12.1. Общие вопросы электропривода лифтов

12.1.1. Требования к электроприводам лифтов. Лифт представляет собой единую электромеханическую систему (рис. 12.1), динамические характеристики которой зависят как от параметров механической части, так и от структуры и параметров электрической части.

Кабина 1 и противовес (контргруз) 2 связаны подъемным канатом 3, переброшенным через канатоведущий шкив 4, который через редуктор 5 связан с валом двигателя 6, характер движения которого определяется системой управления 7. На валу двигателя установлен электромеханический тормоз 8, обеспечивающий удержание кабины на заданном уровне при отключении двигателя, а также торможение кабины в процессе ее остановки. В шахте установлены датчики 9 положения кабины, которые связаны с системой управления 7 двигателя 6 и обеспечивают определение положения кабины перед началом движения, возможность выбора направления движения в зависимости от взаимного положения этажа назначения по вызову или приказу и этажа исходного положения кабины, остановку кабины на этаже назначения. Иногда датчики положения кабины располагаются в машинном помещении на копираппарате, который механически связан с кабиной и воспроизводит в определенном масштабе перемещение кабины. Последнее позволяет упростить обслуживание лифта, так как уменьшает количество аппаратуры в шахте, увеличивает ее доступность и возможность быстрого ремонта или замены в случае выхода ее из строя.

Уравновешивающий (компенсационный) канат 10 позволяет уменьшить влияние положения кабины в шахте на момент нагрузки электродвигателя.

Кинематическая схема лифта оказывает существенное влияние на требования, предъявляемые к двигателю и системе управления электроприводом. Так, в случае полностью уравновешенной механической системы (сила тяжести кабины с грузом равна силе тяжести противовеса и уравновешивающий канат компенсирует изменение нагрузки вследствие изменения длины подъемного каната при перемещении кабины) отсутствует активный момент нагрузки на канатоведущем шкиве, а двигатель при этом должен развивать момент, обеспечивающий преодоление момента трения в механической передаче, и динамический момент, обеспечивающий разгон и торможение кабины.

ЭЛЕКТРОПРИВОД И АВТОМАТИКА ЛИФТОВ

Рис. 12.1. Кинематическая схема лифта

При отсутствии противовеса двигатель должен дополнительно преодолевать момент, создаваемый силой тяжести кабины с грузом, что требует увеличения мощности двигателя, его массы и габаритов. При этом, если в процессе разгона и торможения двигатель развивает одинаковый по величине момент, будут существенно различаться величины ускорения в этих режимах, а для их выравнивания требуется принятие дополнительных мер, что повышает требования к регулировочным характеристикам электропривода и усложняет систему управления.

Правда, наличие противовеса не может полностью устранить неравномерность нагрузки вследствие изменения загрузки кабины, однако абсолютная величина нагрузки существенно уменьшается.

Наличие противовеса облегчает также работу электромеханического тормоза и позволяет уменьшить его габариты и массу, так как при этом существенно уменьшается величина момента, требуемого для удержания кабины на заданном уровне при отключенном двигателе (при полностью уравновешенной системе этот момент равен нулю).

В сою очередь, выбор типа электропривода и параметров электродвигателя может повлиять на кинематическую схему лифта. Так, при использовании высокоскоростного асинхронного привода (в отечественной практике обычно используются асинхронные электродвигатели с синхронной скоростью 1000 об/мин.) неизбежно наличие редуктора в механической передаче для согласования скоростей электродвигателя и канатоведущего шкива. При выборе электропривода постоянного тока часто используются тихоходные двигатели, частота вращения которых совпадает с требуемой частотой вращения канатоведущего шкива, что исключает необходимость применения понижающего редуктора. Это упрощает механическую передачу и уменьшает потери мощности в этой передаче. Система получается достаточно бесшумной.

Однако, при сопоставлении вариантов редукторного и безредукторного приводов проектировщик должен учитывать также то обстоятельство, что тихоходный двигатель имеет значительно большие габариты и массу, увеличенный момент инерции якоря.

