防止电梯门在运行中被开启的门电气系统的改造

【摘 要】本文以KJX-A交流集选控制乘客电梯为例，对电梯在运行中电梯门被人为误开启的现象及原因进行分析研究，发现原电梯门电气电路存在问题和缺陷；针对不足的，运用电梯关门后门电动机保持微弱电流产生推力的方式，使电梯在运行中轿门一直处于关门趋势，防止电梯轿门在运行中被乘客强行掰开的现象，对原电路进行改造，增设电梯门电气保护装置，从而实现安全保护作用。设计在多台电梯中得到应用，既适用于早期的继电器逻辑控制系统的电梯，也适用于新型的VVVF电梯。实践证明，该装置运行性能稳定、安全可靠。

【关键词】电梯；门电气系统；电气保护装置；改造

0.前言

电梯作为公共的垂直交通工具，乘坐电梯的人员范围比较广，人员比较复杂，而乘客电梯基本上是无司机运行，因此某些电梯事故与乘客操作不当有很大关系。例如在等候电梯时习惯性地拍打电梯按钮，将上下两个按钮同时按亮；电梯在运行中强行掰开电梯门等等；这些都是导致电梯安全事故的主要根源。

《特种设备安全监察条例》第三十二条规定：电梯应当至少每15日进行一次清洁、、调整和检查。维修保养必须由取得许可的安装、改造、维修单位或者电梯制造单位进行。由此可见，电梯安全的重要性，同时也说明电梯要安全运行，就必须经常性地检查和调整，找出存在的安全保护缺陷，特别是早期生产安装的电梯，如果涉及重大安全保护缺陷，就有必要研究和改造完善。

本文以KJX-A交流集选控制乘客电梯为例，对电梯门电气系统电路进行研究和改造，防止乘客在电梯运行当中强行掰开轿门，避免重大的安全事故。

1.课题的必要性

城镇化进程不断加快，高楼大厦鳞次栉比，生活在大楼里的现代人，乘坐电梯是每天必不可少的交通工具，电梯的每次升降，承载的不只是一般的物品荷重，更是一个个宝贵的生命。一直以来，电梯事故时有发生，如按钮失灵、运行中门突然打开、变速运行、突然停运、轿厢自由坠落等，使不少人深感畏惧。电梯运行安全是用户、业主、维修单位、主管部门都密切关心的问题，如果了解了电梯事故发生的原因，采取正确的防范措施，很多事故是可以避免的。

电梯事故的种类按发生事故的系统位置，可分为门系统事故、冲顶或蹲底事故和其他事故。据统计，各类事故发生的起数占电梯事故总起数的概率分别为：门系统事故占80%左右，冲顶或蹲底事故占15%左右，其他事故占5%左右。门系统事故占电梯事故的比重最大，发生也最为频繁。门系统事故主要指发生在电梯的出入口即厅门、轿门的事故，即乘客出入厅门、轿门时发生的剪切、挤压、坠落事故。门系统事故之所以发生率最高，是由电梯系统的结构特点造成的。

2009年8月12日广州越秀区精都服装城发生一起电梯伤人事故。一个五岁儿童单独乘坐电梯，在运行中强行掰开轿厢门，因此电梯产生故障而停车。之后儿童企图逃离轿厢的过程中坠落井道而身亡。这是一台双速客梯，这类电梯的轿门机构在门关闭后的自锁力（传动比）较小，在轿厢内很易掰开轿门。轿门打开后，电梯因故障停车，乘客被困，心里极其恐慌，通常会强行掰开轿门不顾一切地企图逃离轿厢，给电梯安全运行埋下隐患。本设计通过加装安全保护装置消除安全保护缺陷，使电梯正常运行状态下不能轻易掰开轿门，可避免此类安全事故的发生。

2.技术分析

从上面这起事故来分析，乘客乘坐电梯时必须遵守一个基本原则：就是电梯在运行中乘客不能随便去掰动轿门，被困时必须由外界人员施救，而不能自行掰开逃离，否则极可能发生严重事故。这就要求电梯运行中，或因故障停电困人时，乘客也不能自行掰开轿厢门。

为了保证轿门不被乘客在轿内打开，有两种解决方式：一是在轿门机构上安装轿门机械门锁，但因安装机械门锁需要有较大的间隙，才能顺利地自动上锁和开锁。这就较难满足电梯运行中轿厢门与层门之间的空间位置要求，造成施工难度较大。二是通过轿门电气系统来保证电梯在运行中，轿厢门保持紧密关闭、不被轻易掰开。通过电气系统控制持续地给予关门力，即门电机带电运行。不过最理想的解决方法是机械锁和电气装置都具备。本课题只研究解决电气系统保护装置，加装机械门锁作为另一课题研究。

