建筑设备控制系统 第2篇 第6章电梯设备监控系统.ppt
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1、第六章第六章 电梯设备监控系统电梯设备监控系统第一节第一节 电梯设备基本知识电梯设备基本知识 随着经济建设的高速发展,各种建筑不断涌现,作为重要的运输或交通“代步”工具,电梯已得到了广泛的应用。广义的电梯包括垂直交通工具(电梯)和非垂直交通工具(即各种扶梯)两大类。传统意义上的电梯作为高层建筑内必备的垂直交通工具,包括各种客梯、货梯、观光梯等,已广泛应用于住宅、公共建筑以及其它需要固定式运输设备的场所。本章以传统电梯为重点,介绍智能建筑中电梯监控系统的组成及其功能。与电梯相比,扶梯无论在组成、结构、控制等方面都较为简单,不再赘述。一、电梯的结构及机械装置一、电梯的结构及机械装置一、电梯的结构图
2、2.6.2所示为常见的曳引式电梯,传统上,电梯结构分为机械和电气两大部分。(1)电梯的机械部分1)曳引系统曳引系统是电梯的驱动部分,由曳引机组、曳引轮、导向轮、曳引钢丝绳等组成,是电梯的主传动系统。如图2-6-1所示。图2-6-1 电梯曳引系统示意图 曳引机组位于电梯机房内,由曳引电动机、减速机构、电磁制动器等组成,主要作用是产生动力并传送,曳引电机通常采用适用于电梯拖动的三相交流异步电机;减速机构通常是蜗轮蜗杆减速器;电磁制动器采用断电型,电机得电时,制动器松闸;电机断电时,制动器立即抱闸,产生制动,使轿厢稳稳停留在指定位置。曳引轮是具有半圆形切口的绳槽轮,通常与曳引电机转子直接联接,牵引钢
3、丝绳整齐地排列在绳槽内,电机转动时,曳引轮随之转动,与钢丝绳之间产生的摩擦力带动井道内的轿厢、对重作垂直上下的相向运动。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重(或者两端固定在机房上),依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上,作用是保证两股向下的曳引钢丝绳之间的距离等于或接近轿厢、对重两悬挂中心之间的距离。2)导向系统 导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。图2-6-2 曳引式电梯结构示意图导轨固定在导轨架上,导轨架是承重导轨的组件,与井道壁联接。导靴安装在轿厢和对重架两侧,其靴衬或滚
4、轮与导轨工作面配合,强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。如图2-6-3所示。图2-6-3 导向系统结构示意图 3)门系统)门系统n n门系统由轿厢门、层门、自动开门机、联动机构、门锁及门安全装置等组成。轿厢门设在轿厢入口,由轿门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。层门,也称厅门。设在层站入口,由厅门扇、门导轨架、门靴(滑块)等组成。电梯门基本结构如图2-6-4所示。图2-6-4 电梯门基本结构示意图 n n自动开门机设在轿厢上,由小功率电机带动,具有快速、平稳开关门特点。根据开关门方式的不同,自动开门机有两扇中分式、两扇旁开式、交栅式之分。中分式门系统如图2-6-5所示。图2-6-5 中分式
5、门系统结构示意图 4)轿厢)轿厢n n轿厢是运送乘客或货物的载体,是电梯的重要组件之一。在曳引钢丝绳的作用下,沿敷设在电梯井道中的导轨作快速平稳的上、下垂直运动。n n轿厢由轿厢架和轿厢体组成,轿厢架是轿厢体的承重构架,由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶、轿厢门及其它附件组成,如图2.6.6所示。轿厢门供乘客或货物出入使用,门上装有联锁、联动机构和安全触板,正常情况下,只有当轿厢门、层门完全紧闭,轿厢才能上下运行;否则,轿厢立即停止,不得运行。安全触板的作用是在人或物碰触后,通过联锁触头,使门自动停止关闭并迅速打开。图2-6-6 轿厢结构示意图 5)重量平衡系统)
6、重量平衡系统n n 重量平衡系统,也称对重系统。由对重和重量补偿装置组成。如图2-6-7所示。对重由对重架和对重块组成,起平衡轿厢自重及载重作用,减轻曳引电机负荷。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。图2-6-7重量平衡系统示意图 6)机械安全保护系统)机械安全保护系统 电梯的机械安全保护系统有:超速保护装置;缓冲器及极限保护装置等。n n如图2-6-8所示。为防止电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因造成轿厢超速和坠落而设置。超速保护装置主要由限速器和安全钳构成。限速器由设在机房的限速器绳轮、底坑的张紧装置
