电梯系统检测及故障诊断研究

2015-04-15蒋守祥江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院

精品 2015年11期

□ 蒋守祥江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院

电梯系统检测及故障诊断研究

□ 蒋守祥江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院

［导读］电梯是现代生活中重要的运输装备，随着社会现代化程度的日益提高，其应用范围也越来越广，尤其在高层建筑中更是必不可少。从安全性角度出发，电梯作为一个封闭狭小的空间，缺少解决突发性事件的灵活机制，因此对系统检测和故障诊断做出了更严格的要求。本文以下结合特种设备检测的技术要求，对电梯系统检测和故障诊断做出评估。

狭义概念中的电梯指的是高层建筑中垂直上下运输的交通工具，是一种用途广泛的特种设备，不仅要求在乘坐中具有舒适性、便捷性、高效性，更要求其具有较高的安全性、稳定性。尤其近年来，我国频频发生电梯伤人事故，国家发布了一系列针对电梯系统检测和故障诊断的标准要求，因此，不论是对于生产企业还是业主而言，都应该具有电梯安全运行意识。

一、电梯系统的故障特点

（一）复杂性

交流变频调速电梯出现故障时的一个主要特点就是复杂性，这主要是因为组成电梯控制系统的各个部分之间是相互联系和耦合的，那么发生故障原因彼此之间的关系就会变得十分复杂，也就是说即使是同一种事故的发生，原因也很多。正是由于征兆和原因之间的这种不确定的关系，也导致了在检测和诊断电梯故障时是十分困难的。

（二）相关性

当电梯控制系统某一个层次的某一个元素出现了故障时，那么与这一元素相关的其他因素肯定也会随之发生变化，那么这一层次就可能会产生别的故障。可见，在系统的同一个层次中，可能是存在着多个故障的，并且某一个原发故障肯定也存在着多条传播途径，那么就会出现多个故障并存的现象，这就是所谓的电梯系统故障的相关性。因此，在电梯系统的故障检测和诊断工作中，我们应高度重视多故障诊断这一问题，其主要体现就是相互信号输入线接错的情况。

（三）不确定性

在电梯控制系统的故障检测工作中，不确定性也是一个重点特点，对电梯控制系统的控制器往往都要设置很多的参数，而只要对其中的一个参数设置错误了，那么就可能会导致不确定的故障，这就是所谓的电梯系统故障不确定的特点。

二、电梯系统检测及故障诊断技术现状

（一）系统检测技术现状

值得注意的是，电梯系统检测技术并不能起到维护的功能，特别是我国实行每年定期检测，只能排除一小部分故障，服役电梯的具体情况每天都在变化；就国内而言，用于电梯系统检测的技术主要有两种，分别是远程监控系统和动态性能监测系统。

第一，远程监控系统。远程监控系统是存在于电梯控制系统内部的信息采集分支，通过传感器、摄像头等来收集电梯运行数据，经过控制中心的分析做出进一步指示。随着科学技术的发展，尤其是智能技术的发展，远程监控系统可以自动读取电梯控制系统的数据，并通过微处理器分析判断，来完成是否开启故障警报以及是否进行安全防范等操作。

第二，动态性能检测系统。电梯系统的运行周期较长、使用频繁，在制动系统连续运转的过程中，电梯动态性表现出满负荷的状态；实时速度、加速度、自由落体速度等都是需要考虑检测要素。国内较大的电梯公司中，对动态性能检测系统的依赖程度较高，主要有电梯专项性能测试设备和电梯性能跟踪测试设备两类。

（二）故障诊断技术现状

广义地电梯故障判断技术包括一切发现电梯故障的方式，按照国际上较为流行的故障判断理论，则划分为以下三类。

第一，基于解析模型的故障诊断技术。顾名思义，首先要根据故障诊断的对象来构建模型，被诊断的对象是较为固定的，这一种方法比较适合大型电梯的系列产品，特别是一些具有针对性、独创性的技术。通过解析对象模块，可以获得标准电梯设备的系统参数差异，并对差异进行进一步分析，最终得到故障的所在。

第二，基于信号处理的故障诊断技术。电梯是一种构造复杂的机电设备，有很多不同的模块组成，虽然这些模块在功能、构成等方面存在很大差距，但在信号利用方面却大同小异，无论是函数、频谱等，都能够很快地基于信号警报进行诊断，因此也被视为一种传统的故障诊断技术。

第三，基于知识故障的诊断技术。这一方法中所指的知识主要是专业领域的判断知识，避免了对数学模型和复杂设备的依赖。目前国外很多大型电梯公司都策培训了自己的电梯维修团队，对于故障的判断更多地通过实地考察来获知，维修人员的经验比例所占较大。

三、电梯故障分析及检测系统设计

根据使用场合的不同，电梯的结构也表现出不同的变化，如平移式、斜坡式和垂直式。但从完成运输功能的角度分析，电梯在构成上几乎都是一致的，包括机械、电气和安全装置三大部分。其中，机械部分指的是构成电梯的材料，如骨架；电气部分则是动力部分，完成拖动和控制功能；而安全装置则是以前两部分为基础，实现完整统一的结合。

电梯故障分析和检测是另外分离的系统，在不同时期表现出不同的特点，结合当前计算机技术和网络技术的广泛应用，CAN总线技术被广泛地应用，以下结合这一技术进行探讨。

（一）分析及检测系统硬件部分设计

根据一般系统设备检测的原理，检测单元设计要相对独立，减少彼此的影响。电梯故障分析和检测系统中为了避免影响回路干扰，可以采用低开通电流的光耦方案。最简单的做法是，将楼梯层控制、终止控制、呼叫控制、stop控制等采取微电（）（接上页）子设备连接，电阻与对应的开关并联之后，再串联介入CAN总线。

（二）分析及检测系统软件部分设计

软件设计是对电梯故障分析和检测的判断部分，根据软件设计的规律，应该针对重点故障部分展开详细设计。数据显示，电梯门作为故障的主要来源，约占所有故障的70%-80%，并且其开关动作频繁，容易受到外界的干扰，因此有必要针对门锁的软件部分加强鲁棒性改善。结合安全回路的原理，开关功能中有两种类型：其一为开关动作，当发生触电连接的时候表示运行出现故障，其二是门锁开关，主要故障为短路、短路。根据这一特点展开软件设计，满足识别、警报和控制功能，并围绕着这一故障进行周边检测，可以达到事半功倍的效果。