淺談廈門電梯停電應急裝置

一、停電應急救援裝置的結構原理

停電應急救援裝置按結構原理的不同，可分為以下兩大類：

(一) 專用的電梯停電應急救援裝置

它與電梯控制柜獨立，當電梯正常電源失電時，該裝置將電梯的控制權全部接管過去，控制轎廂運行到最近的平層位置并開門使乘客安全撤離。

這類停電應急救援裝置一般是成套的產品，整套裝置安裝在一個柜體內，其通用性較好，可與大部分的電梯控制柜匹配，對于電梯整梯生產企業來說，只要整套購買回來，安裝在電梯控制柜旁邊，處理好同控制柜的接口的接線即可，電梯生產企業的技術人員并不需要花太多的精力深入了解該裝置的內部構造，而且，大部分停電應急裝置的生產企業都提供安裝調試服務，因此，這類產品很受中小型電梯生產企業及工程企業的歡迎，在國內使用得最早也最廣泛。現在國內有不少專業生產此類停電應急救援裝置的企業，如佛山合潤、上海穩上、順德佳順、番禺環宇等。

這種停電應急救援裝置由控制電路及蓄電池兩部分組成，其中控制電路一般由檢測控制回路、充電回路、逆變回路組成。檢測控制回路負責檢測電梯電源，在電源失電時啟動停電應急裝置，然后檢測電梯的相關信號。當檢測到電梯安全回路接通（如有相序繼電器，應短接），電梯檢修/正常開關處于正常狀態時，裝置開始工作，進一步檢測轎廂的位置，如果轎廂在平層位置，停電應急救援裝置提供開門電源及信號，電梯開門讓乘客撤離；如果轎廂不在平層位置，即啟動逆變回路，將蓄電池的直流電逆變成低壓低頻交流電，供曳引電動機工作，電梯以低速爬行到最近層平層位置，再開門讓乘客撤離。在電梯開門再延時幾秒鐘后救援結束，救援裝置退出工作。

系統的主拖動回路及開門控制回路如下圖，圖中QA為電梯的主電源開關，MD為曳引電動機，YC為變頻器輸出接觸器，YC1為停電應急輸出接觸器，在控制上YC和YC1應電氣聯鎖。

需要注意的是，這類停電應急救援裝置在拖動時是開環控制的，電機的轉速并沒有反饋到逆變板上。對于普通異步電機，采用這種控制是完全可以的，但對同步電機，采用開環控制顯然是很難使電機按照設定的速度正常運轉，因此，這類停電應急救援裝置一般不能用于同步曳引機上。

有的停電應急救援裝置廠家宣稱自己的產品除了有停電自動救援功能外，還有故障救援功能，即一旦電梯出現故障停在層樓中間不能運行時，停電應急救援裝置對故障進行檢測，若符合救援的運行條件時，切斷控制柜控制電源，由停電應急救援裝置實施救援運行。例如，當電梯的控制回路全部符合運行條件，但由于變頻器出現故障，造成電梯停在層樓中間困人時，停電應急裝置投入運行。對于這一功能，本人并不十分贊同，如確實需要使用，在使用時應當十分謹慎，嚴格控制停電應急裝置投入運行的條件，防止使用過程中可能發生的意外。

(二)由通用的不間斷電源（UPS）控制的停電應急救援裝置

當電梯正常電源失電時，該裝置供電給電梯控制柜（包括變頻器），電梯在后備電源供電時仍全部由控制柜控制，以檢修或自救速度運行到平層位置。

這是一類新型設計的停電應急裝置，近年才開始在國內使用，但目前使用得仍不多，主要是因為受到變頻器功能的限制，目前并不是所有變頻器都可采用這種方式控制。因為UPS提供的電源一般為單相交流220伏，所以要求變頻器可以在單相220伏電源供電時以低速拖動曳引機運行，目前國內使用的具有該功能的變頻器有西威（SIEI）、科比（KEB）等。

