电梯自动控制系统.ppt
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1、共190页第1页,电梯自动控制系统,第五讲,共190页第2页,电梯技术发展史话,电梯是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯,摩天大楼才得以崛起,现代城市才得以长高。据估计,截至2002年,全球在用电梯约635万台,其中垂直电梯约610万台,自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。很久之前,人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1100年前后,我国古人发明了辘轳,它采用卷筒的回转运动完成升降动作,因而增加了提升物品
2、的高度。公元前236年,希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初,在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年,威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机,其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进,然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现,直到1852年世界第1台安全升降机诞生。1889年,升降机开始采用电力驱动,真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制,交流单速电机驱动控制,交流双速电机驱动控制,直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制,交流调压调速驱动控制,交流变压
3、变频调速驱动控制,交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。,共190页第3页,19世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现,使电梯的运行性能明显改善。20世纪初,开始出现交流感应电动机驱动的电梯,后来槽轮式(即曳引式)驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯,为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。20世纪上半叶,直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。1967年,晶闸管用于电梯驱动,交流调压调速驱动控制的电梯出现。1983年,变压变频控制的电梯出现,由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品。1996年,交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯出现,电梯技术
4、又一次革新。由于曳引机和控制柜置于井道中,省去了独立机房,节约了建筑成本,增加了大楼的有效面积,提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、免维护和安全性高等特点。电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制等过程,对于多台电梯出现了并联控制、智能群控。,电梯技术发展史话,共190页第4页,如今,世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善,力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求 1852年,美国纽约杨克斯(Yonkers)的机械工程师奥的斯先生(ElishaGravesOtis,1811年1861年)发明了世界第
5、1台安全升降机。它是以蒸气机为动力、配有安全装置的升降机。他将带有锯齿状的铁条固定在导轨上,在轿厢的上部设置了一个弹簧片,并将其与机械联动装置和制动棘爪连接起来。曳引绳固定在弹簧片的中心,曳引绳破断时弹簧片恢复原始形状,强迫机械联动装置动作,然后制动爪伸入锯齿状的铁条阻止电梯下落。工业用户(货梯)是安全升降机的首先使用者。1853年9月20日,在纽约杨克斯,奥的斯先生在一家破产了的公司部分场地上办起了自己的车间,奥的斯电梯公司由此诞生。1854年,在纽约水晶宫展览会上,奥的斯先生公开展示了他的安全升降机。他站在载有木箱、大桶和其它货物的升降机平台上,当平台升至大家都能看到的高度后,他命令砍断绳
