В областта на съвременната архитектурна инфраструктура асансьорите са признати за най-безопасната форма на търговски транспорт в света. Милиони пътници стъпват ежедневно в тези вертикални кабини, напълно забравяйки за огромните кинетични енергии, системите с високо-напрежение и дълбоките вертикални шахти около тях. Този безупречен рекорд за безопасност не е случайност на дизайна; това е пряк резултат от изключително усъвършенствана, многопластова и безкомпромисна мрежа от защити, известна общо като Система за безопасност на асансьора.
Въпреки че пътниците са запознати с компонентите за визуална безопасност като сензори за врати и аварийни спирачки, крайният гръбнак на оперативната цялост на асансьора се крие в неговата електрическа архитектура. В абсолютния център на тази архитектура е веригата за безопасност на асансьора, която алтернативно се нарича верига за безопасност или верига за безопасност.
Предпазната верига е непрекъсната електрическа верига, свързана с твърд кабел, която свързва всяка критична механична защита, структурна ключалка и ръчен превключвател за отмяна по целия повдигателен път в единична, сплотена верига за наблюдение. Разбирането на прецизната механика, електрическото поведение и диагностичните принципи на тази верига за безопасност е жизненоважно за всеки инженер или професионалист по поддръжка, който има за задача да поддържа вертикалния транспорт безопасен, надежден и съвместим.
Анатомията на веригата на защитната верига
За да оцените абсолютната надеждност на защитната верига, трябва да разгледате нейната основна електрическа топография. От инженерна гледна точка предпазната верига е проектирана като класическа серийна верига. В последователна верига електричеството трябва да преминава през всеки отделен компонент последователно, по един единствен път, за да завърши цикъла. Ако някой отделен ключ или контакт в рамките на този път се отвори, цялата верига се прекъсва незабавно.
Тази хардуерна конфигурация на серията е внедряване на философията за-безопасен дизайн. Вместо да разчита на компютърна софтуерна програма за сканиране на различни сензори и вземане на логично решение за спиране на асансьора, защитната верига използва физическо електричество. Ако възникне опасно състояние-като пътник, който насилствено отваря вратата на повдигателния канал по време на-пътуване-, физическият превключвател се отваря, прекъсвайки механично потока на тока.
Когато токът спре да тече, първичните релета за безопасност, разположени вътре в контролера на асансьора, отпадат. Това отпадане механично изпуска главните въглеродни- контактори, което напълно премахва електрическото захранване от тяговия двигател на асансьора и едновременно с това изключва- механичните спирачни бобини. Лишени от електрическа задържаща сила, тежките пружини незабавно затягат механичните спирачки върху задвижващия вал на тяговата машина, довеждайки колата до безопасно, контролирано спиране.
Предпазната верига обикновено работи на специално предназначена верига за постоянен ток (DC) или променлив ток (AC) с нисък{0}}до -среден ток, обикновено вариращ между 48 V и 110 V. Това ниво на напрежение е избрано да бъде достатъчно високо, за да пробие надеждно незначително повърхностно окисление или прах върху електрическите контакти, но достатъчно ниско, за да минимизира риска от опасна електрическа дъга. Най-важното е, че тази верига е напълно изолирана чрез трансформатори от високо{6}}напреженови три-фазни линии, които захранват тяговия задвижващ двигател, като се гарантира, че електрически пик или локализирано късо-верига в двигателя няма да заварят предпазните контакти или да компрометират системата за безопасност на асансьора.
Ключови електрически предпазни мерки по веригата (от шахта до машинно помещение)
Предпазната верига физически преминава през цялата асансьорна шахта, простирайки се от тъмните дълбини на пода на шахтата до горното машинно отделение. Десетки отделни превключватели са свързани към този единичен контур. Те могат да бъдат категоризирани в четири основни структурни зони на защита.
Подемник и защита на кацане
Най-често задействаните превключватели в цялата верига за безопасност са превключвателите за блокиране на вратата на подемния канал и контактите на вратата на автомобила. Всяка отделна врата за кацане на всеки етаж разполага с механична брава, интегрирана с електрически контактен ключ.
