乘客电梯门系统故障的分析与维护

陈 亮 上海铁路局科研所

电梯门系统由厅门、轿门、门机、门刀、门锁、电气控制回路、电梯防夹人装置、开关门执行部分等组成，其结构如图1所示。电梯门是乘客进出的通道口，发生故障后有可能造成人员挤压、剪切、坠入井道等伤害、伤亡事故，所以电梯门系统出现故障后必须尽快排除。从电梯门系统的故障现象入手分析，找出电梯故障原因，对于快速排除电梯故障有着事半功倍的效果。电梯门系统中最常见、最典型的故障是：电梯门锁回路故障、电梯轿（层）门故障、电梯门机故障。

图1 电梯门系统结构组成

1 电梯门锁回路故障

电梯门锁回路是指门锁开关与各种电气元器件组成的电气回路。根据国家标准GB7588-2003的规定，电梯必须在全部门关闭后才能运行。门锁回路故障直接影响电梯的安全运行，下面结合门锁回路的各种故障现象，对故障原因进行分析：

现象1：电梯既不能关门也不能开门。

原因1：控制电路的熔断器或门机电路的熔断器松动导致电路中有虚接或熔断。

原因2：门机传动皮带打滑。

原因3：门机故障（门机是电梯门系统的关键部件，门机故障下文将单独进行分析）。

现象2：到站平层后电梯门不开。

原因1：二级开门限位开关损坏，使开门继电器不能得电，电梯无法开门。

原因2：开门继电器损坏。

原因3：运行继电器常闭接点不通。

原因4：开门区域永磁继电器损坏，使开门控制继电器不能吸合。

现象3：按下关门按钮门不关。

原因1：关门按钮接点接触不良或损坏。

原因2：三级关门限位开关损坏，使关门继电器不能得电，电梯无法关门。

原因3：关门继电器损坏。

原因4：启动开门继电器损坏，导致关门继电器无法得电，电梯不能关门。

现象4：电梯接受选层信号后关门但不能起动。

原因1：轿门闭合到位，但轿门联锁开关未接通，门锁继电器不能得电，因而不能起动。

原因2：厅门未关闭到位，厅门联锁开关未能接通，门锁继电器不能得电，因而不能起动。

原因3：门关到位，但门锁开关出现故障。

原因4：运行继电器出现故障。

现象5：电梯门未关能选层启动。

原因1：门锁继电器有卡阻，触点常吸不放。

原因2：门锁开关触点粘连(微动开关的门锁)。

现象6：电梯在行驶途中突然停车。

原因：门刀、门球发生碰撞使门锁臂脱开，门锁开关断后门锁继电器失电，电梯停车。

现象7：开门速度无变速。

原因1：开门一级限位开关损坏。

原因2:开门分路电阻断丝不通。

现象8：关门速度无变速。

原因1：关门一、二级限位开关损坏。

原因2：关门分路电阻断丝不通。

2 电梯轿（层）门故障

电梯开、关门是由轿门带动层门实现的，轿门上安装有门机为主动门，层门为被动门。为了防止电梯门在关闭过程中夹住乘客而引起伤害，在电梯轿门上装有安全防护触板或光电（光幕）感应装置，也叫电梯防夹人装置。电梯轿（层）门常见故障分析如下：

2.1 轿门故障

现象1：电梯在自动位时不能关闭，或没有关到位就反向开启，在检修时却能关上。

原因1：安全触板开关损坏，或被卡住、或开关位置调整不当，安全触板稍微动作即引起开关动作。

原因2：门光电（或光幕）感应装置位置偏移或被遮挡，或门光电（光幕）感应装置无供电电源，或光电（光幕）已损坏。

原因3：关门力限开关有误动作。如果电梯门装有关门力限开关，当门在关闭过程中如果受到一定阻力门却仍然关不上，则该开关动作，门机向开门方向旋转。有的变频门机虽然没有这个开关，但也有类似的功能。在关门时如果遇有一定的阻力，通过变频器的计算门机电流超过一定值时仍不能关上，则向反方向开启。

