电梯电气故障诊断分析及查找方法研究

林捷晖

（上海三菱电梯有限公司云南分公司，昆明 650011）

电梯是通过机房、井道、层站安装在建筑物，垂直运输人和货的与建筑物紧密联系的机电一体化设备，是机械、电气、电子高度一体化的产品，由机械系统和电气系统2 部分组成[1]。电梯长时间处于通电运行状态，电气控制系统的结构非常复杂，既有高电压器件、又有电子元器件，电气部件安装在机房、井道、底坑、轿厢、层站、厅门和轿门等地方，可能发生的故障点非常多且分散。在发生电梯故障时，如何及时查找电气故障点，缩短故障处理时间，提高工作人员效率，需要根据各电气部件性能特点，采用各种故障诊断方法，分系统、分层次地开展故障诊断查找工作。研究如何诊断和查找电梯电气故障的方法[2]，指导从业技术人员做好维护和修理工作，为减少电梯安全事故，保障电梯平稳运行提供有力的技术支撑。本文对电梯常见电气故障进行诊断分析，研究故障查找方法。

1 电梯电气控制系统简介

电梯的电气控制系统通过逻辑控制来响应轿厢内按钮指令和层站按钮信号，合理高效地控制电梯的启动、运行、减速制动、平层停站、开门过程并控制各项功能的动作。电梯电气系统的技术水平和稳定性决定了电梯运行性能的好坏，是安全运行的基本保障，主要分为6 部分：一是开关门控制，控制电梯开门关门动作及速度；二是方向控制，按照轿箱内的目的层信号和层站上下行召唤信号控制运行方向；三是启动加速控制，根据额定速度控制电梯启动加速到平稳运行的过程；四是制动减速控制，根据速度和运行目的楼层位置控制电梯减速制动停车；五是主驱动控制，直接控制曳引机的启动、加速、运行、制动、减速、停车，对电梯的运行舒适度起决定作用；六是安全保护控制，主要由主安全回路系统、门安全系统、电气保护安全系统组成。主安全回路主要由限速器开关、限位开关、张紧轮开关、缓冲器开关、安全窗开关、检修开关和急停按钮等串联组成[3]。门安全部件主要由轿门锁、轿门位置开关、层门锁和层门位置开关等组成。电气保护安全部件主要由缺相保护、短路保护、曳引机过载保护等组成。由于原理复杂，构成的部件多，接线方式复杂，容易发生故障。在发生电气系统故障时如何高效查找到故障点，技术人员需要掌握诊断查找故障的方法。

2 电梯电气控制系统故障常见类型及诊断分析

2.1 电力驱动系统故障

电梯运行全过程主要分启动运行、额定速度运行和减速停车运行3 个阶段。在目前最常用的交流变压变频调速系统中，主要由整流回路、充电回路、逆变回路、再生回路、基极驱动回路和电流检测回路等部分组成。当电梯慢车无法运行时，若安全回路、门联锁回路正常，则可对拖动系统各部分进行检测，若发现电容电压过高或过低、IGBT 模块被击穿、再生模块R2 与E1 端子间被击穿、再生电阻阻值远远小于正常值及电流互感器反馈电压值异常等情况，就可判断为电力拖动系统故障。在处理此类故障时要注意充电电容上的剩余电量，不能正常放电时，电容电压会高达直流320 V，若操作失误，则可能造成其他设备的二次损坏，甚至造成人员伤害。

2.2 控制屏中的接触器、继电器等元件损坏导致的故障

由于继电器和接触器伴随每次电梯的启停而频繁动作，电梯运行数年后，因较大电流冲击或电弧烧蚀时，容易造成电机线圈烧坏，导致整个回路无法动作。继电器和接触器的触点在长期的高频率动作工况下，大电流和动作电弧会对触点产生烧蚀后导致触点粘连而短路；长期使用后触点会沾附灰尘、油泥等，如果没有及时清理会导致断路，触点的弹簧片老化不能及时复位也会造成断路。电梯相应的电气回路长时间处于非正常的断路或接通状态会导致电梯失控，造成电梯误动作，极易引发电梯事故。

2.3 门系统电气故障

门系统主要包括自动开关门机构、门入口保护装置、门联锁回路。只有轿门门锁和全部厅门门联锁接通，门锁继电器动作后电梯才能运行。当门联锁回路断路时，常采用短接门联锁的方法，先区分是轿门联锁还是厅门联锁故障，若是厅门联锁故障，还需逐层检查每层厅门联锁是否动作到位、触点是否接触良好。在修复门锁故障后，必须第一时间拆除门锁短接线，才能正常使用电梯。当电梯门出现非正常开关故障时，可能是安全触板线接触不良、光幕未对准或本身损坏、门机的开关门限位动作异常等。据统计，80%以上的电梯故障和70%以上的电梯事故是门系统造成的[4]。及时修复电梯门系统故障，对保障电梯的稳定运行非常重要。