這一類停電應急救援裝置的結構很簡單，它由一個標準的UPS和相應的控制線路組成。UPS可放在控制柜內或獨立放在控制柜旁，其控制線路一般放在控制柜內，與控制柜設計為一體。下圖是一種比較普遍的控制線路圖，圖中QA為電梯的主電源開關，MD為曳引電動機，YC為變頻器輸出接觸器，AC為變頻器三相輸入接觸器，TC1為變頻器單相220伏輸入接觸器，DC為正常供電時控制柜的電源接觸器，TC2為停電應急運行時控制柜的電源接觸器，在控制上AC和TC1，DC和TC2應電氣聯鎖。電源變壓器要求使用單相220伏電壓輸入。

   有的變頻器雖然沒有單相220伏輸入功能，但有直流低壓輸入運行功能，例如安川G5、L7變頻器可采用直流48伏作低速運行，利用這一功能，可以設計類似用UPS的停電應急裝置。其結構包括一臺小功率的充電/逆變器及蓄電池。供電正常時充電/逆變器給蓄電池充電，停電時蓄電池逆變出220伏電源供控制柜工作，同時蓄電池給變頻器直流輸入端供電，變頻器拖動電動機低速運行。

（三）東莞五陽ARD系列電梯應急救援裝置

東莞五陽ARD系列電梯應急救援裝置，由臺灣研發總部針對世界及國內現行電梯所精心開發的最新最優最穩定的電梯應急救援裝置，徹底解決了第一類電梯應急救援裝置的安全隱患和成本過高，第二類電梯應急救援裝置適用性不強的問題，具有三相380V和單相220V兩種規格，對于原電梯變頻器不需任何的改造和改動，適用于現行所有2-55KW的所有電梯控制系統。

ARD是最新一代電梯系統救援裝置，當停電時，可確保抵達最近的樓層或最底部的樓層，并安全地打開電梯門，也適用于電梯本身發生電力問題的情況。智能型微處理器設計基礎的ARD 可安裝于任何控制面板的電梯系統。搭配密封式免維護鉛酸電池。安裝容易，使電梯100%安全降落。

當市電中斷或電梯電力系統發生問題，ARD 會在幾秒鐘之內開始運作。如果電梯停在某一樓層,ARD 則簡單地打開電梯門。如果電梯停在兩個樓層之間，ARD 會啟動馬達并使用最少的電流，依指令將電梯帶到最近的或最底部的樓層，然后開啟電梯門。當完成操作安全抵達后，ARD 會自動關機。

ARD電梯救援功能說明

■反應快速
　當電梯正常工作過程中，本裝置處于監控狀態,當電梯因各種原因造成電梯突然斷電時，在5秒（可選，其中有5秒、15秒、25秒、40秒）內迅速投入工作。
■運行全自動化
監測守侯狀態和應急救援過程都在微電腦控制下自動完成，無需人為干預。

■安全可靠
采用電氣互鎖自動反饋，電梯主電源無需串入本裝置。裝置與電源間的控制轉換全采用靜態點隔離，確保電梯的正常工作及應急過程中的信號采集、救援過程中的安全運行；在電梯檢修過程中，本裝置拒絕投入工作。解決第一類裝置的對人身的危害。
■通用性強
采用靈活多變的接口方案，可與各品牌不同型號的電梯配套使用。即使您的電梯更新換代，我們也只需要進行簡單的調節即可與之匹配。按鍵調整功能采用先進的在線可改寫存儲器，存儲各種需調整的參數，使調試變得簡單、精確、直觀、可靠。
■ 采用正弦波脈寬調制變頻(SPWM)技術
全數字量的工作模式，環境溫度的變化不影響裝置的性能。三相逆變供電系統供給電梯引機之電源采用正脈寬調制方式，并使用（大功率IGBT）電力驅動模塊作動力輸出，使得電梯應急起動、運行、停止更加平穩舒適。
■自檢功能
　通過自檢可參閱以前的運行的各種參數及故障記憶，及時知道故障的位置，方便故障診斷和維修。
■數碼總線控制
12C總線是最新推出的高技術，是將應急運行狀態中的各種模似量用一條總線控制，通過中央控制處理器的實時監控完成多數據的采集、檢測工作，可大大提高整機性能及可靠。
■自充電免維護功能
采用專門設計的涓流充放電電路，對蓄電池進行充放電，克服二次電池自放電特性，不需人為對電池進行充放電及其他保養，大大提高了電池的壽命。
■安裝簡單，維護簡便，省時省力，在電梯運轉間歇時間十幾分鐘即可安裝完成，只需接八跟線，一看就會其他產品安裝則須幾小時。