Когато вратите се затворят и заключат, медно или -сребристо мостово рамо допълва веригата за този конкретен етаж. Ако кабината на асансьора се движи между етажите и вратата на стълбищната площадка се отвори дори с част от инча, предпазната верига се скъсва и кабината спира моментално. По подобен начин самата врата на кабината разполага с превключвател на вратата, който проверява дали вътрешната врата е напълно затворена, преди асансьора да бъде разрешено да се движи.
Защита от превишаване на скоростта и движение
Разположен обикновено в горното машинно помещение или в горната част на шахтата е регулаторът за превишаване на скоростта. Регулаторът следи физическата скорост на кабината на асансьора чрез непрекъснат стоманен кабелен контур.
Ако кабината превиши номиналната си структурна скорост с предварително определен праг на безопасност (обикновено 115 процента от номиналната скорост), вътрешните маховици на регулатора излитат навън, механично задействайки високочувствителен електрически превключвател, свързан директно към веригата за безопасност. Това действие спира електрически автомобила доста преди превозното средство да достигне скорости, които биха задействали вторичните, механични предпазни клинове под рамката на автомобила. Освен това, ако регулаторното въже се отпусне или щракне, се активира превключвател за отпуснато-въже, отваряйки незабавно предпазния контур.
Терминални граници и физически граници
За да се предотврати блъскане на асансьор в надземната бетонна плоча или рязко блъскане в пода на бокса, веригата за безопасност включва крайни прекъсвачи на клемите. Това са механични превключватели с ролкови-рамена, монтирани близо до горната и долната граница на повдигателния канал.
Ако кабината на асансьора превиши нормалната си зона за спиране, физическата рамка на кабината удря тези крайни прекъсвачи, отваряйки веригата за безопасност. По-надолу в ямата веригата за безопасност преминава през буферни превключватели. Ако кабината се приземи върху маслените или пружинните буфери, тези превключватели се отварят, за да се гарантира, че асансьорът остава заключен извън експлоатация, докато инспектор не може да провери структурната цялост на долната част на кабината.
Ръчна намеса (аварийни спирания)
И накрая, човешката намеса е директно настанена в рамките на цикъла. Червени бутони за аварийно спиране (E-Stop) с гъба-глава са свързани директно към веригата за безопасност в критични оперативни възли: вътре в шахтата за техници, работещи под кабината, отгоре на кабината на асансьора за персонала по поддръжката, извършващ проверки на шахти, и в самия шкаф на главния контролер. Натискането на някой от тези бутони незабавно прекъсва цикъла, отменяйки всички автоматизирани компютърни команди.
Кинематика на взаимното блокиране: Как се сливат електрически и механични системи
Често срещана точка на повреда в по-малко сложните машини е отделянето на механичната реалност от електрическото състояние. Защитната верига предотвратява това несъответствие чрез положителни механични превключватели за принудително-изключване.
В стандартно реле или превключвател за жилищно осветление се използва пружина, за да раздалечите контактите. Пружините обаче могат да отслабнат, да се счупят или да се залепят от мръсотия. Ако пружината се повреди, електрическите контакти може да останат затворени дори ако механичното рамо се е преместило в опасна позиция.
За да се елиминира тази уязвимост, блокировките на вратата на асансьора използват механичен клинов дизайн. Физическият акт на отваряне на механичната ключалка на вратата физически раздалечава електрическите контакти. Дори ако силна електрическа дъга леко е споила контактите заедно, грубата механична сила, приложена при отваряне на вратата, разрушава това заваряване, принуждавайки електрическата верига да се отвори.
Друг критичен проблем в рамките на архитектурата на системата за безопасност на асансьора е заплахата от случайно електрическо късо съединение или „мост“. Ако техник отстранява дефектен превключвател на вратата и въвежда джъмпер през два терминала, за да тества системата, този превключвател се прескача. Ако техникът забрави да премахне този джъмпер, преди да пусне асансьора обратно в пътническо обслужване, се създава катастрофална уязвимост на безопасността-асансьорът може да пътува с отворена, отключена врата.
За да смекчат този оперативен риск, модерните контролери за безопасност на асансьори използват дву{0}}канална архитектура за безопасност и усъвършенствано наблюдение на възли. Вместо едно непрекъснато парче проводник, защитната верига е сегментирана и нейният обратен сигнал непрекъснато се оценява от излишни микропроцесори.