2.4 电气安全回路故障

电梯的电气安全回路主要由安装在机房、轿厢、厅门及井道内的电气开关组成，只有全部安全开关接通时，安全继电器才会动作，控制屏内的安全回路指示灯点亮，电梯才能运行。当控制屏内的安全回路指示灯熄灭时，可判定是电气安全回路故障，即电气安全回路中的一个或几个电气开关断开或损坏[5]。需要采用合适的方法，逐段逐步排查电气安全回路，找出安全回路的故障点。

2.5 电磁干扰引起的故障

电梯电气系统中遇到的电磁干扰主要是控制屏内驱动系统产生的高压高频电磁波对微机控制印板和电子信号的影响，导致电梯不能正常工作。例如，旋转编码器信号线受到变频器高次谐波干扰，会出现电梯运行中轿厢上下抖动、平层时轿厢内外偏差较大，甚至出现溜梯现象。需要给主机编码器信号线加屏蔽网，再外加金属软管，且金属软管可靠接地，才能有效抗干扰。控制屏内的通信线走线要规范，在维修时要注意，不能靠近高压高频回路和动力线，以防止高频杂波干扰通信线路而导致微机瞬间死机而使电梯急停的故障[6]。

2.6 电梯特殊功能误动作故障

当电梯的附加功能误动作时，也会造成电梯故障。如，消防控制中心误动作使电梯处于消防返回状态，就是电梯在首层开着门但不能登记指令的故障现象；称量装置误动作，就会出现乘客较少时就报超载的现象；电梯轿门光幕保护误动作，就会导致电梯不关门的故障；电梯的地震感应装置误动作，会导致电梯在最近楼层停靠后开门，不能再运行。

3 电梯电气故障排查的常用方法

电梯电气系统结构复杂，发生故障时要迅速排除故障，维修人员必须掌握电气控制系统的工作原理及动作流程逻辑关系，了解各电器组件、继电器、接触器及其触点的作用、安装位置及它们之间的相互关系。在排查故障时，必须先全面细致地了解故障现象，采用有效的故障排查措施和方法，迅速判定电梯故障的准确原因，尽快找到发生故障的电气部件，及时解决故障，保障电梯正常运行。

3.1 电梯故障检测前的4 项准备工作

当电梯发生电气故障时，维修人员需要具备以电气知识为基础的高效的工作方法。到达现场后，可以通过4个步骤做好故障检测前的准备工作。在完成下述准备工作后，可初步判断造成这种故障的原因可能在哪个部分。

3.1.1 首先是问

询问现场人员故障发生时的详细情况，重点在过程顺序、异常现象，询问电梯管理人员该台电梯在发生故障前一段时间修理调整以及更换零部件的情况[7]。

3.1.2 其次是看

仔细观察该故障的表象及过程、查看控制屏内的各种信号指示是否正确，部件动作是否正常和部件是否已有明显烧毁、撞坏、断裂等现象。

3.1.3 再次是听

仔细听电梯运行过程中曳引机、导向轮、轿厢和钢丝绳等是否有异常声响，接触器、制动器、开关门、终端减速开关动作时是否有异常声响[8]。

3.1.4 最后是闻

闻一闻机房控制屏、主机、轿顶站和轿厢照明等是否有异常气味。

3.2 电梯电气故障排查的4 个原则

3.2.1 “先慢车，再快车”

为保证设备和人身安全，电梯检修试运行时，慢车运行正常后才可以试运行快车[9]，在试车时人员不能进入电梯，这是电梯作为特种设备在维修时必须确保的安全准则。

3.2.2 “先外部，再内部”

根据统计，控制屏内线路的故障率要远远低于机房其他线路、井道线路、轿厢线路的故障率。因此，在检查线路故障时，要先检查机房外的线路：井道内电缆、电梯随行电缆、轿顶电缆和层站电缆等；再检查机房内线路：机房配电箱、机房电缆和主机电路及其他外围设备电路；最后再检查控制屏内的线路。

3.2.3 “先安全回路，再其他电气回路”

出现电梯故障时，应先检查并排除安全回路的故障，安全回路能正常工作，才能有效保障维修人员的安全，再继续排查其他电气控制环节。

3.2.4 “先主电路，再控制回路”

当电梯出现停梯或急停故障时，首先检查供电的三相电源、进入控制屏的主电路、控制屏到电动机的电路是否正常。若主电路正常，再根据故障情况详细检查控制回路[5]，如：驱动回路、电流检测回路、速度反馈回路、充电回路、门机控制回路和称重测量回路等。