■自充電免維護功能
采用專門設計的涓流充放電電路，對蓄電池進行充放電，克服二次電池自放電特性，不需人為對電池進行充放電及其他保養，大大提高了電池的壽命。

二、停電應急救援裝置的檢驗要求

由于國家電梯的相關標準及檢驗規程中并沒有專門的關于電梯停電應急救援裝置的要求，設計、安裝人員沒有相關的標準可以參考，而檢驗人員也因沒有相關的檢驗規程，檢驗時的要求各不同，造成操作上的困難，有的干脆就不檢該部分，致使電梯存在著安全隱患，在國內也出現過因停電應急救援裝置使用不當而引起的電梯安全事故。

雖然停電應急救援裝置沒有專門的標準及檢驗規程，但其仍屬于電梯控制的一部分，國標GB7588中關于控制部分的要求對其是適用的。本人參照GB7588的相關條款，分別對以上兩類停電應急裝置的檢驗要求進分析。

(一)第一類停電應急救援裝置的檢驗要求

第一類停電應急救援裝置是一套獨立于電梯控制柜的裝置，它在功能上除了如選層等部分控制功能沒有外，其余是與控制柜基本一致的，實際上停電時它充當了控制柜的角色，所以以電梯控制柜的相關檢驗要求作為該裝置的檢驗要求參考是比較合適的。具體相關的檢驗要求以下幾項：

1.主電源開關的要求

根據GB7588第13.4.1的要求：在機房中，每臺電梯應單獨裝設一只能切斷該電梯所有供電電路的主開關。該開關不應切斷下列供電電路：轎廂照明和通風；轎頂電源插座；機房和滑輪間照明；機房、滑輪間和底坑電源插座；電梯井道照明；報警裝置。

按照以上的要求，電梯主電源開關應能切斷停電應急救援裝置的供電，這一點是設計及檢驗人員最容易忽略的，也最容易引起安全事故。很多停電應急救援裝置的輸入電源接在主開關之后，當維修需要斷開主電源開關時，停電應急救援裝置自動投入工作，啟動電梯，維修人員在毫無準備的情況下，很容易造成傷亡。

因此，電梯的主電源開關必須能切斷包括停電應急救援裝置在內的所有供電，切斷主開關后，電梯應不能進行任何操作，以確保安全。在救援裝置的輸出上應設置一斷路開關，該開關與電梯主電源開關有機械聯動，斷開主電源開關時同時也切斷救援裝置的輸出。

2.對驅動主機的控制的要求

由于停電應急救援裝置是采用靜態元件對驅動主機供電和控制，應符合GB7588的12.7.3的要求，即交流或直流電動機采用靜態原件供電，應采用下述方法中的一種：

（1）用兩個獨立的接觸器來切斷電動機電流。

電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，必須防止轎廂再運行；

（2）一個由以下元件組成的系統：

①.切斷各相（極）電流的接觸器。至少在每次改變運行方向之前應釋放接觸器線圈。如果接觸器未釋放，應防止電梯再運行；

②.用來阻斷靜態元件中電流流動的控制裝置；

③.用來檢驗電梯每次停車時電流流動阻斷情況的監控裝置。

在正常停車期間，如果靜態元件未能有效的阻斷電流的流動，監控裝置應使接觸器釋放并應防止電梯再運行。

另外，對于停電應急救援裝置控制驅動主機運行的主接觸器，也應符合GB7588的13.2.1的規定。

實際上，以上幾點的要求與控制柜的要求是完全一樣的，其檢驗方法也一樣。

3.對制動器控制的要求

停電應急救援裝置對制動器的控制同控制柜對制動器的控制一樣，應符合GB7588的14.2.3的要求，包括以下幾點：

（1）正常運行時，制動器應在持續通電下保持松開狀態。

（2）切斷制動器電流，至少應用兩個獨立的電氣裝置來實現，不論這些裝置與用來切斷電梯驅動主機電流的電氣裝置是否為一體。

（3）當電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，應防止電梯再運行。

（4）當電梯的電動機有可能起發電機作用時，應防止該電動機向操縱制動器的電氣裝置饋電。

（5）使制動器制動的釋放電路的斷開應無任何延遲。

4.對安全回路的要求

在停電應急救援運行過程中，電氣安全裝置仍應有效。這是停電應急救援裝置運行的基本條件。因此，在停電應急救援裝置運行時，安全回路的所有開關，包括安全裝置開關、停止開關、門電氣聯鎖開關中的任何一個斷開時（相序保護繼電器除外），電梯應立即停止或保持在停止狀態。另外，停電應急救援裝置本身也應設置一停止開關，可以隨時停止救援裝置的運行。