Оригинальное решение предложила фирма КОНЭ, которая разработала без-редукторный привод MonoSpace с тихоходным асинхронным двигателем Ecodisc, устанавливаемым непосредственно на направляющих лифта на верхнем этаже. Упрощается механическая часть привода, освобождается площадь машинного помещения и уменьшается нагрузка на его пол, а использование для питания двигателя частотного преобразователя обеспечивает хорошие регулировочные характеристики привода. Скоростные возможности этого привода соответствуют области применения быстроходных лифтов с не очень большой грузоподъемностью (грузоподъемность ограничивается нагрузочной способностью направляющих лифта).

Режим работы электропривода лифта характеризуется частыми включениями и отключениями. При этом можно выделить следующие этапы движения: а) разгон электродвигателя до установившейся скорости, б) движение с установившейся скоростью, в) уменьшение скорости при подходе к этажу назначения (непосредственно до нуля или до малой скорости дотягивания), г) торможение и остановка кабины лифта на этаже назначения с требуемой точностью.

При этом необходимо учитывать, что этап движения с установившейся скоростью может отсутствовать, если сумма путей разгона до установившейся скорости и торможения с установившейся скорости меньше расстояния между этажами отправления и назначения (при поэтажном разъезде).

Одним из основных требований, предъявленных к электроприводу лифтов, является обеспечение минимального времени движения кабины от исходного этажа положения кабины до этажа назначения по вызову или приказу. Отсюда естественно вытекает стремление повышать установившуюся скорость движения лифта для повышения его производительности, однако увеличение этой скорости далеко не всегда является оправданным.

Лифты с большой скоростью движения кабины в том случае, когда последняя должна делать остановки на каждом этаже, по существу не используются по скорости, так как на перегоне между этажами введены ограничения ускорения и замедления, кабина не успевает достигнуть номинальной скорости, поскольку путь разгона до этой скорости в этом случае обычно больше половины междуэтажного расстояния.

Исходя из указанного выше, в зависимости от условий работы целесообразно использовать приводы, обеспечивающие различные установившимися скорости движения (см. главу 1).

Например, в зависимости от назначения рекомендуется применять пассажирские лифты со следующими номинальными скоростями:

• в административных зданиях и гостиницах: до 9 этажей - от 0,7 м/с до 1 м/с; от 9 до 16 этажей - от 1 до 1,4 м/с;

• в административных зданиях от 16 этажей - 2 и 4 м/с.

Рекомендуется при установке в зданиях лифтов со скоростью более 2 м/с иметь экспрессные зоны, т.е. лифты должны обслуживать не все этажи подряд, а, например, кратные 4-5. В междуэкспрессных зонах лифты должны работать с меньшими скоростями движения. При этом используются схемы управления, которые с помощью переключений скоростей могут задавать два режима работы электропривода: с высокой скоростью при экспрессных зонах и с пониженной скоростью для поэтажного разъезда.

На практике при установке в одном подъезде, например, двух лифтов часто используется простое решение, при котором система управления обеспечивает остановку одного лифта только на нечетных этажах, а другого - только на четных. Это увеличивает использование скоростных возможностей приводов, а следовательно, повышает производительность лифтов.

Помимо основной скорости движения кабины, которая во многом определяет производительность лифта, электропривод и система управления лифтом с номинальной скоростью более 0,71м/с должны обеспечивать возможность движения кабины со скоростью не более 0,4 м/с, что необходимо для контрольного обследования шахты (режим ревизии).

Одним из важнейших требований, выполнение которого в существенной мере , зависит от структуры электропривода и системы его управления, является необходимость ограничения ускорений и замедлений кабины a=dv/dt и их производных (рывков) р= da/dt= d2v/dt2.

Максимальная величина ускорения (замедления) движения кабины при нормальных режимах работы не должна превышать: для всех лифтов, кроме больничного, 2 м/с2, для больничного лифта - 1 м/с2.