Освен това интелигентните системи за безопасност използват динамични импулси. Контролерът инжектира специфичен цифров код или високо{1}}честотен импулс във веригата за безопасност. Ако техник се опита да заобиколи превключвател със стандартен джъмпер от медна жица, контролерът незабавно открива, че уникалната импулсна схема е изгубена или модифицирана, и заключва цялата система с критичен код за грешка, който не може да бъде изчистен без оторизирано основно нулиране.
Диагностичен инженеринг и отстраняване на неизправности във веригата за безопасност
Тъй като защитната верига е масивна последователна верига, съдържаща десетки контакти, опънати върху стотици фута кабели, определянето кой точно ключ е отворен може да бъде инженерно предизвикателство, ако системата не е проектирана интелигентно.
Исторически, асансьорните техници трябваше да стоят пред контролера с волтметър, ръчно да изследват клемните блокове, за да открият къде безопасното напрежение пада до нула. В петдесет-етажна сграда този процес на ръчно изолиране може да отнеме часове усърдна диагностика.
Съвременното електронно инженерство е решило това ограничение чрез техника, известна като мониторинг на матрицата на възлите. На равни интервали по серийната верига-обикновено след всяка основна под-системна зона-диагностичен проводник с висок-импеданс се отделя от главния контур и се насочва директно към входовете за ниско-напрежение на компютърния контролер на асансьора.
Чрез анализиране на тези входни матрични възли, контролерът може незабавно да идентифицира точната зона, където веригата е била прекъсната. Например, ако компютърът види 110 V на изхода на низа за безопасност на ямата, но 0 V на входа на низа за заключване на вратата, той незабавно показва целеви диагностичен код на екрана за поддръжка, като например „Повреда: блокировката на вратата на подемника отворена - Етаж 4.“
Въпреки тези усъвършенствани дигитални помощни средства, техниците на място трябва да останат бдителни срещу хроничните режими на околната среда и физическата деградация, които измъчват веригата за безопасност през дългия експлоатационен живот:
Окисляване на контакти: Тъй като превключвателите на защитната верига са разположени в некондиционирани подемни канали, изложени на прах, околна влажност и бетонни частици, посребрените повърхности на контактите могат да развият слой от не-проводящо окисление. Това може да причини периодични микро-прекъсвания във веригата, задействайки призрачни грешки, които спират асансьора произволно за няколко секунди, преди вибрацията да позволи контактът да бъде -възстановен.
Механично разместване: В продължение на години на тежка строителна употреба, вратите провисват, структурните заглавки се изместват леко поради слягането на бетона и водещите обувки се износват. Това структурно отклонение може да накара механичните рамена на моста да пропуснат центъра на електрическата блокираща кутия, предотвратявайки обезопасителната верига да направи солидна електрическа връзка, дори когато вратата изглежда напълно затворена с просто око.
Проследяване на въглерод: Ако асансьорът работи в среда с висока влажност и прах, може да се образува фин слой мръсотия върху пластмасовите изолационни блокове, държащи предпазните контакти. С течение на времето високоволтовите потенциали могат да изгорят микроскопичен път на въглерод през тази мръсотия, създавайки електрически път с високо-съпротивление, който пропуска ток към земята, което кара релетата за безопасност да трептят или да се изключват непредсказуемо.
Заключение
Веригата за безопасност на асансьора е брилянтна реализация на безкомпромисно електротехника. Той стои като абсолютен пазач в рамките на по-широката Система за безопасност на асансьори, доказвайки, че дори в епоха, доминирана от безжични облачни изчисления и сложна софтуерна автоматизация, крайната гаранция за човешката безопасност все още разчита на абсолютната физика на свързана верига със затворен-контур.
Тъй като индустрията за вертикален транспорт навлиза все по-навътре в двадесет-първи век, веригата за безопасност претърпява най-значимата си структурна еволюция от създаването си. Електромеханичните превключватели и тежките медни проводници все повече отстъпват място на технологията PESSRAL-Програмируеми електронни системи в свързани с безопасността приложения за асансьори.