智能电梯系统.docx

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智能电梯系统

摘要

本文综合介绍了电梯的国内外发展趋势、电梯的种类，详细分析了电梯的结构组成。

重点介绍了电梯新技术的应用与发展，包括变频节能技术、有源能量回馈器技术、楼层厅站登记系统、集垂直运输与水平运输的复合运输系统、无机房电梯、电梯远程监控系统等电梯新技术的发展和应用，并介绍了电梯的机械系统和电气系统常见故障检修技术和措施。

关键字：

电梯的结构、电梯新技术、电梯的检修

1、概述1

1.1、电梯的发展与现状1

1.1.1、电梯的起源1

1.1.2、我国电梯的发展1

1.2、电梯的规格型号与分类2

1.2.1、电梯的定义及主参数2

1.2.2、电梯的分类2

1.2.3、电梯的基本规格及型号3

1.3、电梯的总体结构及基本要求3

2、电梯的新技术5

2.1、电梯的变频技术5

2.2、有源能量回馈器7

2.3、电梯新技术的应用8

3、电梯的故障检测与维修9

3.1、机械系统的故障和排除9

3.2、电气系统的故障和检修10

参考文献11

1、概述

1.1、电梯的发展与现状

1.1.1、电梯的起源

1.公元前1000多年前，我国故人发明的辘轳采用卷筒的回转运动完成升降动作,被认为是电梯的雏形。

2.1852年，美国人奥的斯发明第一部载人升降机（蒸汽动力、配安全装置）

3.1889年，奥的斯公司推出直流电机驱动的升降机，名符其实的电梯。

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

■

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

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升降运送类电梯

平肝运送类电怫

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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