智能电梯系统Word文档格式.docx
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4.1900年出现交流感应电动机驱动的电梯。
5.1903年出现曳引式驱动的电梯。
直流拖动
交流调压调速
lK|
交流变频调速
■
系统
20世纪80年代
20世纪前半叶
1967年晶闸管
用于电梯拖动
固体功率器件和微机技术的应用
图1-1电梯的发展过程
1.1.2、我国电梯的发展
我国电梯发展主要经历了三个阶段：
1、1900〜1949年，学习阶段，销售、安装、维保电梯，当时我国电梯2000台左右。
2、1950〜1979年，实践阶段，独立自主研制、生产电梯。
此阶段我国共生产、安装电梯1万余台。
3、1980年至今，成长阶段，我国已成为世界上最大的电梯生产国和销售国，电梯
技术为达到国际先进水平。
其中具有代表意义的电梯分别是：
北京国贸中心三期工程的主楼75层共330米高，主塔楼客运电梯的上下行速度可达10m/s；
浦东世纪大道旁的上海环球金融中心地上共101层，高492米，电梯速度达到10m/s；
台
北金融中心（台北101大楼）508米高度，拥有2部世界上速度最快的电梯，速度16m/s;
位于上海浦东的金茂大厦楼高420米，88层，速度为9m/s的超高速电梯。
1.2电梯的规格型号与分类
1.2.1、电梯的定义及主参数
电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备、具有一个轿厢、运行在至少两列垂直或倾斜角小于15°
的刚性导轨之间。
《特种设备安全监察条例》对电梯的定义：
式制动力驱动，利用刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。
电梯的主参数是指：
额定载重量和额定速度。
1、额定载重量（kg）:
电梯设计所规定的轿厢载重量。
400、630、800、1000、1250、
1600、2000、2500kg等
2、额定速度（m/s）:
电梯设计所规定的轿厢运行速度。
0.63、1.00、1.60、1.75、
2.50、3.00、4.00m/s等
1.2.2电梯的分类
1、按用途分类
乘客电梯（TK）、载货电梯（TH）、客货电梯（TL）、病床电梯（TB）、住宅电梯（TZ）、杂物电梯（TW）、观光电梯（TG）、车辆电梯（TQ）
2、按运行速度
超高速电梯3〜10m/s
高速电梯2〜3m/s
快速电梯1vV<
2m/s
低速电梯V<
1m/s
3、按拖动方式分类
直流电梯（Z）、交流电梯（J）、
液压电梯（丫）、直线交流电机驱动
4、按操纵控制方式分类
指对电梯的运行实际操纵的方式。
可分为:
手柄控制（SZ或SS）、按钮控制（AZ或AS）、信号控制（XH）、集选控制（JX）、
并联控制（BL）、提群控制（QK）、
微机控制（W）等。
依据国家质检总局《特种设备目录》，升降运送类电梯类别分为乘客电梯、载
货电梯、液压电梯、杂物电梯四类；
平行运送类电梯类别分为自动扶梯和自动人行道两类。
其中，乘客电梯、载货电梯、液压电梯三类电梯在《特种设备目录》中又作了16个品种的细分。
电梯分类示意图如下：
图1-2电梯的分类
电梯
r
升降运送类电梯
平肝运送类电怫
»
J
1‘
r“仃
乘客电梯［杂物电梯
jl-j
载税电梯］仪压电梯'
11J1jJ
1.2.3、电梯的基本规格及型号
国家城乡建设部颁布的JJ45-86《电梯、液压梯产品型号编制方法》标准中,对电梯型号的编制方法作了如下规定：
电梯、液压电梯产品的型号由其类、组、型、主参数和控制方式等三部分代号组成。
图1-3电梯的型号命名
1.3电梯的总体结构及基本要求
电梯的总体结构及安全保护装置有其不同功能的八大系统:
曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气
控制系统和安全保护系统。
电梯所依附的建筑物有机房和井道，总体结构如下图1-4、图1-5所示，电梯有不同功能的八个系统（曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统）组成。