7、及环绕在二者之间的限速器绳组成。安全钳由楔形铁、连杆、限位开关、绳握等组成。安装在轿厢架上,通过绳握与限速钢丝绳固定。当轿厢速度超过规定值时,绳轮带动的离心机构使夹绳装置动作,夹绳钳将钢丝绳牢牢夹住,使钢丝绳不能运动,而轿厢的继续运动使得钢丝绳拉动安全钳的连杆机构,一方面将楔形铁塞入导轨与导靴之间,靠楔形铁与导轨的摩擦力使轿厢减速,并最终制停在导轨上;另一方面,连杆的动作使得限位开关动作,切断电梯控制电路,防止了轿厢的坠落。图2-6-8 超速保护系统示意图 n n缓冲器安装在电梯底坑内,位于轿厢、对重的正下方。电梯由于控制失灵、曳引力不足或制动失灵等发生轿厢或对重蹲底时,缓冲器将吸收轿厢或对重
8、的动能,提供最后的保护,以保证人员和电梯结构的安全。如图2-6-9所示。图2-6-9 缓冲保护示意图 n n极限保护装置,又称端站保护装置。是为防止轿厢超越上下规定位置而设,由多个限位行程开关组成,它实际上是轿厢或对重冲顶或蹲底前的安全防护措施,如图2.6.10所示。图2-6-10 端站保护示意图(2)电梯的电气部分电梯的电气部分主要有曳引拖动及其控制和信号控制两部分。曳引拖动又称电力拖动,俗称主电路部分。其中曳引电机可以是直流电机,也可以是三相交流异步电机,电机不同,其机械特性不同,拖动方式也不同。配合使用的执行电器可以是接触器,也可以是晶闸管、大功率晶体管等电力电子器件。拖动控制电路,俗称
9、辅助电路。主要任务是:以速度给定曲线为依据,利用模拟或数字控制装置针对曳引电机的不同组成方式、不同的调速方式等构成开环或闭环控制系统,间接实现对电梯运行状态的控制;实现电梯可靠运行的各种安全保护、联锁联动及故障报警等;信号控制电路,又称电梯逻辑控制系统或电梯操纵系统。虽与拖动方式无直接关系,不同拖动方式的电梯,可以采用相同的信号控制电路,但该部分的控制性能决定着电梯操作自动化程度的高低。电梯的操纵方式不同(见分类),逻辑控制任务不完全一样。目前,电梯的电气控制有继电-接触、微机、可编程序控制器等多种组成方式,随着计算机技术、网络技术、通信技术、大规模集成电路技术的广泛普及,以微机、可编程序控制
10、器为主的电梯控制技术将成为电梯发展和应用的主流,特别是在智能建筑中,电梯作为建筑设备自动化系统中主要受控设备之一,多种受控信号都是通过计算机、智能控制器、网络进行传输,才使得智能建筑内,不同受理权限的相关人员,以不同方式了解电梯运行状态。显然,传统的继电-接触控制方式已不适应新技术发展需要,必将被全面淘汰出建筑市场。1)曳引拖动系统曳引拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置及调速装置等组成。曳引电机是电梯的动力源,根据电梯配置可采用交流电机或直流电机;供电系统为曳引电机提供电源的装置;速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号,一般采用测速发电机或速度脉冲发生器,与电机输出端相联;调速装
11、置对曳引电机实行调速控制。电梯调速装置与其拖动方式有着极密切地关系,因拖动电机的不同而不同。常用的交流电机有:单速鼠笼式异步电机、双速双绕组鼠笼式异步电机、双速双绕组线绕式异步电机,因此,常用的调速装置有电阻、电抗、变频器等;调速方法有变极调速、调压调速、变频变压调速三种。电梯用直流拖动方式有晶闸管供电拖动(SCR-D)和直流电动发电机组(F-D)拖动两种,以改变电动机端电压方法进行调速。其系统方框图如2-6-11所示。速度反馈 图2-6-11 曳引拖动系统框图 2)信号控制系统信号控制系统,也称电梯逻辑控制系统或电梯操纵系统。主要由由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,信
12、号控制系统的作用是对电梯运行实行监控操纵。操纵装置指乘用人员对电梯发出的控制指令的电气装置。包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱等;控制屏安装在机房中,由各类电气控制元件组成,是电梯实行电气控制的集中组件;位置显示是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站;选层器用于指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等;平层装置是指能产生电梯平层信号的传感器。常用的有:干簧管传感器、双稳态磁开关、光电开关、霍尔开关编码器等。选层器是为乘用人员选择楼层用的电气装置。其作用包括指示轿厢位置、选择楼层、楼层信号登记与消除、确认电梯运