停電應急救援裝置工作時，通過轉換電路將控制柜的安全回路接管過去，因此，GB7588中有關安全回路的條款對停電應急救援裝置都適用，具體如下：

（1）GB7588第14.1.2.4條要求，電氣安全裝置應直接切斷向驅動主機及制動器供電的接觸器或其繼電接觸器的供電。

（2）GB7588第14.1.1.3條要求，如果電路接地或接觸金屬構件而造成接地，該電路中的電氣安全裝置應：

①.使電梯驅動主機立即停止運轉，

②.在第一次正常運轉停止后，防止電梯驅動主機再啟動。

簡單地說，就是要求停電應急救援裝置的安全回路應有接地保護。

（3）據GB7588第14.1.2.1.3條要求，與電氣安全回路上不同點的連接只允許用來采集信息，這些連接裝置應滿足安全電路的要求。即要求停電應急救援裝置對安全回路的信息采集必須符合安全電路的要求。而安全電路應符合GB7588第13.2.2的要求，包括對繼電器的動斷和動合觸點的要求，爬電距離和電氣間隙的要求，印制電路板的要求。例如，若停電應急救援裝置的安全電路采用了印制電路板，即應按GB7588附錄F6的要求對該電路板進行型式試驗。5.檢修時的控制要求

在進行檢修工作時需要斷開主電源的情況下，為了防止停電應急救援裝置工作，為檢修工作人員帶來意外傷害，該裝置除了需設置手動隔離開關外，還應對檢修開關的狀態也進行采集，電梯在檢修狀態時應急救援裝置不能投入工作，以保證檢修時的安全。

6 控制時序的要求

電梯在運行期間突然停電，停電應急救援裝置未經延時后立即投入工作，或者停電應急救援裝置在工作其間電梯的正常電源又突然恢復，電梯的控制柜立即投入工作，這兩種情況可能使得停電應急救援裝置和控制柜的控制發生沖突，造成系統損壞，甚至使電梯發生不可預測的危險。為了防止這種可能的發生，要求應急救援裝置的應急運行狀態和控制柜的正常運行狀態要有可靠的電氣互鎖，并且在兩種狀態轉換過程中必須有3~10秒鐘的延時。

7. 恢復供電后電梯正常運行的要求在停電應急運行時，因控制柜是不工作的，如果轎廂從某一層移動至另一層，控制柜可能不能正確檢測到轎廂的位置，造成電梯層樓顯示錯誤，此時，若果電梯恢復到正常狀態接受登記的指令運行快車，電梯可能會因位置信號錯誤而運行混亂，造成沖頂、蹲底等故障。因此，控制柜必須要有有效的措施，防止此種故障的發生，例如可采用能直接反映轎廂位置的絕對值編碼器防止層樓位置信號錯誤，或在恢復供電時讓轎廂自動運行到基站復位。

8.儲能設備能量檢測的要求應急救援裝置的目的，就是在停電時能將轎廂移動至最近層平層位置釋放乘客，因此，應急救援裝置能否提供足夠的能量將轎廂移動至平層位置是一項重要的技術指標。檢驗的方法是讓應急救援裝置充電完成后，使其在該電梯最不利的應急運行狀態下運行，檢查其能否運行到平層位置。

電梯最不利的應急運行狀態，包括以下兩點：

（1）運行時最大電流下的負載。如果應急裝置能根據負載自動選擇運行方向，最大電流時的負載可能為半載時；如果應急裝置不能根據負載自動選擇運行方向，最大電流時的負載應為額定負載上行。

