电梯故障检测的相关技术问题探讨

摘要：随着现代社会对电梯的需求越来越大，这不仅加大了工作人员对电梯的维修、操作的工作量以及难度，同时民众也要求有更高、更好的故障发现和解决的方法，文章针对日益频发的电梯事故进行了相关探讨。

关键词：电梯故障 ；电气控制系统 ；电梯机械系统

高层建筑的必需品――电梯，已经成为人们日常生活中不可或缺的工具，发挥着相当重要的作用。我们知道电梯是一种机电一体化的特种设备，其出现故障时要比汽车出现问题严重的多，严重危害到人们的财产和生命安全。在电梯出现故障时，如果维修人员不能及时、准确地找到故障的原因，不仅导致用户不能正常使用，而且还可能导致人被长期关在电梯内，使用户身心受到巨大创伤。所以对电梯故障快速反应、及时准确地排除的能力，成为了一个不可忽视的问题。

一、电梯系统结构及运行原理分析目前市面上的电梯种类繁多，虽然结构各有千秋，都是万变不离其宗，他们之间却有很大的共性，就是都由三大部分组成：一是机械系统，它是电梯的骨架；二是电气系统，它主要负责拖动和控制，是电梯运行的保障；三是安全设置，使得系统之间互相制约，从而保证电梯可靠并且安全的运行。下面就三大部分分别论述：

（一）机械系统方面

电梯的机械系统是电梯的骨架，在电梯运行过程中起着主要作用，而电梯机械又是由以下几个主要方面组成，分别是导向系统、曳引系统、门系统及重量平衡系统。下面我们就主要论述曳引系统和门系统。

1．曳引系统。所谓的曳引系统就向设备是输出动力和传递动力，从而使电梯能上、下正常运行的装置。一般由绳头的均衡装置、曳引钢丝绳、曳引机、复绕轮和导向轮等组成。从以上论述我们知道曳引机起着提供动力源的作用。

2．门系统。电梯的门机构是由轿门和层门组成，电梯的门系统由门机系统、控制器、厅门、轿门以及安全装置等组成。门系统的开关信号主要是靠控制器接受，如发出开门信号，则控制门就会正转，反之就会反转，再通过门的联动机构带动轿门运动，厅门也会轿门一起运动；当到达限位点时，电机停止，门就开启成功。

（二）电气控制系统方面

电气系统主要由电力驱动和电梯信号控制这两个部分组成。电气系统主要是根据人的意愿对电梯做出启动、运行、加速、停止、开门以及关门等指令。

1．电梯的电力驱动控制系统。电力驱动系统一般由四个部分组成，分别为控制系统、传动机构、电梯轿厢以及电动机。而电力驱动系统按照调速方式大致可分为：交流变压的调速系统、交流变极的调速系统及变频变压的调速系统

2．电梯信号的控制系统。在现在的信号控制系统主要有继电器逻辑型的和微机控制型的，一般常用的都是微机控制型的，它主要是采用CAN的技术来作为其信号的通信方式。

（三）安全保护系统方面

电梯的安全首先是对人员的保护，同时也要对电梯本身和所载货物以及电梯所在的建筑物进行保护。电梯的安全保护除了在结构的合理性、可靠性，电气控制和拖动的可靠性方面充分考虑外，还针对各种可能发生的危险设置专门的安全装置。电梯的安全保护装置主要分为以下几类：防超越行程的保护，防电梯超速和断绳的保护，防人员剪切和坠落的保护，紧急停止开关，防机械伤害的保护，电气安全保护等，这里就不再详述。

二、电梯系统故障特点科学技术的快速发展，再加上地域的原因，使得电梯的种类繁多，但综合起来一般故障都有以下几个特点：

1．复杂性。电梯控制系统之间的相互联系和耦合，导致故障的原因和征兆之间错综复杂，往往可能是一种征兆往往有好几种原因。由于征兆与原因之间这种不确定关系，使得电梯故障诊断具有很大的复杂性。

