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摘 要：液压电梯是一种利用液压动力驱动轿厢升级的电梯,具有运行平稳、舒适、噪声低等优点,在我国一些公共场所设施建设中应用日益广泛.文章介绍了液压电梯基本结构、工作原理及动态特性,重点阐述了故障诊断试验系统的研制,为液压电梯的安全运行提供可靠的保障.
关键词：液压电梯；动态特性；电梯故障诊断试验系统
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）10-0021-03
液压驱动是较早出现的一种驱动方式.早期的液压电梯传动介质是水,在使用过程中由于水压波动及生锈问题一直难以解决,以后改为用油作为传动介质.目前液压电梯广泛应用于停车场、工厂及低层建筑物中.对于载荷重、速度慢、行程短的场合,液压电梯具有经济、实用的优势.由于使用工况和环境因素的影响,液压电梯故障时有发生,尤其是某些中小型企业使用质量不合格的液压元件生产液压电梯,导致电梯故障频频发生.本文介绍了液压电梯基本结构、工作原理及动态特性,重点阐述了一种液压电梯故障诊断试验系统的研制,为液压电梯的安全运行提供可靠的保障.
一、液压电梯结构及原理
液压电梯是通过液压动力把油压入油缸中使柱塞作直线运动,从而推动轿厢运动的电梯,由动力装置（液压泵站）、提升装置（液压油缸、滑轮组及钢丝绳）、载客（货）装置（轿厢）、导向装置（导轨）及控制系统组成.
液压电梯的工作原理是：当电梯上行时,由液压泵站提供电梯上行的动力压差,液压泵站的阀组控制液压油的流量,通过液压油推动液压油缸中柱塞提升轿厢,实现电梯的上行；当电梯下行时,阀组打开,利用轿厢自身重量（包括客、货的重量）造成一定压力差,使液压油回流到液压油箱中,实现电梯下行运动.
二、液压电梯动态特性
液压电梯动态特性指液压电梯垂直振动和水平振动.当液压电梯启动或制动时,系统受到液压波动力作用,从而发生振动.振动是评价电梯舒适性的重要指标,虽然电梯振动幅度较小,正常情况下不致于影响乘客健康和安全,但如果振动达到一定程度,会使乘客产生明显的不舒适感.另外,振动也是产生噪声的原因之一.
(一)垂直振动
1．以直顶式液压电梯为例,液压电梯的受迫振动由无激励自由振动、自由伴随振动及稳态强迫振动三部分构成,其中无激励自由振动与自由伴随振动的振幅随着时间衰减,稳态强迫振动为等幅的简谐振动.
2．直顶式液压电梯在振动初期,由于无激励自由振动、自由伴随振动及稳态强迫振动三种振动均存在,其振动幅度较大.
3．直顶式液压电梯在实际运行中主要为稳态强迫振动,为控制其振动幅度,应控制液压波动力的幅值,保证液压波动力的频率远离电梯的固有频率,避免共振现象.
(二)水平振动
目前国内外学者对电梯垂直振动的研究较多,而对于电梯轿厢水平振动模型的研究相对较少.三、故障诊断试验系统
(一)基本原理
液压电梯故障检测系统的工作原理是：当感应装置检测液压油的油压、油质或油温数据超过极限值时,表明电梯出现故障,此时通过控制装置控制报警装置及时报警,并根据感应器的探头位置提示故障点.
通常液压电梯故障表现为轿厢运行无力、轿厢运行平稳性差、液压缸回缩缓慢等,本质特点为系统压力不足,因此可通过检测液压油的压力变化反映大部分液压电梯故障.另外,液压油压力的变化可反映出液压油流量,进一步增加检测故障的种类.一旦感应装置检测到故障,控制装置立即通过报警装置报警并提示故障点.