现象2：开关门速度变慢。原因：门机皮带打滑。

现象3：开关门时门扇振动大。

原因1：门滚轮磨损严重。

原因2：门导轨变形或发生松动偏斜。

原因3：地坎中的滑槽积尘过多或有杂物，妨碍门的滑行。

原因4：门锁上的两个滚轮与门刀位置不对。

2.2 电梯层门故障

现象：开关门时有响声、晃动大，门间隙过大。

原因：门滚轮、门滑块、门导轨等零部件松动、变形、磨损；层门地坎中的滑槽积尘过多或有杂物，卡阻门的滑行。

3 电梯门机故障

电梯门机是为电梯开、关门提供动力的电机，电梯门机是电梯系统中动作最频繁的部件，其性能直接影响到整梯的性能。电梯门机有直流门机、交流异步变频门机、永磁同步门机三种。其中直流门机的体积大，安装方式复杂且故障率高，现已逐渐被市场淘汰，目前只有一部分在用老旧电梯（主要是货梯）采用的是直流门机。永磁同步门机在市场上刚刚出现不久，目前受技术所限其关门扭矩都在1.8~2.6 Nm的范围之内，对于大型的电梯门和重型门都有局限性，尤其是不能在高温环境下长时间工作，因而使用有限。本文对这两类门机不作讨论。交流异步变频门机在精确程度上相比直流门机有了较大幅度的提高，易于实现对开关门的不同控制要求，变频门机具有体积小、安装简单的优点，同时故障率也减少了许多。这类门机是目前使用最为广泛的电梯门机，日常所见到的电梯基本上采用的均是这类门机。

3.1 变频门机的控制原理

变频门机的运动控制方式分为“编码器控制方式”和“速度开关控制方式”。在使用“编码器控制方式”时，电机尾部安装有编码器，但上坎上不安装速度开关。在这种控制方式下，通过编码器既能检测轿门位置，又能检测轿门速度，因此可以使用位置和速度闭环控制，“编码器控制方式”下的控制信号构成如图2所示。

图2 门机编码器控制方式的信号构成

图2中的开门信号、关门信号、平层信号由电梯整梯控制系统发出，其中平层信号是指电梯到达每一楼层平面位置时产生的信号；开门极限信号与关门极限信号是指轿门运动到开门极限位置和关门极限位置时，由开门极限开关和关门极限开关产生的信号；安全触板和光电光幕是检测障碍物的装置，安装在轿门的门沿上，这两个装置只有在关门过程中才有效，当有障碍物时，会产生安全触板信号和（或）光电光幕信号，以便整梯控制系统和门机控制系统实施保护；编码器用来反馈轿门运动速度、检测轿门位置和运动方向。“编码器控制方式”下的速度切换点通过检测轿门位置来确定。

在使用“速度开关控制方式”时，电机不带编码器，而是依据上次的速度开关来检测速度切换点。在这种控制方式下，没有位置检测，也没有速度检测，因此只能使用位置和速度开环控制，“速度开关控制方式”下的控制信号构成如图3所示。

图3 门机速度开关控制方式的信号构成

图3跟图2相比，只是编码器信号用速度开关信号替代，其余控制信号二者完全一样。两个速度开关仅用作变频门机运动过程中的速度切换点。在电梯变频门机的两种运动控制方式中，“速度开关控制方式”程序算法简单，但因其不能检测轿门的运动方向、位置和速度，从而导致控制精度相对较差，并且在这种控制方式下，门机运动过程的平滑性不太好，因此已经很少使用，目前新出厂电梯门机基本上都采用“编码器控制方式”。

3.2 变频门机的常见故障分析

现象1：电梯运行到目的层站后不开门，处于停止状态，召唤信号可以登记，快车无法运行。

原因1：变频器IPM（电源管理电路）保护，门机关断输出。

原因2：变频器ADC转换时发生故障，门机关断输出。

原因3：变频器的输入电压低于或高于设置等级时，会发生转矩不足或电机过热，变频器发生故障并关断输出。

原因4：变频器输出电流过大时，变频器输出关断。

原因5：电机电流过大，超过过载保护阈值，变频器输出关断。

原因6：EEROM（电可擦只读存储器）读写错误故障，门机停止运行。

现象2：电梯断续运行，走走停停，有时会正常运行，有时会突然停机，过一会又自动运行。

原因：由于散热故障、环境温度过高或IPM工作异常，变频器的热检元件检测到过热信号时，变频器停止运行，电梯停止运行；等到温度降下来，变频器继续工作，电梯运行。

4 电梯门系统故障的排除及注意事项

电梯门系统发生故障后，首先要判断出是机械部分还是电气部分出现故障，然后再具体分析，这样可以快速找到故障点进行排除。

4.1 机械故障的排除方法

电梯门系统的机械故障表现为机械零部件的振动、声响、发热等现象，多是因为零部件的松动、变形、磨损所引起。出现该类故障时，若电梯还可以运行，则用检修速度操作电梯上下运行数次，通过听声音、闻气味、手摸等手段，分析判断出故障发生的部位及部件后，对故障点进行修复或更换。若电梯不能运行，则说明电气回路方面也发生了故障，在消除电气回路故障后，再进行前面所述的排查方法。