2．层次性。我们知道电梯是由很多个系统组成的，比如机械系统和电气控制系统等，但组成系统之间却是有层次的，这就使得电梯故障同样具有层次性。故障之间可能是有系统层次之间的联系，如高层次故障可能是由低层次故障引起的，但低层次故障一定会引发高层次故障。在这种由低层次向高层次的发展，我们习惯称之为故障的层次性。这不仅为电梯控制系统的故障诊断提供策略性的方便，还可以使电梯诊断求解的效率更高。

3．相关性。我们知道事情的发生都具有联系性，而电梯控制系统也不例外，如控制系统的一个层次的元素发生故障后，势必会导致跟它相关的元素发生变化，从而引起该元素很多功能发生明显的变化，最终使得同一层次产生新的问题，这就是同一层次多个故障同时并存的现象。对这个现象我们一般称之为电梯故障的横向性发展。

4．不确定性。电梯控制系统的故障诊断有一个很重要的特性，那就是不确定性。我们知道电梯控制系统中有很多参数的设置，很可能由于一个小参数设置的错误，导致电梯故障的不确定发生，我们称之为电梯故障诊断的不确定性。

三、电梯故障的诊断方法电梯故障诊断的发展经历了从简易到精密诊断、从一般到智能诊断、从单机到网络诊断这些过程，但如果要分门别类的话，可以概括为基于数学模型和基于非模型的诊断方法，下面我们就上面两种情况进行简述。

（一）基于系统数学模型的故障诊断方法系统数学模型的故障诊断方法是以数学模型为基础，以现代优化方法和现代控制理论为导向，利用等价空间方程、观测器、参数模型的辨识及估计产生残差，然后基于判定准则对残差进行评价以及相应的决策。现实情况只要利用观测器估计系统的输出值，然后跟输出值比较，从而获取故障的信息。

（二）基于非模型的故障诊断方法随着科学技术的不断发展，电梯故障的诊断方法越来越多，尤其是基于非模型这方面的，下面笔者简述一下用的比较多的几个基于非模型的故障诊方法：

1．诊断专家系统的诊断方法。诊断专家系统的故障诊断主要是由诊断知识系统全面的论述、诊断推理的相关方法、不确定性的诊断推理以及诊断结果的获取等，它不仅是一个全面的诊断方法，而且还能克服对模型的过度依赖。所以，诊断专家系统诊断方法是近年来研究电梯最实用、最全面的方法。

2．故障模式识别的诊断方法。故障模式识别的故障诊断是以模式识别为基础，以选取和提取模式的特征量为关键，综合离线分析和在线分析过程，从而得到特征向量集以及故障的基准模式集，然后给定判别函数，在线诊断提取故障所需的特征向量，再由给定的判别函数对故障分离定位。

3．故障树的诊断方法。故障树的故障诊断是由系统、设备特定事件、不希望事件、各子系统以及各部件故障事件等组成的逻辑结构图，再通过逻辑结构图分析系统故障的各种形成原因，由总体到部分按树的形状详细的划分，应该说它是图形演绎法的一种，很简单的说就是把系统故障和系统故障的各种因素绘成图表，使它能够直观的反应故障、系统、元部件及

因素之间的关系，从而能够定性、定量的计算故障的概率和程度。

4．人工神经网络的诊断方法。人工神经网络的故障诊断是一种很常用的故障诊断方法，它具有以下优点：一是原则上容错；二是结构拓扑鲁棒；三是具有联想、推测和记忆的特点；四是具有自适应和自学习的能力；五是能够并行处理复杂的模式。这些优点在现实的故障诊断中使其发挥巨大的优势作用。

四、结语

电梯作为现代高层建筑必要的交通工具，在人们日常生活和国民经济中发挥着非常重要的作用。它承载的不仅是现代的都市人生活的大部分，而且关乎到人们的生命和财产安全，作为特种设备之一，国家必须对它的安全和质量提供行之有效的安全措施和诊断方法。