电梯自动控制技术电梯概述

1.1电梯的定义与分类•1.1.1电梯的定义•电梯是动力驱动，利用沿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。对重轿厢上海金茂大厦，88层，420.5m，建筑面积28.9万m2。金茂大厦共有79台电梯，观光高速电梯一次可乘35人，速度为9.1米/S，由下到上只要45秒。上海环球金融中心，共101层、高492米的，中国大陆第一高。91台直梯中采用了39台双层轿箱式电梯，有世界最快双层轿箱式电梯，最快梯速达10米/秒，从地下1层到95层只需1分钟左右。台北101大楼，高508米，全球最高，2004年9月投入使用。大楼装设电梯61台，自动扶梯50台。列入吉尼斯世界纪录的最快速电梯，有两部，供观景台使用，其最高速率可达16.8米/s，相当于时速60公里，从1楼到89楼的室内观景台，只需39秒。它是世界最长行程的室内电梯。电梯的发展简史1765年、瓦特发明蒸汽机1831年、法拉第发明了发电机。1835年、英国的一家工厂安装使用了一台蒸汽机拖动的升降机械。1845年、英国“汤姆逊”制作了一台水压式升降机（液压电梯的雏形）1880年、德国最早出现用电力拖动的升降级。1889年、美国奥的斯电梯公司生产了第一台电梯，直流电机与蜗杆传动直接连接、通过卷筒升降的电梯，速度0.5m/s，也被称为鼓轮式电梯。•涡轮蜗杆示意图1900年、第一台扶梯试制成功。1903年、奥的斯改进驱动形式，曳引轮式电梯。1915年、电梯自动平层系统设计成功。1933年、出现6m/s以上的高速电梯。1949年、出现了群控电梯（纽约联合国大厦）。1953年、第一台自动人行道试制成功。1955年、小型计算机（电子真空管）控制电梯。1962年、8m/s超高速电梯投入市场。1963年、无触点半导体逻辑控制电梯试制成功。1967年、可控硅应用于电梯。1971年、集成电路被用于电梯。1972年、数控电梯出现。1976年、微机开始用于电梯。1984年、日本推出VVVF（VariableVoltageandVariableFrequency，可变电压、变频率)电梯。1989年、第一台直线电动机电梯出现，它取消了电梯机房、对电梯的传统技术作了强大改进，电梯又进入一个新领域。1.1电梯的定义与分类•1、按用途分类–乘客电梯–载货电梯–客货两用电梯–病床电梯–杂物电梯–消防电梯–船用电梯–观光电梯–汽车用电梯–自动扶梯和自动人行道楼梯升降座椅•2、按电梯额定速度分类–低速电梯电梯的额定运行速度v1m/s。–快速电梯电梯的额定运行速度1m/s≤v2m/s。–高速电梯电梯的额定运行速度2m/s≤v≤4m/s。–超高速电梯电梯的额定运行速度v4m/s。•3、按拖动方式分类–直流电梯–交流电梯–液压电梯•4、按驱动方式分类–曳引驱动–强制驱动–齿轮齿条驱动–链轮链条驱动•5、按控制方式分类•信号控制:即有司机电梯。•集选控制:即自动控制，能实现无司机操作。•并联控制:两台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站召唤按钮，进行高效率运行。•梯群程序控制即群控:用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯，共用厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制。•梯群智能控制:由电脑根据客流情况，自动选择最佳运行控制方式。•6、按机房的位置分类–机房上置式现在常用的形式。–机房下置式此种方式用的较少。–机房侧置式如液压电梯，控制机房放在距离电梯井道50m以内的任何地方。–无机房电梯无需建造普通意义上的机房。将机房与机械部件融为一体，安装在电梯井道的上方导轨上。