电梯电气控制系统故障诊断研究

赵 飞

（四川省特种设备检验研究院，四川成都 610061）

0 引言

随着高层建筑的不断增多，电梯越来越成为一种不可或缺的垂直交通工具，其安全运行得到了越来越多的重视。电梯电气控制系统作为一种较为复杂的机电系统，具有电气元器件多、结构复杂、故障隐患点多的特点[1]。相关统计表明，电梯故障多为电气控制系统故障造成的[2]。因此，开展电梯电气系统故障诊断研究对指导电梯检修和维护，减少电梯安全事故具有重要的意义。在电梯电气控制系统故障诊断中，往往难以直接诊断出故障，需要采用多种故障诊断方法进行多层次、分模块的诊断。本文就常见的电梯电气控制系统故障、故障诊断方法及故障诊断流程进行分析研究。

1 电梯电气控制系统

电气控制系统是电梯的重要组成部分，其通过对输入信号进行响应，控制电梯的启停、平层、开关门等各项功能，相当于电梯的中枢神经[3-4]。电梯电气系统主要分为3部分：一是逻辑控制系统，主要包括控制板、变频器、继电器、各类传感器等，通过接收和采集电梯相应信号来控制电梯的运行。二是电梯安全回路系统，包括限速器开关、极限开关、缓冲器开关、安全窗开关、检修开关、急停按钮等，其通过一定的逻辑关系将各个检测开关串联起来，只有当所有的检测开关均接通时，安全继电器吸合，电梯才能运行。三是电梯门锁回路系统，主要包括轿门系统和层门系统，用于保障电梯运行过程中轿门和层门的正常关闭。

2 电梯电气控制系统故障

2.1 控制板故障

电梯控制板是电梯控制的核心，依据各类元器件发送的信号对电梯运行进行控制。当电梯控制板接收汇总各种信号后，经过计算处理，再发出相应的指令控制电梯的运行。控制板集成程度高，本身故障率较低。常见故障为电磁干扰、散热不良等导致的软件死机故障，此外还包括人为操作故障、传感器故障、执行器故障等。因此，在使用过程中要做好控制板的抗干扰措施，加强维护、检修，同时营造一个良好的通风散热环境。

2.2 变频器故障

变频器主要用于电梯运行方向和速度的控制，通过改变电源频率来实现对电机转速的控制，进而控制电梯运行。变频器常见故障为充电电阻烧毁、驱动板故障、过载故障、过流故障、过压故障及过热故障等[5]。当电梯启停抖动大时，常考虑为变频器驱动板故障。当变频器发生故障时，一般可通过配套的变频器操作手册查明故障原因。

2.3 继电器故障

电梯电气控制系统中，广泛使用继电器。在工作过程中，若通过触点的电流过大或发生电弧烧蚀，极易导致触点黏连而发生电路短路故障，严重者甚至会损坏周边的元器件等。若继电器弹簧片由于老化失去弹性，或触点被灰层、杂物覆盖阻断，则会导致断路故障。继电器故障最终会导致电梯的电气控制系统失效，不能正常运行。因此，要做好继电器的检修工作，注重继电器外观、接线、触点等的检查，及时清除灰层、更换老化的继电器。

2.4 安全回路故障

安全回路作为电梯运行最为重要的电气回路，能够有效避免电梯冲顶、墩底等事故的发生[6]。当电梯未按规定指令运行时，相应地检测开关动作，安全继电器断开，整个安全回路断开，电梯减速并停止运行。安全回路中检测开关多且安装位置各不相同，涉及机房、井道、底坑、轿顶等，受到人员、环境等多种因素的影响，因此，安全回路故障是电梯常见的电气故障之一。安全回路故障主要包括检测开关破损缺失、检测开关功能失效、检测开关无电压输入、安全继电器触点黏连、线圈烧毁等。

2.5 门锁回路故障

电梯门锁回路故障是最常见的电梯电气故障。只有当轿门和层门正常关闭，门锁继电器吸合，电梯才能正常运行。门锁回路的主要故障为门锁电气开关损坏、门锁开关接触不良、门锁电气触点间隙不合适、门控制电路故障、轿门层门卡阻等，这些故障可能会导致电梯开门运行、扒门停梯、电梯不能启动等问题，危险性极大。在维保过程中，要加强对门锁短接、门锁触点黏连、触点间隙不合理及门锁机械结构异物侵入等的检查，发现问题及时处理。

2.6 电磁干扰故障

电梯作为一种强弱电结合的机电设备，工作过程中极易受到电磁干扰而出现故障[5]。电梯电磁干扰主要来源于外部电网及变频器。在电磁辐射的作用下，电梯信号传输通道会受到严重影响，各种电子芯片、控制器、通讯设备的应用也会受到干扰，进而造成控制器死机、应急通话不通、监控视频画面模糊、电梯骤停等故障。为了减小电磁干扰的影响，应采用弱电与强电分开走线、控制板远离高频动力线、线路可靠接地、减少控制线长度等措施。

