电梯控制技术第1章

第一章绪论一、电梯的作用及发展趋势在现代社会和经济活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电气或其它的控制方式可以将乘客或货物安全、合理、有效地运送到不同的楼层。基于这些优点，在建筑业特别是高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期。电梯的存在，使得每幢大型高楼都可以成为一座立体的城市。在纽约的前世界贸易中心大楼中，除每天有5万人上班外，还有8万人次的来访和旅游，通过250台电梯和75台自动扶梯的设置与正常运行，才使得合理调运人员、充分发挥大楼的功能成为现实。08年8月30日,高达492米共101层的上海环球金融中心正式宣布落成启用。上海环球金融中心是建筑顶面最高和人可到达最高的建筑，创下了多项世界之最。在85层建有“世界最高的游泳池”，在79-93层建“世界最高档次的酒店”，在93层设置“世界最高的中餐厅”，94层的观光大厅和100层、距地面474米处建造的“观光天阁”，是欣赏上海都市全景的最佳观光景点。世界最高的空中走廊世界最高观光设施中建有55米长的悬空观光长廊，游客踩在玻璃上可直接俯瞰景色“上海环球金融中心”的6部电梯中，有2部是世界最大的双层轿厢电梯，它的运行楼层为地下1、2层到地上95层的观光厅，最高速度为480m/分，载重3,600kg(1,800kg×2)，定员48人(24人×2)；另外4部双层轿厢电梯的运行楼层分别为地上1层到28层、地上2层到29层的办公楼层，最高速度为360m/分，载重4,000kg(2,000kg×2)，定员52人(26人×2)。20世纪初，美国出现了曳引式电梯，其结构见图1-2。从图中可见，钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端与轿厢连接，而另一端与对重连接，随曳引轮的转动，靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力，使轿厢与对重做一升一降的相反运动，显然，钢丝绳不用缠绕，因此钢丝绳的长度和股数均不受限制，当然轿厢的载重量以及提升的高度就得到了提高，从而满足了人们对电梯的使用需求。因此，近一百年来，曳引式电梯一直受到重视，并发展沿用至今。曳引式电梯示意图在之后的几十年里，电梯的自动平层控制系统以及通过变换电动机极数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功，1933年，世界上第一台运行速度为6m/s的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯。随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，使电梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制与开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。进入20世纪80年代，通过控制电动机定子供电电压与频率调整电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（VVVF）调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。1993年，日本生产了12.5m/s的世界最高速交流变压变频调速电梯，结束了直流电梯独占高速电梯领域的历史。电梯发展到今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到了全面发展时期。据电梯行业信息介绍，目前国际上电梯的新技术应用包括以下几方面：1、全数字识别乘客技术（所有乘客进入电梯前进行识别，其中包括眼球识别、指纹识别）。2、数字智能型安全控制技术（通过乘客识别系统或者IC卡以及数码监控设备，拒绝外来人员进入）。3、第四代无机房电梯技术（速度可以达到2.0M/S以上，最高可以使用在30层以上）。4、双向安全保护技术（双向安全钳、双向限速器，在欧洲必须使用，中国正在被普遍使用）。