电梯的命名类组型□□□□△／△□□□产品类别拖动方式额定载重控制类型产品品种改型代号额定速度□——字母符号△——数字符号1.2电梯基本结构电梯的4大空间层站轿厢机房井道电梯八大系统功能表系统功能曳引系统输出、传递动力，驱动电梯运行导向系统限制轿厢、对重的活动门系统进出口，关门运行，到站开门轿厢运送乘客或货物重量平衡系统平衡轿厢重量，补偿钢丝绳重量电力拖动系统提供动力，速度控制电气控制系统操纵和控制安全保护系统保证安全，防止事故发生•1.2.1电梯机房–电梯机房一般设置在电梯井道顶部。虽然乘客看不到它，但它和人的心脏一样重要，电梯的运行全靠它。•重点介绍如下几种设备：–曳引机–控制柜–限速器•1.曳引机–电动机–制动器–减速器–曳引轮–导向轮–底座电动机制动器减速器曳引轮导向轮底座•(1)电动机–电梯的动力来源。–适用于电梯系统的电动机应具有断续周期性工作，频繁起动、正反向运转、较大的启动力矩、较硬的机械特性、较小的起动电流等特性。–电动机有交流电动机，也有直流电动机•(2)制动器电梯曳引机中最重要的安全装置，它能使运行的电梯轿厢和对重在断电后立即停止运行，并在任何停车位置定位不动。–一般都采用常闭式双瓦块型直流电磁制动器。–由制动电磁铁、闸轮、闸瓦、制动弹簧等组成。–图示为两种形式的制动器。对于电梯用制动器的要求：P4。•(3)减速器–作用是降低曳引机输出转速、增加输出转矩。–通常为蜗轮蜗杆减速器。对于电梯用减速器运行有以下要求：P5.减速箱的蜗杆减速箱的蜗轮电梯曳引轮和导向轮•(4)曳引轮–曳引轮安装在曳引机主轴上，由曳引电动机通过减速器带动旋转。–电梯动力的传递由曳引钢丝绳与曳引轮绳槽的摩擦力来实现。电梯曳引轮和导向轮•(5)导向轮–为了防止轿厢和对重之间距离太小，产生碰撞，设置了导向轮。–用来调整轿厢与对重的相对位置。电梯曳引轮和导向轮•对于曳引轮和导向轮设置要求–曳引轮和导向轮外侧面上应涂成黄色，以起警示作用：注意旋转部件。–曳引轮上设置防护装置，以避免人身伤害；钢丝绳脱离绳槽；异物进入绳与绳槽之间。•(6)底座–是连接电动机、制动器、减速箱的机座，由铸铁或型钢与钢板焊接在一起。–曳引机各部件均安装在底座上，便于整体运输、安装和调整。•2.松闸扳手和盘车手轮•为防止突然停电，轿厢停在两层之间，乘客无法走出轿厢，而人为操纵轿厢就近停靠的设备盘车手轮松闸扳手曳引电机制动器曳引轮盘车手轮松闸手柄•3.曳引钢丝绳P7•曳引钢丝绳由钢丝、绳股和绳芯组成；•钢丝是钢丝绳基本强度单元，要求有很高的韧性和强度；•质量据韧性高低，即耐弯次数多少，分特级、I级II级；•电梯采用特级钢丝。•4.控制柜–控制柜安装在曳引机旁边，是电梯的电气装置和信号控制中心。5.限速器限速器是一种限制轿厢或对重速度的装置，通常安装在机房或井道顶部。限速器装置由限速器、钢丝绳和张紧装置组成。钢丝绳绕过限速器和张紧装置形成一封闭的环路后，固定在轿厢架上梁安全钳的绳头拉手上。电梯轿厢的上、下垂直运动转化为限速器的旋转运动。•限速器工作原理：–轿厢运行时，在额定速度范围内，限速器的限速钢丝绳带动限速轮转动。当轿厢速度达到限速器动作值时（一般为额定速度的115%以上)，限速器发出信号切断回路电源，使电动机失电、制动器动作，且限速器以机械方式操纵安全钳动作，将轿厢制停在导轨上。导轨、导靴和导轨架A）甩块式B）甩球式C）凸轮式限速器结构示意图A）甩块式B）甩球式C）凸轮式限速器•1.2.2电梯井道•电梯井道是以井道底坑的底、井道壁和顶为界限的，包括以下设备：–导轨–导靴–缓冲器–随行电缆–限速器张紧装置滚轮导靴弹性导靴•1.导轨-安装在井道壁上，类似火车铁轨•2.导靴p9-安装在轿厢和对重上，导靴的凹面要与导轨的凸面配合–固定式–弹性式–滚轮式•3.缓冲器–电梯安全保护系统中最后一道保护装置。（1）缓冲器种类及适用范围–缓冲器分为弹簧和液压缓冲器两类。弹簧缓冲器又叫蓄能型缓冲器，以弹簧的形变来吸收轿厢或对重产生的动能的缓冲器。液压缓冲器又叫耗能型缓冲器，以油作为介质吸收轿厢或对重产生的动能的缓冲器。–弹簧缓冲器只能用于额定速度小于或等于1m/s的电梯。液压缓冲器适用于任何额定速度的电梯。•（2）缓冲冲程–对缓冲器设置要求：弹簧缓冲器的缓冲冲程为200～350mm；液压缓冲器的缓冲冲程为150～400mm。