现代电梯控制技术及发展问题探究

2021-12-01韦祖高

湖北农机化 2021年4期

韦祖高

(云南省电子信息高级技工学校，云南昆明 663714)

1 电梯的组成以及结构性能

1.1 电梯组成

一般情况下，电梯的系统组成主要是机械系统、安全保护系统以及电气系统3大部分。其中机械系统是作为电梯的骨架来运行，电气系统主要是负责电梯的拖动以及控制，保障电梯能够正常运行，而安全保护系统，能够确保电梯的安全稳定运行，它能够有机地将机、点系统结合到一起。电梯的组成除了这些以外，还有曳引系统，重量平衡系统，轿厢和门系统以及导向系统等都是电梯正常运行必不可少的。

1.2 结构性能

众所周知，交流电动机都具有结构紧凑，维护比较方便的特点，目前单双速交流电动机都是采用开环式的方式来对拖动系统进行控制，采用这种方式具有线路简洁且造价比较低的特点，因此它目前被广泛应用在了电梯上。但是这种方式也存在着一些缺点，它的舒适感比较差，由于这种原因，所以目前它主要也是被用在了载货电梯上，运用这种系统来对电梯控制，电梯的速度一般都在1m/s以下。

交流电动机定子调压调速系统目前已经在国外被广泛应用在了电梯控制上，它主要用可控硅闭环来对电梯进行调速，在此基础上再使用能耗或者涡流的制动方式，让它控制的电梯能够在中低速的范围内大规模取代直流快速电梯和交流双速电梯。相比较于之前的那种方式，这种方式的舒适度比较高并且平层的准确度也很高，更重要的是它的造价也比之前的直流电梯要低很多，它的结构比较简单，维护起来比较方便，普遍被应用于运行速度在2m/s以下的电梯。

直流电动机具有很好的调速性能，它的速度可调范围非常大，鉴于这种特点，它很早地就被用在了各种电梯上，它采用电动机和发动机相结合的方式来对电梯进行驱动，它控制的电梯运行速度一般都在4m/s左右。但是它也存在着众多的缺点，它的体积结构非常大，并且运行的过程中耗电重，在后期的维护中工作量也比较大，建造的成本也比较高。鉴于它的这些特点，它一般会被应用到对速度和舒适度要求比较高的高层建筑物中。

在工业上可控硅直接控电拖动系统已经被很早的运用了，但是由于要运用到电梯上它就必须要解决舒适感的一些问题，所以它在电梯上特别是低速段的电梯上的运用比较晚，它几乎是和微机一起被使用的。相比于之前的电动机和发动机相结合形式的直流电梯，它拥有着众多的优点，它占地面积比较小，重量也比较轻，节能性好，因此世界上速度最快的电梯应用的就是这种系统。

2 现代电梯控制技术发展概述

2.1 运行逻辑控制系统

运行逻辑控制系统主要经历了继电器回路以及微机控制2个发展阶段，现代科技的迅速发展为电梯的运行逻辑控制系统提供了更多的支持，电梯运行逻辑控制系统已经发展到了运用64位多微机来对电梯的运行进行控制，运行方式已经由简单的单片机过度到了DSP。

2.2 电梯拖动系统

电梯拖动系统的技术发展一共经历了4个阶段。第一阶段是交流双速阶段，这一阶段电梯的控制主要是运用电机高低速切换的方式，这种技术对电机的规格有比较高的要求，电机极其复杂，维修起来也很不方便，而且耗电量也很高。第二阶段是交流调压调速阶段，这一阶段主要是运用电子电路产生的电梯运动速度曲线来对电梯进行控制。主要是通过可控硅的手段来对电机电压进行调节，以此达到对电极的速度进行控制。这种技术对电机的规格也有着一些特殊的要求，电机的规格一般需要特殊定制并且这一规格的电机耗能比较高，这就导致了这种控制方式并不适用于高速电梯。第三阶段是调速阶段，直流调速技术的出现能够很好地满足高速电梯的运行需要，由于这种控制方式需要精度比较高的电梯控制，所以电机的体积一般都会很大，其结构也非常复杂，在维护方面难度更大。第四阶段是调频调压调速的拖动阶段，现阶段，电梯使用最广泛的一种技术就是调频调压调速，它通常又被分为矢量控制、直接转矩控制以及恒压频控。