13、行方向及发出电梯加、减速信号等。3)电气安全保护系统为保证电梯的安全可靠运行,通常,对电梯除在该设备的电气控制系统中采用一般的过载、零压等保护措施外,还设置了一些专用保护装置。它们是:机房内的电梯电源保护;曳引电机的短路及过载保护;供电电源的断相及错相保护;超载保护;接地保护;报警和救援装置、急停和检修运行装置、轿顶安全窗及安全窗开关等。2.电梯的分类根据用途的不同,不同建筑依其功能、建筑层高设置不同类型的电梯。目前电梯的主要分类方法如下:按用途可分为:货梯、客梯、客货混合梯、观光梯、专用梯等;按运行速度可分为:低速(1.00m/s)梯、中速(1.002.00m/s)梯、高速(2.00m/s)
14、梯、超高(5.00m/s)速等;按驱动方式可分为:交流电梯(又可根据拖动方式分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速)等、直流电梯(额定速度一般在2.00m/s以上)、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯、直线电机驱动的电梯等;按电梯有无司机可分为:有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯三类;按操纵控制方式可分为:手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯等;还有其它分类方法,如:可按有无机房分为有机房电梯与无机房电梯;可以按轿厢尺寸分为“小型”、“大型”或“超大型”电梯等。二、电梯的工作原理及运行二、电梯的工作原理及运行 1、电梯正常工作流程电
15、梯是属于要求频繁的正反转、调速范围较大、并能准确停车的拖动装置。尽管电梯种类很多,型式各异,用途不同,但基本的控制原理及运行流程没有本质的区别。轿厢在固定的支架内,作垂直方向的往返运动,行驶在始发站与终端站之间。它的定向启动,稳速运行,开、关门或换向等都是在得到前一工步完成的明确信号后自动执行。它在任意一层的主要工作流程如图2-6-12所示。一级减速二级减速平层停车图2-6-12 电梯运行流程2.电梯其它运行方式(1)检修运行 检修运行是电梯设备的常备功能之一,主要供设备维护人员在进行电梯维护时使用。检修时,需要电梯慢速行驶。通常,轿内操作箱设有只能由专业人员可开启的检修选择开关,轿顶设有检修
16、专用操作盒,检修时,扳动检修选择开关到“检修”位置,使电梯切换到检修运行状态,应实现的功能有:1 1、切断所有内选、外召、平层指令及控制环节;、切断所有内选、外召、平层指令及控制环节;2 2、检修运行下的电梯,其它重要保护措施均应、检修运行下的电梯,其它重要保护措施均应正常有效;正常有效;3 3、电梯开关门、上下行处于全手动操控,轿厢、电梯开关门、上下行处于全手动操控,轿厢上、下慢行,速度不超过上、下慢行,速度不超过0.63m/s0.63m/s;4 4、只能实现点动控制,即:无论按动上下慢行、只能实现点动控制,即:无论按动上下慢行或开关门按钮,一旦松开,运行部件立即停或开关门按钮,一旦松开,运
17、行部件立即停止,随点随动;止,随点随动;5 5、为保证轿顶检修人员安全,必须保证、为保证轿顶检修人员安全,必须保证“轿顶轿顶优先优先”功能。功能。(2)消防运行消防运行,是现代电梯所必须具备的一个功能。根据我国消防相关规定:一幢设有电梯设备的高层建筑中,至少有一台可供消防人员灭火时专用。为既保证设备利用率,又能在火灾发生时供消防人员专用,在电梯的控制系统设计中,必须考虑电梯具有火灾自动返基站功能,保证火灾时由消防人员专控操作,并在电梯基站(一层)层门附近设有带玻璃面罩的消防专用开关盒。通常情况下,一部正在使用中的电梯,当遇火警时,上行梯均应能从所在位置,就近平层,不停车直返基站(一层);下行梯
18、直返基站(一层),以便乘客疏散。同时,由消防人员击碎消防专用开关盒玻璃面罩,扳动开关,使电梯切换到消防运行状态。应实现的功能有:1、切除已登记的轿内、层外召唤指令;2、消防运行下的电梯,其它重要保护措施均应正常有效;3、电梯开关门处于手动操控,即:电梯关门(开)时,必须始终按下关(开)门按钮,在门完全关闭(打开)之前,一旦松开关门(开门)按钮,轿门自动打开(关闭),且所有光电保护、安全触板等都不起作用;4、电梯上、下行不应答外召信号,只响应轿内指令信号,且每次只响应一个,不能进行多指令登记。第二节第二节 电梯设备监控系统的电梯设备监控系统的原理及组成原理及组成 一、一、电梯的逻辑控制基本功能电
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