–（3）工作冲程–液压缓冲器工作行程是液压缓冲器柱塞端面受压后所移动的垂直距离。–弹簧缓冲器工作行程是弹簧受压后变形的垂直距离。A）弹簧式B）液压式缓冲器•4.电梯随行电缆–轿厢内外所有电气开关、照明、信号控制线等都要与机房控制柜连接，所有这些信号的信息传输都需要通过电梯随行电缆。•5.限速器张紧装置–限速器张紧装置是能使限速器钢丝绳始终保持张紧状态的装置。–它由张紧轮、配重、防断绳电气安全开关等组成。•6.隔磁板（隔板）–安装在电梯井道内每个层站平层区域内，用来检测电梯到达的位置，起平层作用。•7.对重装置–对重装置可以使曳引绳与曳引轮槽之间产生摩擦力，从而使轿厢重量与有效载荷的重量保持平衡，这样可以在电梯运行时，降低电梯曳引机的输出功率。–由对重架、对重导靴、对重块、对重定位铁、底部碰撞板和绳头板等组成。如图1-17所示。–对重重量=轿厢净重+（0.4～0.45）×额定载重量8.端站保护开关强迫减速开关端站限位开关终端极限开关保证电梯的安全运行，在井道中设有终端超越保护装置。这是一组防止电梯超越下端站或上端站的行程开关，能在轿厢或对重撞底、冲顶之前，通过轿厢打板直接触碰这些开关来切断控制电路或总电源，在电磁制动器的制动抱闸作用下，迫使电梯停止运行。（1）.强迫换速开关防止电梯失控时造成冲顶或撞底的第一道防线。它由上、下两个开关组成，装在井道的顶部和底部。轿厢已到达顶层或底层而不能减速停车时，装在轿厢上的打板就会随轿厢的运行面与强迫减速开关的碰轮相接触，使开关内的接点发出指令信号，迫使电梯停驶。（2）.终端限位开关防止电梯冲顶或撞底的第二道防线。如果强迫换速开关没起作用，电梯继续越出底层或顶层位置，则下限位开关或上限位开关动作，迫使电梯停止运行。此时，若有上面或下面层站召唤，电梯仍能上行或下行。（3）.终端极限开关防止撞底或冲顶的最后保护装置便是终端极限开关。当电梯最后经过终端极限开关并使其动作时，便切断电梯总电源，但保留照明电源，通过电磁制动器使电梯停止运行。此时电梯不能再启动。限位开关限位开关限位开关•1.2.3电梯轿厢部分•1.轿厢–轿厢是电梯中装载乘客或货物的金属结构体。它由轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶、轿门等几部分组成。轿厢结构框图2.自动开门机自动开门机装在轿顶靠近轿门处。由电动机通过减速装置带动曲柄摇杆机构去开、关轿门，再由轿门门刀插入层门滚轮内，带动厅门与轿门同时打开。轿门是主动门，层门是被动门。自动开门机曲柄摇杆机构减速装置门电动机轿门门刀及安装位置轿门门刀门刀，用钢板制成，因其形状似刀，称门刀。门刀用螺栓紧固在轿门上，位置要保证在每一层站，均能准确插入门锁的两个滚轮之间。自动单侧开门机门机案例：双臂式中分门开门机以直流电动机为动力，电动机不带减速箱，而以两级V带传动减速，以第二级的大皮带轮作为曲柄轮。当曲柄轮逆时针转动180度时，左右摇杆同时推动左右门扇，完成一次开门行程后。曲柄轮再顺时针转动180度，就能使左右门扇同时合拢,完成一次关门行程。3.安全钳安全钳是与限速器配套使用的超速保护装置。轿厢或对重超速运行时，限速器操纵安全钳，利用自锁夹紧原理，以机械动作将电梯轿厢紧急制停并夹持在导轨上，为电梯运行提供安全保证。安全钳安装在轿厢架两侧的下梁或上梁处；由制停机构(钳块和钳座等)和操纵机构（连杆和钳块拉杆系统）组成。限速器绳与安全钳的驱动连杆相连。正常时，限速器绳拉力小于连杆弹簧作用力，安全钳不动作，钳块与导轨面保持2～4mm间隙。限速器动作后，限速器绳被夹持不动，但轿厢继续下行，牵动安全钳拉杆系统，将钳块上提，使其与导轨接触，依靠自锁夹紧作用夹住导轨，将轿厢强行制停在导轨上。安全钳上的电气开关同时动作，切断电梯控制电路。轿厢制停，只要慢速上提轿厢，安全钳装置可松开复位。限速器与安全钳系统原理轴测图限速器与安全钳系统原理立面图限速器与安全钳连杆系统图限速器—安全钳联动系统A）瞬时式安全钳B）渐进式安全钳A）瞬时式安全钳B）渐进式安全钳•4.平层感应装置–平层感应装置安装在