電梯是一種特殊的起重運輸設(shè)備,由轎廂及配重、拖動電機及減速傳動機械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成,如圖所示。轎廂是載人或裝貨的部位,配重是為了改變電梯電機負載的特性以提高電梯安全性能而設(shè)計的。由圖可見電梯的轎廂及配重分配在鋼絲繩的兩端,鋼絲繩跨掛在曳引輪上,曳引輪經(jīng)減速機構(gòu)由電動機拖動,形成轎廂的上下運動。
圖 電梯拖動系統(tǒng)示意圖
井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運行的通道,轎廂及配重都是在井道中運行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門,廳門頂部裝有樓層指示燈,用于指示電梯的運行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒,用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面1 m左右的墻壁上,基站與頂站的呼梯盒上只有一個按鈕,中間層站的呼梯盒上有上呼和下呼兩個按鈕,按鈕下帶有呼梯記憶燈?;镜暮籼莺猩线€設(shè)有鑰匙開關(guān),供司機開關(guān)電梯。為了實現(xiàn)轎廂的正常運行及準確停車,井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的頂部和底部設(shè)有沖頂及蹲底的緩沖設(shè)備。
轎廂中設(shè)有自動門機,用來完成電梯的開門及關(guān)門任務。電梯門分廳門及轎門,當電梯??磕硨訒r,此層的廳門在轎門的帶動下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱箱也安裝在轎廂內(nèi),供司機及乘客發(fā)布動作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕(帶內(nèi)選指示記憶燈),上下行啟動按鈕(帶上下行指示記憶燈),開關(guān)門按鈕,急停按鈕,風扇、照明、樓層指示燈的控制開關(guān),電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)(選擇電梯是自動運行、司機狀態(tài)下運行,還是檢修狀態(tài)等)。
電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標。電梯的安全設(shè)備有:安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)等。安全窗位于轎廂的頂部,供緊急情況下疏散乘客,當安全窗打開時,電梯不準運行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機械裝置,用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測電梯運行速度的裝置,當電梯超速運行時,限速器動作,帶動安全鉗使電梯停止運行。極限開關(guān)、強迫換速開關(guān)是電梯位置安全裝置,當電梯運行至上下極限位置時仍不停車,上下限開關(guān)動作,發(fā)出停車信號。若仍不能停車,可壓下上下強迫停車開關(guān),強制電梯停止運行。若還不能停車,將通過機械裝置帶動極限開關(guān)切斷曳引電機電源,以達到停車的目的,避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故。
電梯的安全運行有以下主要控制要求。
1.電梯位置的確定與顯示
轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置,因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標志的電梯位置。但這還不夠,電梯的運行還需要更加準確的電梯位置信號,以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)如磁感應器提供,當轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應器時,發(fā)出位置信號,并啟動樓層指示。
2.轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號
司機及乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層,此為內(nèi)選信號。按鈕按下后,該信號應被記憶并使相應的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號,此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈,這些保持信號在要求得到滿足時應能自動消號。
3.電梯自動運行時的信號響應
電梯自動運行時應根據(jù)內(nèi)選及外喚信號,決定電梯的運行方向及在哪些站點停站。一般情況下,電梯按先上后下的原則安排運送乘客的次序,而且規(guī)定在運行方向確定之后,不響應中途的反向呼喚要求,直到到達本方向的最遠站點才開始返程。
4.轎廂的啟動與運行
轎廂在運行方向確定且轎廂門已關(guān)好時啟動運行,運行的初始階段是加速運行階段,其后是穩(wěn)定運行階段。
5.轎廂的平層與停車
轎廂運行后需確定在哪一層站停車,平層即是指停車時,轎廂的底與門廳“地平面”應相平齊,一般有具體的平層誤差規(guī)定,如平層時兩平面相差不得超過5 mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始,先是減速,再是制動,以滿足平層的準確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號由平層感應器發(fā)出。
6.安全保護
電梯的安全保護很多,如前邊提到的沖頂與蹲底,斷鋼絲繩,轎廂內(nèi)人員的跌落、逃生等保護,還有消防運行等多項。
除了控制要求以外,電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設(shè)備及拖動控制方式。電梯的提升機構(gòu)——齒輪曳引機主要由驅(qū)動電動機、電磁制動器(也稱電磁抱閘)、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動電機可以是直流電動機也可以是交流電動機。為了滿足電梯運行過程中速度變化的要求,在應用變頻器前,電梯交流拖動多使用多繞組變速電機。變頻器誕生以來,已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動。采用變速電機時,電機的正反向運轉(zhuǎn)使用接觸器換相,啟動調(diào)速采取改變電機繞組及切換電機繞組中所串電阻來實現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時,電機換向及變速都通過變頻器控制端子來實現(xiàn)。在這兩種拖動方式中,電磁抱閘都是很重要的,它是電機制動的主要設(shè)備,抱閘要求有足夠的制動力,一般在通電時打開,斷電時閘死。
電梯還有一些高層次的性能指標,如電機加減速曲線控制及高準確度的平層控制要求等。前者涉及電梯運行過程中的加速度大小,關(guān)系到乘客的舒適感;后者涉及乘客數(shù)量變化對準確平層的影響。
總之,電梯的控制是比較復雜的,在計算機誕生以前,在電梯使用繼電接觸器控制的時代,很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯,而現(xiàn)在,可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。隨著plc應用技術(shù)的不斷發(fā)展,它已經(jīng)成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。