（2）最長距離才能到達平層的位置。選擇層高最大的兩層，且讓電梯在離平層位置最遠點開始運行，檢查應急裝置能否將轎廂移動至平層位置。

另外還應注意的是，如果電動機的驅動電源和制動器的驅動電源取自不同的蓄電池，制動器的驅動電源的能量足夠，而電動機的驅動電源的能量不足時，可能出現制動器打開，而電動機不能啟動，造成電梯溜車的危險。因此，這種情況必須有相應的保護電路。

9. 平層精度的要求

應急運行時的平層精度應與電梯正常運行時的要求一致，特殊情況，如果在應急運行時，轎廂內有語音提示，提醒乘客離開轎廂時注意門坎高度，平層誤差可以最大不超過±50mm。

10. 電動機運轉時間限制的要求

在救援運行期間曳引機不轉或遇到障礙物曳引輪打滑的情況下，應在相適當的時間內停止并保持停止狀態，以預防電動機長時間堵轉或曳引繩長時間在曳引輪上打滑的危險。

(二)第二類停電應急救援裝置的檢驗要求

與第一類停電應急救援裝置運行時將控制權完全接管過去不同， 第二類在工作時只向控制柜提供電源，電梯的所有控制仍由控制柜去完成，因此，它不存在對驅動主機、制動器控制、安全回路等的要求，其它如平層精度、電動機運轉時間限制等與控制柜是一樣的，并不需要特別的檢驗，其它需注意的主要有主電源開關、儲能設備能量檢測、控制時序等的要求與第一類的一樣。

三、 三種停電應急救援裝置的比較

通過以上對停電應急救援裝置的結構原理及檢驗要求的分析，我們可以對其性能作出比較，為行業的發展方向作參考。

(一) 通用性

第一類在異步機上具有較好的通用性，但在同步機上的應用受到限制；第二類不能適用于全部的變頻器，使用上也受到一定限制，但是，對于變頻器生產企業來說，只要市場有需要，要增加單相220V輸入或直流低壓輸入運行功能都是較為簡單的，并不需要增加額外的成本。因此，在通用性上，第二類的可發展空間更大；第三類東莞五陽ARD電梯應急救援最新裝置，則綜合了上述兩類的優點，彌補了兩者之間的不足，無論同步機還是異步機，無論三相380V還是單相220V,或者120V,無論何種變頻器均能良好地匹配適用，無須變頻器生產企業增加或改裝增加成本提高風險，是適用性最廣的匹配性最好的。

(二) 安全性

第一類停電應急裝置工作時直接拖動電梯運行，如果沒有嚴格的控制，其出現危險的可能性是較大的；第二類停電應急裝置并沒有直接控制電梯運行，而是供電給控制柜，由后者控制電梯，在安全性上，它與正常運行沒有多少差別，在恢復正常供電時也不存在位置信號錯誤的現象，顯然，第二類停電應急裝置的安全性能要更好。第三類東莞五陽ARD系列電梯停電應急裝置在控制原理上是第二類的升級換代，采用電氣互鎖自動反饋，裝置與電源間的控制轉換全采用靜態點隔離，確保電梯的正常工作及應急過程中的信號采集、救援過程中的安全運行；在電梯檢修過程中，本裝置拒絕投入工作，解決第一類裝置的對人身的危害，毫無疑問安全性是最好的。

(三) 經濟性

在產品的內部結構上，第一類停電應急裝置比第二類要復雜得多，不但控制部分多了安全檢測、接觸器輸出等電路，還多了三相直流逆變部分，因此其直接的材料成本遠大于第二類停電應急裝置，而且因該裝置作為專用的產品，其產量及生產規模遠不及作為通用產品的UPS，也增加了其產品的成本。在價格上，第一類停電應急裝置高于第二類的兩倍。第三類東莞五陽電梯應急裝置則在兩者的基礎上進行了改進完善，去除了第一類電梯應急裝置多余的設計，增加優化了第二類UPS的部分功能，同時采用最優化的模塊設計，達到了經濟性、安全性、通用性、功能性、壽命穩定性的高度統一。是目前市場上性價比最高的產品。

綜上所述，從通用性、安全性、經濟性三方面考慮，本文敘述的第二類停電應急裝置優越于第一類停電應急裝置，第三類則遠遠優越于第二類的停電應急裝置，是目前市場上最完美的停電應急裝置，建議更多地采用第三類停電應急裝置。