电梯电气安全回路故障检测方法综述

黄永坚　梁敏健　广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519000

电梯电气安全回路故障检测方法综述

黄永坚梁敏健广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519000

近年，因电气安全装置被短接，电气安全回路故障等原因造成的电梯安全事故多发。因此，如何通过检测手段来及早发现电气安全回路中的隐患，从根源上防止此类事故已成为电梯行业的一个重要课题。本文针对现有的几种电气安全回路检测方法进行一一介绍，并介绍了一种新的安全回路故障检测方法。

电梯；电气安全回路；故障检测

0 引言

按照GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》3.14条的定义，电气安全回路即是串联所有电气安全装置的回路。常见的电气安全装置包括安全钳电气安全装置、限速器电气安全装置、上行超速保护电气安全装置、上极限电气安全装置、限速器张紧轮断绳电气安全装置、底坑急停、盘车手轮电气安全装置、轿门触点以及厅门触点等。当电气安全装置为保证安全而动作时，安全继电器即失电释放，电梯驱动主机停止运转，制动器的电源也被切断，从而使电梯立即停止运行，起到保护作用。

根据《质检总局关于2015年全国特种设备安全状况情况的通报》中的数据显示，2015年全年发生在电梯使用环节的事故共38起，安装、改造、修理维保环节20起。事故原因中，安全附件或保护装置失灵等设备原因就有39起。因此，如何通过检测手段及早发现电气安全回路中的隐患，从根源上防止此类事故已成为电梯行业的一个重要课题。本文针对现有的几种电气安全回路检测方法进行一一介绍。

1 安全回路故障的检测方法

1.1通过安装门锁保护装置判断回路状态

江苏蒙哥马利电梯有限公司的一个发明专利通过对厅门电气安全回路进行了改进，在相邻两个门锁开关之间串联一个由三极管、电容、电阻、继电器和整流电路等组成的门锁保护装置，电路图如图1所示。此门锁保护装置采用电位差比较法，当层门关闭，层门门锁开关接通后，工作电压UAC进入安全装置，在三极管TD形成基极电流Ib，发射极e接地，从而形成回路，当三极管饱和，集电极b和发射极导通，发光二极管HL点亮，继电器J线圈工作，继电器J触点接通，门锁回路导通，电梯正常运行。当门锁回路对地短路或者断路时，厅门电气安全回路和接地线的地位接近，三极管不能工作，继电器断开，二极管HL灭，厅门电气安全回路断开，电梯不能运行。因此就可以通过观察二极管是否点亮，定位厅门电气安全回路的故障位置。

1.2通过测量安全回路的电压/电阻判断回路状态

发明专利《一种电梯门联锁电路/安全电路故障检测装置及方法》通过测量电气安全回路各个部分电压值的大小，判断各电气安全装置是否被短接，并通过光敏传感器检测门联锁电路电气触点的拉弧的次数、强度和发生的概率判断厅门锁触点的工作状态，并预测厅门锁触点发生故障的可能性。检测装置通过在电气安全回路中安装电压测量器，分别测量安全电路、厅门锁回路，轿门锁回路的电压值，并通过比较得出电气安全回路是否被短接。示意图如图2所示，若UAB＜UAD＜UAC，则门联锁回路和安全电路均未被短接，而当UAB=UAD＜UAC，则可以判断厅门锁回路被短接，控制器报警。同理，通过测量安全电路、厅门锁回路，轿门锁回路的电阻值，同样可以判断电气安全回路是否被短接。但是无论是通过测量安全回路电压还是安全回路电阻，此种方法的缺点在于只能判断厅门锁回路、轿门锁回路等是否被整体短接，而无法具体判断是哪一层的门锁或者哪一个安全电气装置被短接。通过在厅门电气触点对面，轿门门头上安装一个光敏传感器，对层门触点的拉弧现象进行检测并计数，并以此作为依据判断层门触点的状态。当层门触点在短时间内发生多次拉弧现象，说明层门门锁故障概率比较高，控制器报警，具体的报警阈值，由实际情况而定。