4.2 电气回路故障排除的方法

（1）电阻法：任何一个电气元件都是有一定电阻值的，因而测量他们的电阻值大小是否符合规定要求就可以判断其好坏与否。电阻法是一种较常用的测量方法。通常是指利用万用表的电阻挡，测量电路、触点等是否通断的一种方法；有时也用万用表或电桥测量线圈的阻值是否符合标称值，或者用兆欧表测量相与相、相与地之间的绝缘电阻等。测量时，要注意选择量程（一般测量通路时，选择较低挡位），要校对仪表；要注意有没有其他回路，以免引起误判断，更要注意严禁带电测量。

（2）电压法：电压法是指利用万用表相应的电压挡，测量电路中电压值的方法。在正常工作情况下，闭环电路上各点电位是一定的，电流从高电位流向低电位，顺电流方向去测量电子电气元件上的电位，看其是否符合规定值，就可判断故障所在点。测量时要注意表的挡位，选择合适的量程，测量直流电时，要注意正负极性。

（3）电流法：电流法是通过测量电路中的电流是否符合正常值，是判定故障原因的一种方法。弱电回路常采用将电流表或万用表电流挡串接在电路中进行测量；强电回路常利用钳形电流表进行检测。

（4）替换法：在怀疑某个元件或某块电路板有故障，又不能确定时，可进行替换试验。此时可把认为有问题的元件或电路板取下，用新的或确认无故障的元件或电路板代替，如果故障消失，证明判断正确。反之则需要继续查找。

（5）短接法：控制环节的电路都是由开关、继电器、接触器触点等组合而成。当怀疑某个或某些触点有故障时，可以用导线把该触点短接，通电后若故障消失，则证明判断正确。需要注意的是必须确定短接时不会造成短路以及设备、人员伤害，试验完成后应立即拆除短接线。

（6）直接检查法：在了解故障原因或根据经验经常出现的故障，可以直接检查所怀疑的故障点。

（7）仪器测试法：借助各种仪器仪表测量各种参数，如用示波器观察波形及参数的变化，以便分析故障的原因，多用于弱电回路中。

（8）逐步排除法：逐步切除部分电路以确定故障范围和故障点。

（9）调整参数法：有些电路中元器件无损坏，电路接线良好，只是由于某些物理量（如时间、位移、电流、电阻值、温度、反馈信号强弱等）调整得不合适，而使系统不能正常工作，这时应根据电气工作原理及设备的具体情况进行调整。

（10）比较、分析、判断法：根据系统的工作原理，控制环节的动作程序以及它们之间的逻辑关系，结合故障现象，进行比较、分析和判断，减少测量与检查等环节，迅速判断故障范围。通过分析、比较进行判断，能减少检测环节，缩小故障范围，提高排除故障的速度。适用于部分电路故障范围或故障点的直接判定，也应用于整个故障排除的过程中。

4.3 排除电气回路故障的注意事项

当判断为电气回路的故障后，最重要的是要快速找到故障点，才能尽快对电梯修复。从以下几个方面着手分析有助于尽快找到故障点：

（1）首先重点检查电梯停止层的电气回路是否发生故障。

（2）询问是否有用三角钥匙打开过层门，在厅门外用三角钥匙重新开、关一下厅门。这样做的原因是，有时电梯厅门经人工打开后可能没关到位，造成门锁回路未接通或虚接，导致电梯出现停机或者其他故障现象，重新开关一下确保电梯停止层厅门关闭到位。

（3）确保在检修状态下，在电梯控制屏上分别短接厅门锁回路和轿门锁回路，区分出是厅门部分故障还是轿门部分故障。

（4）如果判断是厅门部分故障，确保在检修状态下，短接厅门锁回路，以检修速度运行电梯，逐层检查每道厅门锁接触情况（包括被动门锁）。注意：在修复门锁回路故障后，一定要先取掉门锁短接线，再将电梯恢复到快车状态。另外需要注意的是，目前多数电梯虽然门锁回路正常，门锁继电器也吸合，但通常在门锁继电器上取一副常开触点连到微机（或PC机）上进行检测，如果门锁继电器本身接触不良，也会引起门锁回路故障。

5 结束语

来自国家质检总局的数据显示，在导致电梯安全隐患的因素中，制造质量占16%，安装占24%，因保养和使用造成的故障占比高达60%，在因保养和使用造成的故障中，80%来自于门系统故障，70%的电梯伤害事故因电梯门故障引起。因此电梯门系统故障应引起电梯生产、使用相关各方足够的重视，强化管理、规范保养、文明乘用，减少人为因素引起的故障和事故。