图1-4电梯结构图图1-5电梯总体结构解剖图
1—减速箱2—曳引轮3—曳引机底座4—导向轮5—限速器6—机座7—导轨支架
8—曳引钢丝绳9—开关磁铁10—紧急终端开关11—导靴12—轿架13—轿门14—安全钳15—导轨16—绳头组合17—对重18—补偿链19—补偿链导轮20—张紧装置21—缓冲器22—底坑23—层门24—呼梯盒（箱）25—层楼指示灯26—随行电缆27—轿厢28—轿内操纵箱29—开门机30—井道传感器31—电源开关32—控制柜33—曳引电机34—制动器（地闸）
表1-1电梯八个系统的功能及其构件与装置
八个系统
功能
组成的主要构件与装置
1•曳引系统
输出与传递动力，驱动电梯运行
曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反
绳轮等
2.导向系统
限制轿厢和对重的活动自由度，
轿厢的导轨、对重的导轨及其导轨
使轿厢和对重只能沿着导轨作上
下运动
架
3.轿厢
用以运送乘客和（或）货物的组件。
轿厢架和轿厢体
4.门系统
乘客或货物的进出口，运行时层、
轿门必须封闭，至竝占时才能打开
轿厢门、层门、开门机、联动机构、
门锁等
5.重量平衡系统
相对平衡轿厢重量以及补偿高层
电梯中曳引绳长度的影响
对重和重量补偿装置等
6.电力拖动系统
提供动力，对电梯实行速度控制
曳引电动机、供电系统、速度反馈
装置、电动机调速装置等
7.电气控制系统
对电梯的运行实行操纵和控制
操纵装置、位置显示装置、控制屏
（柜）、平层装置、选层器等
8.安全保护系统
保证电梯安全使用，防止一切危
及人身安全的事故发生
限速器、安全钳、缓冲器和端站保护装置、超速保护装置、供电系统断向错向保护装置、超越上、下极限工作位置的保护装置、层门锁与轿厢电气联锁装置等
2、电梯的新技术
电梯的核心技术主要体现在以下几个方面：
1、电力拖动系统一拖动技术
拖动技术从直流拖动到交流变极调速（交流双速），到交流变压调速、到目前应用最为广泛的变频变压（VVVF）调速技术。
2、电气控制系统一信号控制通讯技术
由最早的继电器逻辑控制的并行通讯，发展到目前的模糊逻辑串行通讯。
随着摩天大楼的增多，控制大楼内多部电梯的协调运作的系统显得尤其重要，由此产生了群控电梯的派梯技术（呼梯指令响应技术），其最具代表性的技术有奥的斯的RSR（RelativeSystemResponse派梯系统、迅达的厅外的楼层呼叫系统（Miconic10）等。
随着生活质量的提高，客户不再仅仅满足于有电梯可乘坐，对电梯使用的安全性、发现故障的及时性、解决故障的迅速程度提出了更高的要求，因此电梯远程监控技术应运而生，在这方面奥的斯的EMS和REM具有一定的代
表性。
3、曳引导向系统—曳引机制造技术
曳引机从直流电机到交流电机，到无齿永磁马达技术。
有齿曳引机从涡轮蜗杆减速到斜齿轮减速，到行星齿轮减速技术。
目前由于对环保要求的提高，出现了复合钢带曳引技术、直线电机技术、磁悬浮应用技术等；
为节省空间而引发的无机房电梯技术，包括通力的碟式马达、奥的斯的Gen2电机等。
4、门系统—门机制造技术由最初的手动拉闸门到电阻箱多段调速门机到目前的变频门机技术。
近年来由于对安全要求的提高衍生出来的屏蔽门技术在地铁站得到应用。
除了以上四类以外还有安全保护系统—安全钳、限速器、缓冲器、上行超速装置等安全部件制造技术、轿厢系统—隔音减震悬挂技术、重量平衡系统—高层高速电梯的重量补偿技术等。
2.1、电梯的变频技术
电梯，可是耗电大户，每一台电梯起码相当于10个空调，而且还会产生电磁波、噪音干扰。
因此政府和厂商将共同推行节能技术的应用。
如“磁浮”般运转永磁同步电机驱动技术的工作原理类似于磁浮列车，通过磁场切割来产生曳引力，带动电梯轿厢上上下下。
过去，传统电梯运行通过齿轮传动，难免有能量损失，还需要使用润滑油，蜗轮蜗杆减速器也会使机房产生噪音，如今，永磁同步电机驱动将使系统效率提高30％以上，并降低了电力消耗。