5、快速安装技术（改变过去的电梯安装方法，能够快速组装）。6、节能技术（采用节能技术，使电梯更节约能源）。7、数字监控技术（完全采用计算机进行电梯监控与控制）。8、无线远程控制及报警装置（当电梯产生故障时，电梯可以通过无线装置给手机发送故障信息，并通过手机发送信号对电梯进行简单控制。）。乘电梯去太空这一设想是前苏联科学家在1985年提出来的，后来一些科学家相继提出了各种解决方案。2000年，美国国家宇航局(NASA)描述了建造太空电梯的概念，这需要极细的碳纤维制成的缆绳并能延伸到地球赤道上方3.5万km。为使这条缆绳突破地心引力的影响，太空中的另一端必须与一个质量巨大的天体相连。这一天体向外太空旋转的力量与地心引力抗衡，将使缆绳紧绷，允许电磁轿厢在缆绳中心的隧道穿行。普通人乘电梯登上太空这个梦想未来将实现。二、电梯的分类根据国家标准GB/T7024—1997《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》，电梯的定义为：服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。由于建筑物的用途不同，客、货流量也不同，故需配置各种类型的电因此各个国家对电梯的分类也采用不同方法。根据我国的行业习惯，大致归纳如下：按速度分类1．低速电梯（也称丙梯）电梯运行的额定速度在1m/s以下，如0.5m/s、0.75m/s，常用于10层以下的建筑物。2．快速电梯（也称乙梯）电梯运行的额定速度在1m/s—2m/s之间，如1.5m/s、1.75m/s，常用于10层以上的建筑物内。3．高速电梯（也称甲梯）运行的额定速度在≥2m/s，如2m/s、2.5m/s，3m/s，常用于16层以上的建筑物内。4．超高速电梯电梯运行的额定速度超过5m/s，甚至更高。常用于楼高超过100m的建筑物内。（二）按用途分类1．乘客电梯为运送乘客而设计的电梯，主要用于宾馆、饭店、办公大楼及高层住宅,在安全设施、运行舒适、轿厢通风及装饰等方面要求较高。通常分有司机/无司机操作两种。2．住宅电梯供住宅楼使用，主要运送乘客，也可运送家用物件或其他生活物件。多为有司机操作3．观光电梯观光侧轿厢壁透明，装饰豪华、活泼，运行于大厅中央或高层大楼的外墙上，供游客、乘客观光的电梯。4．载货电梯为运送货物而设计的电梯，轿厢的有效面积和载重量较大,因装卸人员常常需要随梯上下，故要求安全性好，结构牢固。）5．客货电梯主要用于运送乘客，但也可运送货物。它与乘客电梯的区别主要在于轿厢内部的装饰结构有所不同。6．医用（病床）电梯7．杂物（服务）电梯8．汽车电梯a）车辆电梯（b）立体车库9．自动扶梯与地面成30゜—35゜的倾斜角，在一定方向上以较慢的速度连续运行，多用于机场、车站、商场、多功能大厦中10．自动人行道在一定的水平或倾斜方向上连续运行11．其他。如：在施工现场运送施工材料及施工人员的建筑施工梯；在发生火灾时，用于运送乘客、消防人员及消防器材的消防梯；供特殊工作环境下使用的特殊梯，如防爆、耐热、防腐等；用于运送矿井内的人员及货物的矿井梯；为地下火车站和山坡站倾斜安装的集观光和运输为一体的斜运梯；能将地下机库中几十吨甚至上百吨的飞机，垂直提升到机场跑道上的运机梯以及随着高层建筑的发展变化所出现的用于维护高层楼宇的吊篮设备。图1-3乘客电梯图1-4住宅电梯图1-5观光电梯图1-6载货电梯图1-7医用电梯图1-8杂物电梯图1-9车辆电梯（a）车辆电梯（b）立体车库图1-10自动扶梯图1-11自动人行道图1-12用于维护高层楼宇的吊篮设备（三）按拖动方式分类1．交流电梯用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、双速、三速电梯,交流调速电梯，交流调压调速电梯以及性能优越、安全可靠、速度可与直流电梯媲美的交流调频调压调速电梯。2.直流电梯用直流电动机作为驱动力的电梯。根据有无减速箱，分为有齿与无齿直流电梯。此类电梯的速度较快，一般在2m／s以上。3.液压电梯靠液压传动的原理，利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯,梯速一般为1m／s以下。4.