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家用电梯电气控制系统的设计探讨王煜祥

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：王煜祥

[导读] 摘要：家用电梯作为一种新型的家用电器，在传统乘客电梯基础上更加亲近使用者，更加受到使用者的关注和爱护。

        (巨人通力电梯有限公司浙江湖州 313009)
        摘要：家用电梯作为一种新型的家用电器，在传统乘客电梯基础上更加亲近使用者，更加受到使用者的关注和爱护。与此同时会更加需要设计人员深入思考和设身处地的为其量身定制方案。随着家电物联化、智能化的深入发展，家用电梯也必然成为家电物联网中的一员，除了前述的远程一键救援通话以外，还可以增加远程手机呼梯，定时预约呼梯，语音控制呼梯等智能化功能，还可以与住宅大门、车库门等做联动控制。总之，个性化优化设计在家用电梯电气设计过程中随处可见，可以根据具体需求和实际相结合，发挥空间极大。
        关键词：家用电梯；电气系统；设计
        引言：家用电梯有别于其它电梯，乘员相对固定，场所较封闭，因此电梯设计时要充分考虑上述的因素与要求，但无论怎样设计，确保乘客及维保作业人员的安全是第一位的。文章针对家用电梯电气控制系统的设计工作提出了几点建议，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
        1.家用电梯特殊性
        目前，我国的家用电梯设计与制造所参照的标准是GB/T21739-2008《家用电梯制造与安装规范》。按照该标准规定，家用电梯的定义为：安装在私人住宅中，仅供单一家庭成员使用的电梯。它也可安装在非单一家庭使用的建筑物内，作为单一家庭进入其住所的工具，但是建筑物内的公众或其它居住者无法进入和使用。家用电梯的额定速度不应大于0.4m/s,对于无轿门的家用电梯额定速度宜不大于0.3m/s。轿厢提升高度不应超过12m。额定载重量不应大于400kg。根据特种设备安全技术规范中的规定，家用电梯并不在国家法定的监督检验和定期检验范围之内，由此可见，家用电梯在一定程度上可以被视为一件家用电器，其特殊性体现在以下方面。(1)家用电梯安装在私人住宅中，按照我国民用住宅供电情况，很难保证住宅按照公共建筑物那般提供380V三项交流电源，因此在设计之初首先要以民用电源为基础。(2)私人住宅中可供放置电气控制柜等箱体的位置并不多，且控制柜的外观很可能影响到整个住宅内部的美观，为了尽量节省空间给用户，控制柜必须体积小且美观。(3)家用电梯运行应当重点考虑静音，与公共场所不同的是私人住宅中人员较少且固定，噪声源少，如果由于电梯运行发出噪声给用户造成影响，将给使用者带来困扰。(4)由于家用电梯作为单一家庭进入其住所的工具，老人或者儿童单独乘坐家用电梯可能性大大增加，乘客对于家用电梯运行过程的稳定性和舒适感的要求更高。(5)家用电梯仅供单一家庭成员使用，人员意外被困电梯轿厢时家中无其他人的可能性很大，与公共场所人员较多且有专门的物业巡视人员相比这一点给乘客带来了较大风险。因此较少被困风险是家用电梯要解决的重要问题。(6)相较公共场所的乘客电梯，家用电梯的人机交互系统应当更多考虑适合居家环境，界面更加友好，操作更加简单，外观及安装等更接近家居。
        2.家用电梯电气控制系统优化设计分析
        2.1接触器噪音问题
        目前常规电梯控制柜中均使用交流或直流接触器，相比较而言直流接触器吸合和释放时噪声要比交流接触器小5～10dB左右，但由于家用电梯应用场所均比较安静，就算是采用直流接触器，仍能明显听到其动作声音，为此我们在设计家用电梯控制系统时均采用无接触器控制方案，杜绝接触器动作而引起的噪声问题。
        2.2停电问题
        停电情况在我们日常生活中会时常碰到，特别是在用电高峰期。电梯在运行过程中因为停电停在非平层区域，轿内人员将无法撤离轿厢。为此我们在电气设计时标配了停电应急疏散装置。家用电梯由于使用频率低，一般情况下设计使用寿命要比普通电梯要长的多，目前市场上通用的停电应急疏散装置采用铅酸电池，好一点的会使用锂电池，但这两种材料的电池使用寿命一般不会超过5年，而且家用电梯不像普通电梯一样配有设备专管员，电池失效往往缺少监控，就会发生当需要供电时却没电源的情况。为此我们专门为家用电梯开发了一款带超级电容的停电应急疏散装置，其核心超级电容具有循环使用、寿命长、充电速度快的特点，系统可读剩余电量，从而大大提高了使用的安全可靠性。