以一台载重1050公斤的普通电梯为例，如果日运行16小时，工作状态平均处于40％负荷，那么每台永磁同步电梯较传统产品每年可节电9000千瓦时。
据了解，上海三菱电梯目前已有30％以上的产品采用了这一技术。
电动机及其负载节约电能的途径主要有两大类：
一是提高电动机或负载的运行效率，如风机，水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施，再如电梯驱动用变频器调速取代传统的交流异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。
二是将电机已转换到负载上的机械能反变换成电能回馈再生利用，使电动机和负载在单位时间内消耗的电网电能下降，从而达到节电的目的。
有源能量回馈器即属于第二类节约电能的典型装置。
众所周知，电动机拖动负载旋转运动即具备了机械动能，如果电动机拽引上、下运动的负载（如电梯，吊车，水库闸门等）又具备了位能。
当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位能性负载下降运动时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能地目的。
采用变频调速的电梯启动达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯负载释放机械动能的时段。
变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，此时大电容好比一座储量有限的小水库，由机械动能转变的电能好比储存在小水库重的水量。
如不及时排放小水库中注入的水量，则水库会发生溢出事故。
同理，如不及时泄放大电容中的电量，也会发生过压保护事故。
目前变频器泄放大电容中电量的方法是，采用制动单元和外加大功率电阻，将大电容中电量消耗到外加大功率电阻上白白浪费掉。
有源能量回馈器则可以将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。
从而既达到节电目的，又无耗电发热大功率电阻。
大大改善了系统的运行环境。
2.2、有源能量回馈器
电梯是一个位能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯负载由载客轿厢和对重平衡块组成。
只有当轿厢载重量约为50％（如1吨载客电梯乘客为7人左右）时，轿厢和对重平衡块才处于双方质量基本平衡状态，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。
电梯质量重的部件上行时，由电动机吸收电网电能转换的机械位能增加。
电梯质量重的部件下行时，机械位能减少，这减少的机械位能释放出来通过电动机转变为变频器直流环节大电容重储存的电能，有源能量回馈器再将这部分电能回馈再生利用。
分析计算和样机实测表明，电梯的梯速越快，楼层越高，机械传动消耗越小，则可以回馈的能量越多，最多回馈电量可达电梯总消耗量的46％，即节电率达46％之高。
以上分析表明，在电梯，吊车等快速上下运动的装备中，采用有源能量回馈器具有明显的节能效果。
此外，在电力机车，龙门刨床等频繁起制动运行的装备中，也有较明显的节能效果。
有源能量回馈器的主电路由IGBT、智能模块IPM、隔离二极管D1、D2、滤波电感、电容等元件组成。
IPM模块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。
其完善的保护（过压、欠压、过流、过热等）功能，保证了有源能量回馈器的安全可靠运行。
二极管可防止有源能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。
电感、电容构成高次谐波滤波器，阻止IPM模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网，提高有源能量回馈器的电磁兼容（EMC）性能。
