可变速电梯控制系统的设计

可变速电梯控制系统的设计

欧阳永贤

辛格林电梯（中国）有限公司

摘要：伴随着建筑市场的不断发展，高层建筑数量无论是规模还是数量都在不断增大，因此，电梯对于人们日常生活的作用越来越大，为了有效提升电梯的安全性，就要利用先进的技术完善电梯管理，确保安全防护系统能发挥其实际价值。本文分析了可变速电梯控制系统工作原理，并对具体设计方案展开了讨论，仅供参考。

关键词：可变速电梯；控制系统；工作原理；设计方案

一、可变速电梯控制系统工作原理

在电梯运行的过程中，电梯轿厢电力驱动系统要结合最大荷载参数进行设计，并且利用曳引处理的方式完成钢丝绳和曳引轮的控制，借助两者的摩擦力就能拖动电梯轿厢完成井道内的上下运行。具体结构见图1：

图1：可变速电梯控制系统示意图

因为拖动负荷参数的大小和实际荷载之间关系不大，因此，其荷载数值和轿厢以及对重要求更加明确，因此，一般电梯都会标注额定荷载参数，确保轿厢空载以及满载时曳引机实际的负荷处于最大数值，而在半载时对应的曳引机负荷数值最小。多数电梯除了高峰期基本都处于不饱和工况，这就使得曳引机的输出功率在固定的许可范围内，能有效实现电梯的常规化驱动，主要是借助电梯轻载运行中曳引机设计余量保证电梯的实际运行速率。基于此，可变速电梯控制系统能提高轻载过程中电梯的运行效果和速度，打造更加完整的运行流程，也能一定程度上减少乘客的等待时间。

除此之外，在可变速电梯控制系统运行的过程中，结合系统承重装置数据以及电梯实时性运行状态完成速度的控制能在保护系统运行效果的基础上，打造更加完整的安全监管流程。借助变频器就能依据载重要点和保护系统综合处理模式，就能对曳引机进行速度监督。

二、可变速电梯控制系统设计方案

为了提升可变速电梯控制系统的应用管理效果，就要对系统设计要点进行分析，积极整合流程和管理要点，保证设计系统中采集模块、速度控制模块以及系统保护模块等较为关键，要结合应用要点设置限速开关，从而践行标准化管理要求。

（一）系统设计

1.信号采集模块

在可变速电梯控制系统中，借助荷载检测实现对应的管理工作，保证系统的安全性和可靠性，完善信号模块应用管理体系。在信号采集模块中主要采集的是电梯运行过程中的电流数值、载重数值、轿厢位置数值以及曳引机和变频器温升数值等，确保可变速电梯控制系统的运行速度能借助载重参数进行调节和分析。为了提升自检工作的合理性和规范化水平，就要对称重装置予以高要求管理，发挥自检和双称重互检搭配的优势，一定程度上提高应用管理的可靠性[1]。

另外，为了更好地对轿厢位置和速度进行约束控制，就要利用绝对式传感器完整监控操作，并且应用磁开关+磁条处理的方式完成数据的汇总分析。编码器为了对曳引机转速进行数据采集和分析，而对应的温升数值则由热敏电阻进行收集和判定，发挥互感器监控的价值，打造更加系统化的信号采集模块体系。

2.速度控制模块

在可变速电梯控制系统中，为了保证其运行的稳定性和安全性，就要设计速度控制模块，确保能对相应的指令进行合理性的约束和管理。速度控制模块的设计要结合载重数值完成计算，减少系统运算量的基础上，集中加快响应效率，保证能对荷载-速度曲线进行针对性控制和处理。结合曳引机电梯运行的原理可知，在电梯轿厢处于空载或者是满载状态时，电梯轿厢本身就会按照低速运行模式运行，而在轿厢处于半载状态时，轿厢就会按照高速运行模式运行，因此，为了维持曳引机输出功率的一致性，就要保证速度控制符合其运行要求。