3.3 电梯电气故障的8 种排查方法

3.3.1 故障代码排查法

现在的电梯大多数都采用微机控制系统，在控制屏面板上操作开关按键就能够看到电梯的故障代码。故障代码可分存储代码和不存储代码，还可分大故障代码和分类小故障代码。不存储故障代码在断电复位后就不再显示，而存储故障代码在断电复位后仍能显示。大故障代码可提示安全回路故障、终端开关故障和主回路欠电压故障、主回路过电压故障、无法启动、抱闸故障和门锁故障等大分类的故障范围，从大故障代码进一步查看分类小故障代码，可提示大致的故障点。但在实际应用中也不能完全依赖故障代码提示，要综合各种方法才能快速准确地找到故障点和故障部件。

3.3.2 维修计算机跟踪法

各电梯厂家根据自己的产品开发了专用的维修计算机，专业技术人员可利用维修计算机与电梯上的通讯接口相接，运行维修计算机中的专业程序，一方面可查阅该台电梯的故障记录和故障代码，另一方面可检查电梯内部运行程序的每一个工作环节，可实时监测跟踪各电气部件、开关和触点的动作状态、动作距离。在检修瞬时出现的故障但又没有反映故障代码时，例如触点接触不良瞬间断开后又闭合的瞬时自复位故障，使用维修计算机跟踪电梯动作程序是最直接的办法。

3.3.3 运行逻辑排查法

各种型号的电梯有各种形式的控制和驱动方式，存在一定差异，但它们运行的逻辑过程基本上是一样的。电梯每一次运行都是按照派梯、定向、选层、关门、启动、加速、定速运行、减速、到站预报、停止、平层和开门的全过程运行逻辑顺序，当电梯发生故障时，维修人员根据逻辑过程来考虑究竟在哪一个环节上出现问题，大致判断故障产生的位置。

3.3.4 电压测量对比法

可在通电状态下用万用表电压档测量各个电子电气元器件两端的电压，与正常运行的电梯的相应元器件的电压进行对比是否符合规定值，若不符合规定值就可判断该电气回路存在故障，再进一步判断是何原因引起电压变化的，是电源不良、电路短路、电路断路、还是电气元件损坏引起的。

3.3.5 静态电阻测量法

在未通电的情况下测量电气元件的阻值，如电器元件本身的阻值、电子元件正反向的阻值、电子电器元件对地的阻值、电动机线圈阻值、接触器线圈阻值和接触器触电阻值等。连接电器元件的线路或开关，电阻值不是无穷大就是零；电子元件都是由一个PN 结构成的，它的正反向电阻是不同的；不同的电器元件的阻值也是不同的。因此，根据测量出的阻值是否符合规定值便可以判断电子电器元件的好坏[10]。

3.3.6 短接部件法

当维修人员初步判断是某处开关或触点电路不通导致电梯故障时，可以用短接线把该处开关或电路临时短接，短接后电梯能运行就证明被短接部分就是故障发生点。要特别注意的是，短接法虽然简便易行，但存在较大的危险性，此方法常用于查找安全回路中出现的断路问题，短接安全开关后电梯可以运行，此时安全开关的安全保护功能是失效的[3]，维修人员必须先更换能正常动作的安全开关，确保短接线已拆除才能恢复电梯正常运行，不允许用短接线临时代替开关或触点而使用电梯。

3.3.7 断开部件法

当电梯出现没有指令却能够动作的故障时，就可以采用断路法来排除故障[5]。例如，电梯在无人使用时总是在中间某个楼层和基站之间反复运行，可以把这一楼层召唤按钮拆下，如果电梯不再反复运行就说明拆下的召唤按钮有故障。若电梯停在基站不能运行，可以把消防开关拆除，如果电梯恢复正常运行，就说明是消防开关故障。

3.3.8 元器件代换法

在初步判断出故障电器元件或故障印刷电路板后，可采用新的或确认无故障的电器元件或印刷电路板代换，如果电梯恢复正常运行则说明被代换的原件有故障，如果故障还未排除则要继续排查。当维修人员积累了丰富的经验，掌握了常见故障中易出现故障的元器件和印板时发现，在现场维修时代换法是最快速恢复电梯正常运行的办法。

4 结束语

电梯是我们生产生活中极其重要的交通工具，保证电梯的安全可靠运行就是保障人民群众的生命财产安全。电梯电气控制系统是电梯的重要组成部分，在使用中发生故障会严重影响人们的正常生活甚至危及生命财产安全。这就要求维修人员既要有丰富的实践经验、又要有扎实的理论知识，这样才能在电梯出现故障时快速诊断查找到故障点，提高维修速度，提高安全运行的服务水平。针对电梯经常出现的故障，开展电梯电气控制系统故障诊断和查找方法的研究，科学有效地查找电气控制系统故障点，为电梯安全平稳运行提供有利保障[2]。随着物联网技术的发展，通过电梯远程监控系统分析电梯的运行和故障数据[11]，由智能化系统向现场技术人员指导故障诊断查找的方法，提升电梯电气控制系统故障诊断和查找的效率，是将来电梯技术的发展方向。