电梯运行门机带电设计图

注：虚线框内位设计增加和更改的线路及元件。

线路图元件代号说明表

国家标准7588-2003的第8.11.2条规定：额定速度大于1m/s的电梯在其运行时，开启轿门的力应大于50N。从轿门的关门过程分析，门电动机传递到轿厢门扇水平方向运动的力，在关闭过程中其传动比是变化的，在关闭前20cm内，传动比明显增大，在关闭位置传动比达到最大值。当门扇处于关闭位置时，只要门电动机施加微弱的力矩，在轿门扇水平方向，就可获得相当大的关门力，保持关门趋势。在力矩的传动过程中，其结构因摩擦而产生的机械自锁反力作用，同时电气系统的电路上并联较小的制动电阻，使直流电动机产生较大的制动作用，两项共同作用要掰门反转是十分困难的。所以，只要给予门电动机微弱电流，要掰开轿门，就得花很大的持续的力，就算用猛力也将无济于事。轿门处于关门趋势，门缝密实，无从下手，无从施力，可以说无法在电梯运行中强行开门了。由于门已经关闭，所以门电机只要保持很小的力矩，因此所需的电流微弱，门电动机带电运行是不会发生电动机和电气系统过热，而造成故障和损坏。

轿门传动机构图

3.技术设计

门机带电运行电气系统可分为：

（1）信号检测和指令逻辑控制。

（2）门机电气驱动电路。现以KJX-A交流集选控制乘客电梯为例未说明。

3.1信号检测和指令逻辑控制

图1

电梯起动运行信号，可采集于方向接触器，或代表运行的运行继电器，或是曳引机电磁制动器控制回路，或是制动器打开和释放制动状态。在这里同时采集制动器控制回路和制动器可靠释放制动两个信号。如图示，YJ1和YJ2，YJ3都为运行信号检测继电器，YJ1和YJ2为吸合接通为运行状态，释放为停车状态，这样继电器损坏将失去保护功能，采用并联双继电器来提高可靠性。制动器释放制动控制线路，设置检测开关SA100和继电器YJ3。选择制动器制动时SA100检测开关为闭合，制动器打开时SA100检测开关为断开状态。这样线路就有一个自检功能，线路损坏，轿厢门就一直处于关门状态。

关门继电器KA83和开门继电器KA82为开关门指令继电器。如图示，在电梯运行中关门继电器KA83由YJ1、YJ2和YJ3控制，如果其中一只继电器处于运行不安全状态，关门继电器就合，发出关门指令，并将YJ1、YJ2和YJ3运行信号检测继电器的常闭触点串联在开门继电器回路中，如有不正常状态，不会发出开门指令。若发生制动器紧急制动时检测开关发生动作，YJ3吸合接通。

上述设计，只要电梯处于运行状态或制动器不能可靠释放制动器时，就会出持续关门指令，使门电机电气驱动系统持续地保持关门力。

3.2门机电气驱动电路

图2

为使调速性能更好和增加电阻功率，提高系统可靠性，对调速驱动线路进行改进。如图示，关门调速电阻和开门调门调速分开为独立工作，便于开关门速度的调整。并增加并联制动电阻RD84，既可提高门机动运行的平稳性，又可稍微降低减速电阻功耗。当电梯关好门时，减速行程开关SA832闭合，并联电阻很小，门电动机MD端电压很低。门电动机较小电流持续关门趋势。另一方面并联电阻较小，则对电动机制动作用较大，当掰动轿门使电动机反转，起到很好的制动作用。即是当直流电动机转速变化就产生反电动势变化，致端电压变化，因电阻小，则电流变化较大，就产生较大的转矩变化。电动机发热量小，不会产生过热，只是调速电阻发热较为明显，若电阻箱容积足够和有通风百叶窗，则是可靠的。

电气系统工作过程概括为：当电梯关好门起动运行，制动器控制回路接通，运行检测电器YJ1、YJ2合，控制器打开，行程开关SA100断开，继电器YJ3释放。于是运行检测继电器就控制关门继电器KA83闭合，使门机驱动系统驱动关门。由于此时处于关门二级减速区域，门电动机端电压较小，只有微弱电流持续，使轿门处于关门趋势。所以轿内乘客是不可能掰开轿门，保证了乘客的安全。

4.改造施工

按此技术设计改造了一台交流双速病床梯，其线路与图示相同。两台交流调速客梯，逻辑控制器为PC C器件，改装原理相同。

功能试验：电梯不运行，人为动作行程开关SA100，YJ3回路开路，轿门则持续关门。轿门关闭后，用手掰轿门，即有一股很强的反作用力，无法扒开一点缝隙。

电机的发热情况：经测试，利用16层16站的电梯，经过长达3小时的不间断频繁运行，实行频繁停站后，用红外线测温仪测量门电动机、电阻表面温度不高于60℃，由此说明电机的发热状况是正常的，是安全可靠的。

5.结束语

这套门机带电运行保护装置，可保证电梯在运行中，或制动器故障不能可靠制动的情况下，乘客无法掰开轿门。实现安全保护功能。采用双继电器并联和故障自检功能，可有效地防止因电气系统故障致保护功能失效而电梯继续运行的危险，提高了保护功能的可靠性。

【参考文献】

[1]陈家盛.电梯结构原理及安装维修.北京：机械工业出版社，2003：4-13.

[2]李秧耕，何乔治，何峰.电梯基本原理及安装维修全书.北京：机械工业出版社，2003：98-106.

[3]电梯制造与安装安全规范.GB7588—2003.

[4]特种设备安全监察条例.