿厢(电梯厢)是由轿厢架和轿厢体组成，具有运送乘客上下楼和货物运送的主要作用，它是整个电梯的最重要的组成部分。
参考文献
[1]金美琴.机电一体化技术在电梯中的应用研究与实践[J].机电产品开发与创新,2015,03:58-60.
[2]周威威．电梯一体化控制系统的研究［D］．武汉:华中科技大学，2012．
[3]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J].信息系统工程，2012(10):89+95.
论文作者:张睿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/16
标签：电梯论文; 技术论文; 系统论文; 机电一体化论文; 曳引论文; 曳引机论文; 控制系统论文; 《基层建设》2017年第17期论文;