6、缆,制动爪立即伸入平台两侧的锯齿状的铁条内,平台安全地停在原地,纹丝不动。此举迎来了观众热烈的掌声,奥的斯先生不断地向观众鞠着躬说道:一切平安,先生们,一切平安。,电梯技术发展史话,共190页第5页,1857年3年23日,在纽约为E.V.Haughwout公司的一座专营法国瓷器和玻璃器皿的商店安装了世界上第1台客运升降机。该商店共有5层,升降机由建筑物内的蒸汽动力站通过一系列轴和皮带驱动。1862年,采用单独蒸汽机控制的升降机问世。1878年,在纽约百老汇大街155号安装了第1台水压式乘客升降机,提升高度达34m。1889年12月,在纽约的第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机。这是以直
7、流电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机,从此诞生了名副其实的电梯。,电梯技术发展史话,共190页第6页,1889年,完成了法国巴黎Eiffel铁塔中的电梯项目。Eiffel铁塔高324m,按照铁塔底角的斜度及曲率,电梯在部分行程中须在倾斜的导轨上运行,由第1层平台升至第2层平台。1899年7月9日,第1台梯阶式(梯级是水平的,踏板用硬木制成,有活动扶手和梳齿板)扶梯试制成功,这是世界第1台真正的扶梯。1900年,这种扶梯在法国巴黎国际博览会上展出取得巨大成功。1900年,把拉丁文中“scala(楼梯)”一词与“elevator(电梯)”一词的字母结合起来创造的“escalator(如今称为自
8、动扶梯)”一词注册为产品商标,1950年根据商标保护法的规定,“escalator”失去了它名称的专有权,成为扶梯的通称。,电梯技术发展史话,共190页第7页,1902年,开发了自动按钮控制的乘客电梯。1903年,在纽约安装了第1台直流无齿轮曳引电梯。1915年,设计了自动平层微动装置,首次用于美国海军舰队的电梯。1922年,制造了世界上第1台现代化自动扶梯,水平楔槽式梯级与梳齿板相结合,从此即为其它自动扶梯制造商所沿用。1924年,在纽约新建的标准石油公司大楼安装了第1台信号控制的电梯,这是一种自动化程度较高的有司机电梯。1926年,开始生产采用沃德伦纳德(发电机电动机组)系统驱动的直接曳引
9、式电梯。1931年,在纽约安装了世界第1台双层轿厢电梯。双层轿厢电梯增加了额定载重量,节省了井道空间,提高了输送能力。1968年,奥的斯公司为美国芝加哥的Time-Life大厦安装了1台双层轿厢电梯系统。1946年,设计了群控电梯,1949年首批群控电梯安装于纽约联合国大厦。,电梯技术发展史话,共190页第8页,1976年7月,开发了速度为10.00m/s的直流无齿轮曳引电梯。1977年,开发了可控硅-伦纳德控制的无齿轮曳引电梯。1979年,开发了第1台基于微处理器的电梯控制系统,从而使电梯电气控制进入一个崭新的发展时期。1980年,发布了一个称之为OtisPlan的计算机程序,帮助建筑师们为
10、新的或改造的建筑物确定电梯的最佳形式、速度、数量等配置方案。1983年,开发了OTISLINE,它是一个基于计算机的每天24h的召修服务系统。1983年,开发了世界第1台变压变频驱动的电梯。1990年,三菱电机公司又首次将变频驱动系统用于液压电梯。1985年,研制出曲线运行的螺旋型自动扶梯,并成功投入生产。螺旋型自动扶梯可以节省建筑空间,具有装饰艺术效果。1988年2月,应用模糊理论和人工智能技术开发的电梯群控管理系统商品化。,电梯技术发展史话,共190页第9页,1992年12月,在日本东京附近的Narita机场安装了穿梭人员运输系统。穿梭轿厢悬浮于一个气垫上,以保证平滑、无声地运行,运行速度
11、可达9.00m/s。1993年,在日本横滨地区Landmark大厦安装了12.50m/s速度的超高速乘客电梯,是当时世界速度最快的乘客电梯。超高速电梯往往用于电视塔、超高大厦等具有标志意义的建筑中。1993年,制作所开发了可以乘运大型轮椅的自动扶梯,几个相邻梯级可以联动形成支持轮椅的平台。1994年10月29日一种单向运行的电梯在韩国问世。其特点是单向循环运行,以提高建筑物空间的利用率。这种电梯轿厢本身带驱动装置,可多台轿厢一起上下运行,系统由计算机控制。1996年3月,发布了革新设计的无机房电梯MonoSpace,由EcoDisk扁平的永久磁铁电机驱动。电机固定在机房顶部侧面的导轨上,由钢丝
12、绳传动牵引轿厢。,电梯技术发展史话,共190页第10页,1996年,引入集垂直运输与水平运输的复合运输系统的概念。该系统采用直线电机驱动,在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下,可以在轨道网络内交换各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间,解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题,尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。1996年,楼层厅站登记系统。该系统操纵盘设置在各层站候梯厅,操纵盘号码对应各楼层号码。乘客只需在呼梯时登记目的楼层号码,就会知道应该去乘梯组中哪台电梯,从而提前去该电梯厅门等候。待乘客进入轿厢后不再需要选层,轿厢会在目的楼层停