(二)基本构造
液压电梯故障检测系统包括驱动装置、控制装置、感应装置、报警装置.其中驱动装置与控制装置连接,控制装置分别与感应装置和报警装置连接,控制装置通过读取感应装置状态来控制报警装置,感应装置包括油压感应器、油质感应器和油温感应器.此故障检测系统可以帮助维修人员迅速排除故障,减少电梯事故,且结构简单,成本低.液压电梯故障检测系统基本结构如图1所示,详细示意图如图2所示：
1．报警装置.该系统中报警装置直接与控制装置相连,控制装置将电梯故障信号传输给报警装置,报警装置立即发出警报,并根据感应器的探头位置提示故障点.
2．控制装置.该系统中控制装置是液压电梯故障检测系统的核心部件,分别与驱动装置、感应装置和报警装置相连,使四大装置构成了统一的整体.控制装置在液压电梯故障诊断中的作用至关重要,它通过读取感应装置状态来控制报警装置,将电梯故障信号及故障点信息传输给报警装置,通过报警装置及时报警.
液压控制系统要求其液压执行机构的运动能精确跟踪随机的控制信号变化.该系统多为闭环控制系统,具有稳定性好、精度高的特点.目前PLC技术被广泛应用于液压电梯控制系统,具有性能论文范文、操作简单、维护量小等优点.PLC即可编程逻辑控制器,实质是一种专用于工业控制的计算机.它采用可编程的存储器,用于内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制不同类型的机械或生产过程.PLC具有故障诊断功能,可通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置.
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3．感应装置.该系统中感应装置直接与控制装置相连,包括油压感应器、油质感应器和油温感应器三种.感应装置是液压电梯故障检测系统的“检测员”,由安装在液压电梯不同位置处的不同探头组成,通过探头灵敏感应、实时监测油压、油质、油温数据,以此反映液压电梯的运行状况.当感应装置检测液压油的油压、油质或油温数据超过极限值时,与感应装置直接相连的控制装置及时将电梯故障信号传输给报警装置,感应器的探头位置可以提示电梯故障点.
（1）油压感应器.油压感应器包括泵探头、阀门探头和液压缸探头.将油压感应器的探头设置于不同部件处,有助于维修人员快速找到故障点.（2）油质感应器.油质感应器可对油质和油量进行检测,液压油的质和量均直接影响液压电梯的运行状况.检测内容包括液压油是否氧化变黑、是否有水分或气泡、是否使用适当的液压电梯专用油.（3）油温感应器.油温感应器可对液压油的温度进行检测,防止因液压油油温过高导致故障.4．驱动装置.该系统中驱动装置直接与控制装置相连.液压电梯的液压系统是电梯动力的主要载体,液压系统运行的可靠性决定了液压电梯运行的可靠性.液压电梯的液压系统由液压泵、安全阀、溢流阀、减压阀、管路破裂阀、应急手动泵、换向阀等构成.其中溢流阀可防止电梯上行时系统压力过高；应急手动阀可在电梯故障时使轿厢应急下降到最近楼层位置,自动打开轿门,使乘客安全离开轿厢；手动泵可在系统发生故障时打出高压油,使轿厢升至最近楼层；管道破裂阀可在液压系统管路破裂而轿厢失控下落时自动切断油路.
四、结语与展望
目前我国是全球电梯生产量及出口量最大的国家.住宅电梯、家用电梯在我国的兴起为电梯行业带来了新的发展机遇,也为液压电梯的推广带来了难得的机遇.由于液压电梯在低层建筑上的优势条件,未来液压电梯在国内电梯市场上的发展前景广阔.液压电梯的动态特性及故障诊断是保证电梯安全平稳运行所面临的主要研究课题.随着相关学科新理论、新技术的不断引进和融合,液压电梯故障诊断技术必将进一步完善和发展.将多种智能诊断技术相互融合,并结合网络技术、多媒体技术、传感器技术等高科技手段对液压电梯故障进行综合评价和诊断,将成为今后液压电梯故障诊断技术发展的趋势.本文介绍了一种液压电梯故障诊断试验系统的研制,为液压电梯的安全运行提供可靠的保障.
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作者简介：陈华生（1983-）,男,广东深圳人,研究方向：机械电子工程.
（责任编辑：赵秀娟）
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