控制电路由单片微机、可编程逻辑芯片、外围信号采样器构成，配以冗余度高的软件设计，使控制电路能自动识别三相交流电网的相序、相位、电压、电流瞬时值，有序的控制IPM工作在PWM状态，保证直流电能及时的回馈再生利用。
为了便于人工观察有源能量回馈器的工作状态，控制电路配有错相、过流、能量回馈等状态指示灯。
外来强干扰造成误故障动作可以通过单片微机自动识别自动清除，也可以通过人工按清除故障键清除，增强了系统工作的可靠性。
有源能量回馈器的特点有：
1、适用范围宽。
可与220V、380V、480V电压等级的变频器配合使用，功率
等级从15KW——40KW均可适用。
2、节能效果明显，无发热电阻，在电梯中使用可节电21%〜46%。
3、安装方便，即装即用。
有源能量回馈器与外部连接仅5根线，3根线与交流输入端相连，2根线与变频器直流端子相连接即可，安装完毕无需调试即可使用。
4、工作可靠，谐波含量较少。
5、有完善的保护功能。
6、预留有工作状态口与变频器相连，确保系统的可靠工作。
2.3、电梯新技术的应用
电梯新技术应用已经成为电梯发展的主要趋势，其中包括节能技术，控制技术，安全技术以及新技术材料。
上海三菱具有自主知识产权的产品系列已大规模进入市场；
上海新时达和沈阳蓝光的控制系统受到整机企业和维修单位的广泛采用，尤其是新时达的电梯专用变频器在通过了建设部组织的评估之后已经批量投产；
西子孚信、宁波申菱、常熟通润、宁波欣达等多家企业的永磁同步曳引机逐步形成了一定的规模；
塞维拉、蒙特费罗、张家港润发等三家专业公司主导了电梯导轨市场。
1、迅达公司Miconic10目的楼层厅站登记系统该系统操纵盘设置在各层站候梯厅，操纵盘号码对应各楼层号码。
乘客只需在呼梯时登记目的楼层号码，就会知道应该去乘梯组中哪台电梯，从而提前去厅门等候。
待乘客进入轿厢后不再需要选层，轿厢会在目的楼层停梯。
由于该系统的操作便利性及结合强大的计算机群控技术使得候梯和乘梯时间缩减。
该系统的关键是处理好新召唤的候梯时间对原先已安排好的那些召唤服务时间的延误问题。
2、奥的斯公司Odyssey集垂直运输与水平运输的复合运输系统
该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。
轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。
该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。
3、交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯无机房电梯由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。
而交流永磁同步无齿轮曳引机的特点是：
（1）结构简单紧凑，体积小，重量轻，形状可灵活多样；
（2）配以变频控制可以实现更大限度的节能；
（3）没有齿轮，于是没有齿轮振动和噪声，齿轮效率，齿轮磨损及油润滑问题，减少了维护工作，降低了油污染；
（4）由于失电时旋转的电机处于发电制动状态，增加了曳引系统的安全可靠性。
市场上这种电梯也受到了欢迎。
通力公司MonoSpace无机房电梯由EcoDisk扁平的碟式电机驱动，电机固定在机房顶部的侧面的导轨上，由钢丝绳传动牵引轿厢。
奥的斯公司Gen2无机房电梯采用扁平的复合钢加固皮带传动牵引轿厢，钢加固皮带（外面包裹着聚氨酯材料）柔性好，很容易绕在曳引轮上，从而使曳引轮直经大大减小。
小型曳引轮直接安装在细长形电机的输出轴上构成无齿轮曳引机。
整个曳引机体积很小，容易放在井道顶部侧面的钢梁上。
迅达公司Eurolift无机房电梯采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳牵引轿厢，这种曳引绳比传统的钢丝绳轻4倍。
每根曳引绳大约由30万股细纤维组成，绳中嵌入了石墨纤维导体，使得能够监控曳引绳的轻微磨损和变化。
4、电梯远程监控系统
该系统是将控制柜中的信号处理计算机获得的电梯运行和故障信息通过公共电话网络或专用网络（都需要使用调制解调器）传输到远程的能够提供可视界面的专业电梯服务中心的计算机，以便那里的服务人员掌握电梯运行情况，特别是故障情况。