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        2.3制动器电气问题
        当制动器线圈损坏或卡阻时导致电梯无法启动，虽然此故障极少发生，我们在设计时也做了一定的考虑。在控制柜上设了一套电动送闸装置，当制动器发生故障时轿外人员可以通过此操作装置进行松闸救援。
        2.4一般性故障解救
        家用电梯由于使用场合特殊，有时所有家人可能都在电梯轿厢内，当电梯发生故障时外部救援人员无法进入室内进行解救。为此我们在轿厢内设置了自解困装置，当电梯发生一般性故障时，控制系统先进行内部逻辑判断，在确认信息后会语音提示轿内被困人员持续触发自解救装置屏蔽故障进行自救，我们设计时为安全考虑也设置了误触发及内部安全冗余计算和各语音提醒功能。
        2.5控制系统故障解救
        在普通电梯的使用过程中，发生如变频器损坏、控制主板等故障的概率虽然很低，但考虑家用电梯应用场所的特殊性，为此在家用电梯设计时我们也进行了考虑。我们考虑增设了一套故障应急疏散装置，当该装置检测到电梯控制系统失效，电梯外围部件正常情况下，应急疏散装置自动接管电梯运行至平层区域。
        2.6自动报警装置
        当故障发生后上述所有的措施无法使轿厢驱动至门区位置时，我们在电气设计中采用物联网技术，通过自动报警装置向乘员发出自解困失效的安抚语音信息，同时自动把电梯故障信息通过电梯物联网平台自动拔号给相关人员(依次为家人、电梯维保等人员)，轿内被困人员可以通过轿内对讲设置与相关人员进行实时双向通话[1]。
        2.7电梯作业安全问题
        家用电梯底坑和顶层空间极小，但维保作业必须要维保人员进入上述空间进行操作，如何保证作业人员的安全，防止轿厢意外移动对作业人员造成挤压伤害，这些问题需要我们思考。我们在设计时在底坑对重和轿厢侧设置了一套活动的支撑装置并配有电气安全开关，当电梯正常运行时支撑杆放于装置中，此时不影响电梯正常运行。维保人员进底坑作业时需把活动支撑杆装在轿厢缓冲器底部，此时安全开关断开，电梯停止运行。当维保人员进入轿顶作业时，必须先把活动支撑杆提前装在对重缓冲器底部，对应安全开关动作，此时只允许进行轿顶检修操作。
        2.8人机交互系统设计
        考虑到家用电梯厅门外也属于住宅内部，应当避免高亮度大尺寸显示器在外呼盒上应用，以减少其给住宅室内带来的光污染。厅外呼梯按钮不应按照公共场所那样设置上、下两个按钮，只设置一个既方便又美观。由于家用电梯层站较少，使用人员较少，还可以将目的层群控控制方式的部分功能引入家用电梯，在厅外安装目的层选层器，使得乘客在进入轿厢之前就选好要去的楼层，当乘客进入轿厢以后无需再选层，非常方便[2]。
        结论：
        简而言之，随着人们生活水平的不断提高,对家用电梯的需求也越加广泛。目前家用电梯经过多年发展已是一个比较成熟的产品，其技术方案也呈现出多样化。由于目前家用电梯的相关制造与安装规范是推荐性的标准，同时该产品也不像普通电梯一样受特检机构的强制监督检验，产品质量只能由用户自已直观判断。由于用户专业性不强，家用电梯的品质和安全性究竟如何，用户也无从知晓，在本文中，结合工作实践阐述在家用电梯电气设计过程中的一些思考。
        参考文献：
        [1]GB/T21739-2008,家用电梯制造与安装规范[S].
        [2]吴宇,单悦,张桂竹.别墅中家用电梯的设计与选型[J].中国电梯,2018,26(7),7-12.