电梯电气系统故障监测与诊断

李晓宁（福建省特种设备检验研究院，福建福州，350008）

电梯电气系统故障监测与诊断

李晓宁
（福建省特种设备检验研究院，福建福州，350008）

电梯电气系统故障监测与诊断是监测电气系统运行中的状态并结合诊断对象的历史状态来定量识别设备电气系统及其零部件性能的技术。实验中，利用电能质量监测分析仪监测电梯电气系统状态，检测电压信号突变、中断、频率偏移、三相不平衡等故障信号，从而判断电梯制动功能失效、不平层、不关门走梯、超速、蹲底、冲顶等故障原因，避免困人、撞击、剪切、坠落等人身伤害事故。

电梯；电气系统；安全；故障监测

0 引言

电梯电气系统故障监测与诊断技术研究是监测设备电气系统运行中的状态信息，对所测信号进行处理和分析，结合诊断对象的历史状态来定量识别设备电气系统及其零部件的状态，并预知有关异常、故障，从而确定必要对策的技术[1]。以往为了避免设备故障对生产带来影响，一般采用定期维修方式，其缺点是无法避免“过剩维修”，同时也无法完全避免设备故障发生。随着设备监测、诊断技术的发展，电梯电气系统故障监测与诊断技术不断得到尝试应用[2]。

电梯交付使用后，经过长期运转，质量必定会下降，轻则影响电梯的乘坐舒适性，重则影响电梯运行的可靠性与安全性。而电梯电气控制系统的故障时有发生，是技术人员检验、监测与诊断的难点。

1 电梯电气系统故障监测与诊断

电梯电气系统故障通常由于电压信号突变、中断、频率偏移、三相不平衡等原因，引起制动功能失效、电梯不平层、不关门走梯、超速、蹲底、冲顶等故障现象导致困人、撞击、剪切、坠落等人身伤害事故[3-4]。

电能质量监测分析仪是一种能用于监测电梯运行状态的仪表，它能实时监测装置的输入电压、输入电流、频率、有功功率、无功功率等电能质量的基本参数，而且能对曳引电梯外部供电系统的三相电压不平衡、电压异常波动、谐波和闪变等电能质量指标进行分析，实现对电梯电能质量的实时监测从而为电梯故障分析提供强有力的支持。仪器的多通道测量有助于快速辨认故障发生时候相关信号的关系，以便准确定位故障来源。

根据标准GB/T10058-2009《电梯技术条件》整机可靠性检验为起制动运行2000次中失效（故障）次数不应超过5次[5]。用电梯操作服务器设置连续运行2000次试验，试验中用电能质量监测分析仪（型号：日本日置HIOKI的PW3198）对电梯进行运行故障监测，试验仪器现场接线如图1所示。仪器同时监测外网电压、电梯安全回路电压、层门回路电压和轿门回路电压等信号。

图1 电能质量监测分析仪现场接线图

电梯2000次运行故障监测中，监测到的故障表现形式如下：

（1）具有高压峰值的电压剧烈变化，导致电梯停止运行，电压波形如图2所示。

图 2 具有高压峰值的电压剧烈变化

在电梯控制柜计时器计数到101次时，此时电梯故障表现为电梯出现死机现象，电梯停在21层，所有外部操作按键均无反应，但楼层信号显示系统均正常。在排查故障时，电源断电等待一会儿后再重新接通电源，电梯就能恢复正常工作。通过故障现象分析，初步判断故障原因为电网的浪涌电压导致电梯控制系统出现信号混乱或是控制系统进入保护状态。

（2）电梯安全回路电压瞬间中断导致电梯停止运行，电压波形如图3所示。

图 3 安全回路电压瞬间中断

在电梯加载运行到80%额定载荷，控制柜计时器计数到667次时，此时电梯故障表现为电梯停止运行且楼层信号显示系统均不能工作。经检测外部电网正常，查明安全控制回路的熔体烧断导致接触损坏引起电梯停止运行。更换了熔体后电压恢复正常，电梯就恢复正常工作。

（3）仪器监测到某时刻电梯安全回路电压频率偏移，电压波形如图4所示。

图 4 安全回路电压频率偏移

在电梯在运行至1001次时，电梯额定载荷运行，此时电源与负荷的突然不平衡导致系统电压频率偏移，但未引起电梯故障。

（4）曳引电梯层门回路出现谐波如图5所示，导致电梯运行有异常声响。

在电梯计时器计数到1320次时，此时故障表现为电梯不能正常开门层导致运行停止。电能质量监测分析仪通道1监测的电梯门回路电压与电流均出现高次谐波，根据波形分析谐波电压值为147.33V，电压的谐波量引起层门回路电压异常导致无法正常运行。经检测外部电网谐波电流的流入，造成电梯电子元件过热异常声响或振动声；停滞数秒后，电梯正常运行工作。

图 5 层门回路谐波

2 结语

在电梯电气系统故障监测与诊断中，利用电能质量监测分析仪监测电梯电气系统故障，可以有效监测到电压信号突变、中断、频率偏移、三相不平衡等信号，正确判断电梯制动功能失效、不平层、不关门走梯、超速、蹲底、冲顶等故障原因，避免困人、撞击、剪切、坠落等人身伤害事故，证实该方法可靠有效。

[1]郑良田. 浅谈电梯电气故障原因及检修方法[J].中国机械, 2014(11):177-178.

[2]许春义. 电梯电气系统故障分析与检测[J].价值工程, 2012, 31(9):43-44.

[3]陈登峰．电梯控制技术[M]北京：机械工业出版社,2013．3-8 [4]陈家盛．电梯结构原理及安装维修[M]北京：机械工业出版社，2006．

[5]魏大海, 张立山. 浅谈电梯电气故障及检测[J].数字化用户, 2013(19).

The elevator electrical system fault monitoring and diagnosis

Li Xiaoning
（FuJian Special Equipment Inspection and Research Institute,Fuzhou Fujian,350008）

The fault monitoring and diagnosis of elevator electrical system is a technology to monitor the state of electrical system operation and combine with the historical state of diagnostic object to quantitatively identify the performance of electrical system and its parts. In the experiment, the power quality monitoring analyzer is used to monitor the state of the elevator electrical system, detect the fault signal of the voltage signal mutation, interruption, frequency offset, three-phase unbalance and so on, so as to judge the elevator brake function failure, uneven layer, unclosed ladder walking, speeding, squatting, diving header and other causes of failure, to avoid trapped, impact, cut, crashed and other personal injury accident

elevator; electrical system; safety; fault monitoring

福建省质监局科技项目（FJQI2016027）。

李晓宁，工程师，主要从事电梯安全技术研究