Производная ускорения и замедления (рывок) правилами не регламентируется, однако необходимость его ограничения, как и ограничение ускорения, определяется необходимостью ограничения динамических нагрузок в механической передаче во время переходных процессов и задачей обеспечения требуемого комфорта для пассажиров. Ограничение величин ускорения и рывка должно обеспечивать высокую плавность переходных процессов и тем самым исключить отрицательное влияние на самочувствие пассажиров. Для скоростных лифтов максимальное значение рывка обычно составляет 3,0 --- 10 м/с3.

Требование ограничения ускорений и рывков допустимыми значениями вступает в противоречие с указанным выше требованием обеспечения максимальной производительности лифта, так как из него вытекает, что длительность разгона и замедления кабины лифта не может быть меньше определенной величины, определяемой этим ограничением. Отсюда следует, что для обеспечения максимальной производительности лифта во время переходных процессов электропривод должен обеспечивать разгон и замедление кабины с максимальными допустимыми значениями ускорения и рывка.

Важным требованием к электроприводу лифта является обеспечение точной остановки кабины на заданном уровне. Для пассажирских лифтов малая точность остановки кабины снижает его производительность, поскольку увеличивается время входа и выхода пассажиров, а также уменьшается комфортабельность лифта и безопасность пользования лифтом.

В грузовых лифтах неточная остановка затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможной разгрузку кабины.

В ряде случаев необходимость обеспечения требований точности остановки оказывает решающее влияние на выбор системы электропривода лифта.

В соответствии с правилами, точность остановки кабины на уровне этажной площадки должна удерживаться в пределах, не превышающих: для грузовых лифтов, загружаемых посредством напольного транспорта, и для больничных - ±15 мм, а для остальных лифтов - ±50 мм.

В тихоходных лифтах невелик путь торможения, поэтому и возможное изменение этого пути, вызывающее неточность остановки, мало. Поэтому в таких лифтах выполнение требований точности остановки обычно не вызывает трудностей.

С увеличением скорости лифта увеличивается и возможный разброс положений остановки кабины, что обычно требует принятия дополнительных мер для выполнения требований к точности остановки.

Естественным требованием к электроприводу лифта является также возможность его реверсирования для обеспечения подъема и опускания кабины.

Частота включений в час для пассажирских лифтов должна составлять 100-240, а для грузовых - 70-100 при продолжительности включений 15-60%.

Кроме того, правилами предусмотрен ряд дополнительных требований к электроприводу лифта, определяемые необходимостью обеспечения безопасности его эксплуатации.

Напряжение силовых электрических цепей в машинных помещениях должно быть не выше 660 В, что исключает возможность применения двигателей с большим номинальным напряжением.

Снятие механического тормоза должно быть возможно только после создания (электрического момента, достаточного для нормального разгона электродвигателя. 'В асинхронных электроприводах, применяемых обычно на тихоходных и быстроходных лифтах, выполнение этого требования обычно обеспечивается тем, что напряжение питания подается на электродвигатели одновременно с подачей напряжения на электромагнит тормоза. В электроприводах постоянного тока, применяющихся на скоростных лифтах, перед снятием тормоза на схему управления обычно подают сигнал задания момента и тока двигателя, достаточного для удержания кабины на уровне площадки без тормоза (задание начального тока).

Остановка кабины должна сопровождаться наложением механического тормоза. Отключение электродвигателя при остановке кабины должно происходить после j наложения тормоза.

В случае неисправности механического тормоза при нахождении кабины на уровне этажной площадки электродвигатель и питающий его преобразователь должны оставаться включенными и обеспечивать удержание кабины на уровне площадки.

Включение предохранителей, выключателей или других различных устройств в цепь якоря между двигателем и питающим его преобразователем не допускается.

. В случае перегрузки электродвигателя, а также при коротком замыкании в силовой цепи или в цепях управления электроприводом, должно быть обеспечено снятие напряжения с приводного электродвигателя лифта и наложение механического тормоза.