电梯的构造和安全要求

电梯技术

电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成，如图所示。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯安全性能而设计的。由图可见电梯的轿厢及配重分配在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电动机拖动，形成轿厢的上下运动。  


    图    电梯拖动系统示意图
    井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有门厅门，厅门顶部装有楼层指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安装在厅门外离地面1 m左右的墙壁上，基站与顶站的呼梯盒上只有一个按钮，中间层站的呼梯盒上有上呼和下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部设有冲顶及蹲底的缓冲设备。
    轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、楼层指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行、司机状态下运行，还是检修状态等）。
    电梯的安全是电梯最重要的技术指标。电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。安全窗位于轿厢的顶部，供紧急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不准运行。安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。极限开关、强迫换速开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号。若仍不能停车，可压下上下强迫停车开关，强制电梯停止运行。若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断曳引电机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶或蹲底事故。
    电梯的安全运行有以下主要控制要求。
    1．电梯位置的确定与显示
    轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。但这还不够，电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示。
    2．轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号
    司机及乘客可按下轿厢内操控盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。
    3．电梯自动运行时的信号响应
    电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下，电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远站点才开始返程。
    4．轿厢的启动与运行
    轿厢在运行方向确定且轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。
    5．轿厢的平层与停车
    轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5 mm。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。
    6．安全保护
    电梯的安全保护很多，如前边提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落、逃生等保护，还有消防运行等多项。
    除了控制要求以外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电梯的提升机构——齿轮曳引机主要由驱动电动机、电磁制动器（也称电磁抱闸）、减速器及曳引轮组成。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯运行过程中速度变化的要求，在应用变频器前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机。变频器诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时，电机的正反向运转使用接触器换相，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻来实现。采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子来实现。在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，一般在通电时打开，断电时闸死。
    电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等。前者涉及电梯运行过程中的加速度大小，关系到乘客的舒适感；后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。
    总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生以前，在电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。随着plc应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。