图 1　门锁保护装置电路图

图 2　 故障检测装置示意图

广州永日电梯有限公司一个实用新型专利通过在每层的厅门门锁开关触点两端分别连接一条采样导线，采样导线连接到检测转换板，并通过每层的电梯召唤板将采集到的电压信号传输到电梯控制器，原理如图3所示。电梯控制器通过判断每层厅门锁开关触点前后电压信号和电梯运行状态的逻辑关系，判断厅门门锁触点是否被短接。例如，电梯达到m层，并打开层门，m层门锁采样导线其中一点对地电压低于安全回路电压的30%，电梯控制系统判断此层门锁开关断开，门锁开关没有被短接；假如m层或m层以下的楼层的采样导线对地电压均高于安全回路电压的80%，判断m层的门锁开关没有断开，门锁开关被短接或者发生对地短路，控制器报警。此种方法只适用于厅门电气安全回路。

图 3　 检测装置原理图

图4　短路障碍时的波形

2 一种用脉冲反射法对安全回路进行检测的方法介绍

脉冲反射法，最早用于长途通讯电缆线路故障的检测，原理是向电缆注入一脉冲电压，该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点时（如断线点、对地短路点等），脉冲产生反射，反射脉冲被仪器记录下来。发射脉冲与反射脉冲的时间差Δt，对应脉冲在测量点与阻抗不匹配点往返一次的时间，如知道脉冲在电缆中的波速度V，则阻抗不匹配点的距离可由 L=V×Δt/2计算。通过识别反射脉冲极性，可以判定障碍性质。运用脉冲反射法可以对电梯安全回路的断路和对地短接故障进行检测。

脉冲反射法靠波形来反映检测情况，正确理解波形是使用脉冲反射法的关键。在断路故障点脉冲发生全反射，反射脉冲与发送脉冲极性相同。波形上第一个障碍点反射脉冲之后, 还有若干个间距相等的反射脉冲，这是因为脉冲在测量端与障碍点之间多次来回反射的结果。由于脉冲在电缆中传输存在损耗, 脉冲幅值逐渐减小，并且波头上升变得愈来愈缓慢，如图4所示。在对地短路故障点脉冲产生全反射，反射脉冲与发送脉冲极性相反，波形上第一个障碍点反射脉冲之后续脉冲极性出现一正一负的交替变化，这是由于脉冲在故障点反射系数为-1, 而在测量端反射为正的结果，如图5所示。

3 结束语

以上谈到的几种电梯电气安全回路故障检测方法都存在实用性不强的缺点，因此并有没能在电梯行业中大批量使用。鉴于电梯电气安全回路导致的事故多发，因此很有必要开发一种实用的，具有通用性的电气安全回路故障方法。

[1] 江苏蒙哥马利电梯有限公司．一种电梯门锁回路安全保护装置：中国，CN201410385739.9 [P]．2016-06-22．

[2] 黄一宸．一种电梯门联锁电路/安全电路故障检测装置及方法：中国，CN201510815577.2[P]．2015-11-23．

[3] 黄一宸．一种电梯门联锁电路/安全电路故障检测装置及方法：中国，CN201510813097.2[P]．2015-11-23．

[4]广州永日电梯有限公司．一种检测电梯层门门锁回路被短接的检测装置：中国： CN201520289283.6[P]．2015-08-26．

[5] 李宁慰．电梯的安全回路及其改进设想[J]．《建筑安全》，2002，8：40-41．

[6] 黄海华．提高电梯门回路和安全回路安全性能的探讨[J]．《中国科技信息》，2013，12：133-134．

[7] 赖晓峰．电力电缆故障测距方法的研究[J]．《广东电力》，2007，20（6）：11-15．

黄永坚，1989，男，硕士研究生，助理工程师，机电特种设备检验与检测。

本文系广东省质量技术监督局科技项目《电梯安全回路短接检测装置的研发》研究成果之一（项目号：2015CT01）