3 电梯电气控制系统故障诊断

电梯作为一种较为复杂的机电产品，包含了大量的元器件，且不同电梯的电气控制系统设计、配置各不相同，在使用过程中产生的故障种类繁多，往往难以直接确定故障点[7]。因此，在进行电梯电气控制系统故障诊断时，应分层次、分模块进行，首先确定故障的大体范围，再逐步缩小范围，最终确定故障点及原因。常见的电梯电气控制系统故障诊断方法有故障代码诊断法、观察诊断法、短路诊断法、电势诊断法、静态电阻诊断法和替代法，诊断流程大体如图1所示。

3.1 故障代码诊断法

图1 电梯电气控制系统故障诊断流程

随着电梯技术的不断发展，大部分电梯均自带故障检测功能[8]。故障代码诊断法从电气系统子系统和模块的角度进行故障排查，通过查看故障代码，能够实现对电梯故障范围的初步判断，有利于提高故障诊断效率。不同的故障代码代表不同的故障类型，技术人员能够通过故障代码判断电梯控制板故障、安全回路故障、门锁回路故障等。同时，变频器自带多种传感器，也能够将其故障通过故障代码显示出来。通常情况下，故障代码可以直接从控制板进行查看，但部分电梯则需要通过外接控制器获取查看。在进行电梯故障处理时，通常需要先查找电梯故障代码，缩小故障范围，对故障进行初步定位。

3.2 观察诊断法

在故障诊断过程中，技术人员除根据主板显示的故障代码来确定故障的大体范围外，往往还会根据故障表现形式及自身经验对故障进行预判，之后，再采用观察诊断法对故障进行进一步诊断。观察法包括看、听、闻。看，主要是看故障所在范围内的检测开关和元器件外观是否有明显的损坏、继电器触点是否正常开闭、检测开关接线是否脱落、门机是否有异物侵入等。听，主要是听电路，检测开关在工作时是否有异常声响。闻，主要是闻是否存在异味，通常短路时会使绝缘层烧毁，产生异常气味。对于不明显故障，观察法难以进行有效诊断，还需结合其他诊断方法。

3.3 短路诊断法

短路诊断法是一种常见的电气故障诊断方法，能够逐步缩小故障范围，确定故障点。电梯控制电路主要由开关、元器件、接触器等组成，如果怀疑某一段线路或某些元器件发生故障，可利用导线逐步对线路中各元器件进行短接，通电后，若电气系统故障消失，则说明被短接元器件损坏。在确定故障位置后，应立即拆下短接线，更换元器件，不可将短接线作为开关或开关触点，否则可能导致严重的电梯事故。

3.4 电势诊断法

电势诊断法即在通电情况下，通过万用表电压档测试电路中某个位置的电势，来判断该部位元器件是否发生了故障。通常情况下，电梯控制电路中较少出现大的电势差。利用电势诊断法时，首先需要检查电源电压、线路电压等是否正常。在诊断过程中，利用万用表逐步对开关、接触器等元器件进行电势测试，当检测到元器件两端出现较大电势差时，则说明该元器件出现了断路故障；如果检测到线圈两端电势差正常却不能吸合，则说明线圈发生了损坏或断路。

3.5 静态电阻诊断法

静态电阻诊断法是在断电的情况下，通过万用表电阻档检测电路阻值是否存在异常。电梯在运行过程中，电流需流过控制电路中的各个元器件，使得电梯正常工作，而每个元器件都有一定的阻值，连接线路和开关的阻值则为零或无穷大。因此，根据电路原理图，对线路中各部件的电阻值进行测量，将结果与正常值对比则可以判断元器件及电路是否发生故障。

3.6 替代法

在电梯电气故障诊断中，技术人员根据故障表现形式和自身经验，结合电路原理图往往会对故障首先进行一个预判，但在对预判元器件进行观察时未能发现异常；或者通过前述方法已初步确定了故障点或故障元器件，则可以利用正常的元器件对其进行替换。若替换后电路故障消失，则说明预判正确；若故障未消失，则说明预判错误，还需继续诊断。

4 结束语

随着电梯使用需求的不断增长，电梯与人们的生活愈加息息相关，电梯安全运行得到了越来越多的重视。电梯电气控制系统作为电梯的核心部分，在使用过程中不可避免地会出现一些故障，而这些故障往往容易导致严重的安全事故。电梯电气控制系统故障诊断不仅需要丰富的实践经验，还需要扎实的理论知识。开展电梯电气控制系统故障诊断研究，有助于维修人员运用科学的方法进行故障分析判断，提高诊断效率，为电梯安全运行提供有效的支持，进而保障人民的人生财产安全。