例如，电梯双速运行（图2），载荷数值为25%到75%，此时轿厢呈现出高速运行状态，其余维持低速，依据双速速度曲线的要求，要对系统信号采集数据进行判定后，有效维持轿厢呈现出适宜速度。

图2：双速运行曲线示意图

3.系统保护模块

为了全面提升对轿厢应用速度和运行质量的控制效果，就要对速度提升可能造成的温升以及撞击问题予以考量，保证安全防护系统处理的合理性和控制的科学性。在系统运行出现故障后，要启动保护模块，并且将速度强制调节限制在低速范围内，从而维护其运行实效性。

一级防护措施中，主要是对高速运行的工况进行合理性的控制和管理，针对出现的异常情况要进行限制性低速运行处理，提高控制模式的合理性。一方面，建立过温保护，主要是对变频器和曳引机进行一定温度范围的限制，确保温度降低到规定范围内才能恢复正常的运行。另一方面，要对其进行过流保护，在运行过程过载时完成强制性降速处理。除此之外，荷速失配保护以及数据异常保护等都是较为常见的保护机制。

二级防护措施中，主要是对现有的低速运行工况进行安全管理和维护，基础性管理要点和常规曳引机电梯安全保护流程相似[2]。

4.输出模块

在输出模块设置的过程中，要结合输出速度曲线指令完成相应参数的归纳和总结，确保模式切换指令以及故障信息富集处理工作都能按照标准化要求有序开展，真正提高管理模式的综合价值。最关键的是，速度曲线能对变频器控制运行速度予以控制，而模式切换就能对系统运行状态完成判定。

5.安全部件校核

主要校核要集中在安全载重、运行速度以及提升高度方面，并且保证相应参数都能被约束在规定的范围内。见图3：

图3：主要校核点示意图

其中，B点设置为v1，100%荷载，此时为轿厢低速运行状态下的校核点；A点设置为v2，75%的荷载，此时为轿厢高速运行状态下的校核点；C点设置为v2，100%荷载，此时为最可能出现故障工况状态下的校核点。

（二）升速设计

在可变速电梯控制系统设计工作开展过程中，为了保证应用的合理性，就要建立对应的速度提升设计方案，以求能全面简化可变速电梯运行时效性分析模式。本文以某电梯公司驱动系统为例，在维持原有驱动系统的基础上进行控制模块的更换处理，进行可变速控制调节。具体参数如下：

1）电梯速为1.5m/s；

2）曳引机转速为136r/min、额定频率为22.67Hz、额定电压为275V、额定功率为9.83kW；

3）额定扭矩为690Nm、最大不平衡扭矩为654Nm；

4）曳引轮半径为0.21m。

第一，合理性对变速范围进行计算分析，传统电梯一般采取的都是VVVF调速体系，能有效实现频率和电压的同时性调节处理，以保证相应数值能达到磁通恒定的状态，在进行升级的过程中，为了维持曳引机磁通数值不变，就要对输出电流和扭矩进行控制，依据完成计算可知电压和电机转速，轿厢的梯速极限数值为1.96m/s[3]。

第二，要对变速荷载进行估算分析，结合曳引机输出功率要求按照额定功率完成变速荷载的计算和分析，确保提速后相应数值和运行要求都能在标准数值范围内，约束电梯重载载重和轻载载重的相应数值

结束语

总而言之，在可变速电梯控制系统设计工作开展的过程中，要依据设计要求和运行环境落实标准化管理模式，并且提升设计方案的合理性，将信号采集模块、速度控制模块以及安全防护模块等作为研究重点，充分利用现有电梯运行方案，升级对应控制流程，确保可变速电梯控制系统运行的安全性，减少用户搭乘以及等候的时间，发挥电梯的应用价值。

参考文献

[1]陶元芳，叶青林，高有山等.配重可调的节能电梯设计方案介绍[J].机械设计与制造，2017（10）：78-80，84.

[2]洪尉尉.动平衡节能型电梯对重系统研究[J].科技创新与应用，2018（2）：173-174，176.

[3]杨满堂.电梯定期检验常见问题的分析与与解决对策[J].商品与质量，2016（51）：154-155.