2.3 电梯曳引驱动系统

曳引机是曳引驱动系统中非常重要的组成部分，同时也是曳引驱动系统中重要的动力源。因此，曳引机的各类参数对电梯的载重、运行速度等有着非常重要的决定作用，同时它也能很大程度上影响到电梯的节能效果。曳引驱动系统的主要工作原理是利用曳引绳，曳引轮槽之间产生的摩擦力，并将曳引绳两端的电梯箱以及对重装置连接起来，通过曳引系统的一系列工作，能够避免电梯在上升的过程中产生众多的摩擦碰撞而产生安全隐患，能够有效地提高电梯的安全稳定性。

2.4 电梯开关门系统

轿门、层门以及开关门组成了电梯的开关门系统，电梯的开关门系统在整个电梯设施中具有着非常重要的作用。近些年来，各地出现了众多的电梯安全事件，这其中很大一部分事故是与电梯的开关门系统发生故障有关，正是因为它使众多事故产生的原因，因此人们对于电梯开关门系统产生了越来越多的重视。随着技术的不断发展，我国电梯设备的水平也在不断地提高，在交流永动机和永磁同步永动机、无连杆同步带传动的电梯开关门研究中，我国已经取得了比较显著的结果，这对于我国现代电梯安全稳定运行具有非常重要的现实意义。

2.5 电梯引导系统

电梯引导系统又被称为是电梯导向系统，它主要是对电梯轿厢以及对重装置在运行过程中的轨迹进行限制。所以，电梯引导系统又分为了2个部分，一部分是对电梯轿厢进行引导，另一部分则是对重装置进行引导，电梯引导系统一般是由导轨，导靴和导轨固定架组成，因此，这些部件的质量好坏将会对电梯导引系统能否正常运行起决定性作用。同时，它也能够在一定程度上影响到电梯的运行速度以及各类参数。

3 电梯控制技术的发展要求及其存在的问题

3.1 发展要求

现代电梯的控制技术一般要满足4个方面的要求，一是要具有舒适性，电梯作为一种运输工具，它在运行的过程中必须要控制好电梯厢摆动的频率以及摆动的幅度，让人们在乘坐电梯时不会产生一系列的不舒适感。二是要具有稳定性和安全性，电梯能否平稳运行将会直接关系到电梯的安全，因此，电梯在投入使用前，稳定性和安全性应该是首先要确保的因素，所以电梯控制技术的发展也要以安全性和稳定性作为基础，保证新技术在使用时不会使人们的安全受到威胁。三是要具有经济性，任何企业的经营目的都是要将企业的利润最大化，因而电梯控制技术在保证安全以及舒适的基础上要适量地降低成本。四是要环保，在节能减排的理念下实现对资源的高效利用以及回收利用也是电梯控制技术一个很重要的发展方向。

3.2 现阶段存在的问题

现代电梯控制技术主要存在着3个方面的问题。首先是电梯的节能问题。随着电梯使用量的大幅增加，相应的能源消耗也在不断加快，因此要实现对能源的高效利用是电梯控制技术发展方面一个很重要的问题。其次是电梯运行效率的问题。电梯作为一种运载工具，在确保安全的基础上就要提高自身的运行效率，这同样也是电梯控制技术发展方面一个重要的问题。最后是控制器的性价比问题。现代我国电梯的研发技术与国外相比还有很大的差距，并且还存在着核心设备成本高，研究周期长的问题，这就导致了我国电梯设备的整体性价比不高。

3.3 电梯控制技术发展方向

近些年来快速发展的同步和异步电动机以及能量回馈技术等都能够很好地满足节能的要求，特别是能量回馈技术，对于电梯这一类装置可用于回馈的能量非常可观。超级电容设备在公交车上的一些也为电梯行业在该方面探索出符合电梯运行的超级电容提供了一些依据。因此，从现阶段来看，节能、污染低、安全稳定性高以及运行效率高都是未来电梯控制技术发展的方向。