该系统一般具有显示故障、分析故障、故障统计与预测等功能，还有的可实现远程调试与操作，便于维修人员迅速进行维修应答和采取维修措施。
这样缩短了故障处理时间，简化了人工故障检查的劳动，保证了大楼电梯安全高效地运行。
3电梯的故障检测与维修
3.1、机械系统的故障和排除
机械系统的故障比较少见，但机械发生故障时，造成的后果却较严重。
所以，做好日常的维护保养，减少机械系统故障是电梯管理的主要任务之一。
1、机械系统的常见故障
（1）润滑系统的故障。
由于润滑不好或某个润滑系统部件障碍，造成转动部位发热或抱轴现象，使滚动和滑动部位的零件损坏。
（2）机件带伤运转。
忽视了日常的预检修，未发现机械零件的转动、滚动和滑动部件的磨损，使机械零件带伤工作，造成电梯故障，被迫停机修理。
（3）连接部位松动。
电梯的机械系统中有许多部件是由螺栓松动、零部件移位造成磨损或撞毁机械零件，被迫停机。
（4）平衡系统的故障。
当平衡系数与标准要求相差较远时，会造成轿厢蹲
底或冲顶，限速器，闸瓦动作，被迫停机。
2、机械系统常见故障的预防与修理加强电梯的维护和保养是减少或避免电梯机械故障的关键，对机械故障的出现起到防御作用。
一是要及时润滑有关部件；
二是要紧固螺栓。
做好这两项工作，机械系统的故障就会大大减少
发生故障后，维修人员要向司乘人员了解故障时的情况和现象。
若电梯还能运行，维修人员应到轿厢亲自控制电梯上线运行数次，通过眼看、耳听、鼻闻、触摸等实地考擦、分析和判断，找出故障部位，并进行维修，修理时，应按照有关文件的技术要求和修理步骤，认真地把故障部件进行拆卸、清洗、检查、测量、符合要求的部件重新安装使用，不符合要求的部件一定要换。
修理后的电梯，再投入使用前必须经过认真地调试和试运行后，才能投入使用。
电梯轿厢被安全钳卡在导轨上，使其不能上下移动是电梯的一种特有故障。
出现这种故障后，必须用承载能力大于轿厢重量，挂在机房楼板上的手动葫芦把轿厢上提150cm左右，一般情况下安全钳可复位。
经过这样的处理，一般电梯可恢复运行。
但是，必须查明故障原因，采取相应的措施，并修复导轨卡痕后，才能交付使用。
3.2、电气系统的故障和检修
1、电梯出现系统的故障多种多样，但大致分为四类型：
（1）门系统故障。
采用自动开关门的电梯，其故障多为各种电器元件的触点接触不良所致，而触点接触不良主要是由于元器本身的质量，安装调整的质量，维护保养的质量等存在的问题所致。
（2）继电器故障。
用继电器组成的电梯控制电路，故障一般出在继电器的触点上。
触点通断时的电弧使触点烧坏，使其不能闭合或长期粘连，造成断路或短
（3）电器元件绝缘老化。
电器元件受潮通电时产生的热量，都加速了绝缘的老化，使绝缘击穿造成短路。
（4）外界干扰。
电子技术的发展，使可编程控制和计算机等先进设备应用在电梯的控制系统中，发展为无触点电气控制系统。
这种控制系统避免了继电控制系统的出点故障。
但是，这种系统中的控制信号较小，容易受到外界干扰，如果屏蔽不好，常使电梯产生误动作。
2、电气系统故障的排除电梯的电气控制系统结构复杂而又分散，要想迅速排除电气系统的故障，维修人员应做到：
（1）掌握电梯电气控制系统的电路原理图、接线图、安装位置图。
（2）熟悉电梯的起动、加速、满速运行、至U站提前换速、平层、开门等全部控制过程。
（3）了解各电器元件的安装位置和机电间的配合关系。
维修人员还要不断分析、研究和总结经验，做到准确判断故障发生点，并迅速排除故障。
参考文献
[1]国家城乡建设部颁布的JJ45-86《电梯、液压梯产品型号编制方法》标准
[2]电梯制造与安装安全规范GB7588-2003
[3]特种设备安全监察条例
[4]叶安丽•电梯技术基础•中国电力出版社：
2004-6-1.
⑸电梯标准法规汇编（上）•中国标准出版社，2009-8-1.
⑹电梯标准法规汇编（下）.中国标准出版社,2010-10-1.
[7]电梯技术条件国家标准
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