齿轮齿条电梯采用电动机—齿轮传动机构，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，由电动机带动齿轮旋转完成轿厢的升降运动的电梯。5．直线电机驱动的电梯用直线电机作为动力源，是目前具有最新驱动方式的电梯。（四）按有无司机分类1．有司机电梯2．无司机电梯3．有/无司机电梯（五）按控制方式分类1．手柄操纵控制电梯由电梯司机在桥厢内控制操纵箱手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。此类控制多用于货梯，目前使用较少。2．按钮控制电梯3．信号控制电梯它是一种自动控制程度较高的电梯。除具有自动平层、自动开门功能外，还具有轿厢命令登记、层站召唤登记、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。司机只要将需停站的层楼按钮逐一按下，再按下启动按钮，电梯就自动关门运行，直到预先登记的指令全部执行完毕。在运行中，电梯能被符合运行方向的层站召唤信号截停。采用这种控制方式的常为有司机客梯或客货两用梯。4．集选控制电梯它是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯。与信号控制的区别在于能实现无司机操纵。其主要特点是：把轿厢内选层信号和各层外呼信号集合起来，自动决定上、下运行方向，顺序应答。这类电梯在轿厢上设有称重装置，以免电梯超载。轿门上设有保护装置，以防乘客出入轿厢时被轧伤。集选控制又分为双向集选和单向集选。双向集选控制的电梯，无论在上行或下行时，对层站的召唤按钮指令全部应答。而单向集选控制的电梯，只能应答层站单一方向（上或下）的召唤信号。5．并联控制电梯2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身具有集选功能（见图1-14）。当两台电梯并联工作时，一台电梯停在基站称基梯，另一台电梯完成任务后，就停在最后停靠的层楼作为自由梯。基梯可优先供进入大楼的乘客服务，而自由梯准备接受基站以上出现的任何指令而运行。当基梯离开基站向上运行时，自由梯便自动下降到基站替补。当各楼层（基站除外）有要梯信号时，自由梯前往，并应答顺向要梯信号；当要梯信号与自由梯行进方向相反时，则按优化程序由离要梯层最近的一台电梯去应答完成。基梯和自由梯不是固定不变的，而是根据运行的实际情况随之确定。6．群控电梯是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯（见图1-15）。可分为：（1）梯群程序控制控制系统按照客流状态编制程序，按程序集中调度和控制。比如，将一天中的客流量情况分为若干种状态，即：上行高峰状态，下行高峰状态，平衡状态，上行较下行大的状态，下行较上行大的状态，空闲状态等。电梯在工作中，根据当时的客流情况、轿厢的载重量、层站的召唤频繁程度以及运行一周的时间间隔等，自动选择或人工变换控制程序。如在上行高峰期，对电梯实行下行直驶控制等。（2）梯群智能控制智能控制电梯有数据的采集、交换、存贮功能，还可进行分析、筛选和报告，并能显示出所有电梯的运行状态。计算机通过专用程序可分析电梯的工作效率、评价服务水平，并根据当前的客流情况，自动选择最佳的运行控制程序。7．微机控制电梯随着计算机技术的发展与应用，用微机作为交流调速控制系统的调速装置，可使传统的调速系统中的有触点器件减少，可靠性大大提高，同时利用微机较强的逻辑、算术功能，可方便解决电梯调速中的舒适感问题。若把微机用于信号处理，便可取代传统的继电器逻辑控制电路。（六）按曳引机结构分类1．有齿曳引机电梯曳引机有减速器，用于交、直流电梯。2．无齿曳引机电梯曳引机没有减速器，由曳引机直接带动曳引轮转动，用于直流电梯。（七）其它分类方式按轿厢尺寸的大小分类时，经常使用“小型”、“超大型”等词来描述电梯。按机房位置不同可分为：机房位于井道顶部的上置式电梯；机房位于井道底部或底部旁侧的下置式电梯。近些年还出现了小机房电梯和无机房电梯。图1-16小机房电梯图1-17无机房电梯三、电梯型号的编制方法1．电梯型号编制规定1986年我国颁布的JJ45-1986《电梯、液压梯产品型号编制方法》中，对电梯型号的编制方法作了如下规定:电梯、液压梯产品的型号由其类、组、型、主参数