13、梯。由于该系统的操作便利性及结合强大的计算机群控技术使得候梯和乘梯时间缩减。1996年,开发了采用永磁电机无齿轮曳引机和双盘式制动系统的双层轿厢高速电梯,安装于上海的Mori大厦。1997年4月,在慕尼黑展示了Mobile无机房电梯,该电梯无需机房、曳引绳和承载井道,自驱动轿厢在自支撑的铝制导轨上垂直运行。,电梯技术发展史话,共190页第11页,1997年,在芬兰建造了当今世界行程最大(350m)的地下电梯试验井道,实际最大行程330m,理论上可测试17.00m/s速度的电梯。1998年,新版欧洲标准EN81-1:1998电梯制造与安装安全规范(我国国家标准GB7588等效采用EN81-1)增
14、加了对电梯轿厢上行超速保护等方面的要求,电梯部件公司如德国Wittur电梯部件集团纷纷推出双向动作限速器、双向制动安全钳等产品。1998年,发布了包括超高速、大载荷的交流无齿轮电梯系统和柔性双层电梯轿厢系统。1999年,发布3个电子商务产品:电子直销e*Direct、电子服务e*Service、电子显示e*Display。电子显示e*Display是通过电梯轿厢内的1块平板显示屏,向乘客提供新闻、天气预报、股市行情、体育比赛结果等,也可提供楼层指南、发布广告等信息。20世纪90年代末,开发了变速式自动人行道,即自动人行道以分段速度运行,乘客从低速段进入,然后进入高速平稳运行段,再后进入低速段离
15、开。这样提高了乘客上下自动人行道时的安全性,缩短了长行程时的乘梯时间。,电梯技术发展史话,共190页第12页,2000年4月,制造出全彩色自动扶梯梯级,它由玻璃纤维材料制成,有蓝色、绿色、红色、灰色和黑色等。彩色梯级为建筑师提供了丰富的设计想象空间。2000年5月,无机房电梯采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳“SchindlerAramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。每根曳引绳大约由30万股细纤维组成,其曳引绳比传统的钢丝绳轻4倍,绳中嵌入了石墨纤维导体,使得能够监控曳引绳的轻微磨损等变化。2000年5月,在意大利伯尔尼亚冬季滑雪地安装了一台斜行电梯,轿厢在倾斜的井道中沿导轨运行,
16、斜行电梯是一种坡道交通工具。2002年4月1720日,在第5届中国国际电梯展览会上展出了倾斜段高速运行的自动扶梯模型。可铰接伸缩的驱动齿条结构在运行时可使梯级的间隔发生变化,从而使速度也产生变化。其倾斜段的速度是出入口水平段的速度的1.5倍,这样既缩短了乘客的乘梯时间,也提高了乘客上下扶梯的安全性与平稳性。2002年,正在建设中预计2004年竣工的台北国际金融中心大厦将安装速度为1010m/min(16.8m/s)的超高速电梯。该电梯连接地下1层和第89层观光层,提升高度为388m。,电梯技术发展史话,共190页第13页,电梯,共190页第14页,共190页第15页,电梯结构,显示器,方向灯,
17、操纵盘&显示器,按钮,厅外横显,共190页第16页,乘客电梯,标准轿厢 基本型厅门,共190页第17页,乘客电梯,共190页第18页,乘客电梯,电梯的多功能群是按其不同领域,由3个概念所构成。绝对确保安全而诞生的SAFETY(安全)功能群。及时提供运行信息的HUMAN(人工智能化)功能群。为实现舒适,高效运行的SERVICE(服务)功能群。这些功能群,可实现高舒适感,高可靠性的运行综合运动,发挥出使人倍感亲切,乐于乘用的功能。,采用串行通讯方式,减少了各部件连接线,提高了可靠性。引驱动采用矢量控制的变频变压调速技术,实现了曳引驱动的全数字化控制,提高控制精度和舒适感。,共190页第19页,乘客
18、电梯,为达到高安全性的品质保证,故设有多重安全系统保护装置,以确保在各种情况下厢内乘客或保养人员均能在先进的安全回路装置下,而获得最高的安全保障。即使当电梯在运转中,因异常状况发生使电梯停于非基准位时,皆能以最完善的电脑网络控制侦测,在安全网络均正常下会即时切换至恰当的安全系统,平稳到达楼层以便乘客安全步出电梯。载客量:915人,共190页第20页,各类电梯,货梯 住宅梯 客梯 观光梯,共190页第21页,各类电梯,低压防湿电梯 汽车梯 防爆电梯,共190页第22页,VVVF医梯,“时间就是生命”,在当今以人为本的时代,各国纷纷开辟绿色通道。根据医院、疗养院等单位的特殊情况,在新型VVVF高档
19、客梯的基础上,开发出了绿色通道不可或缺的新型VVVF高档病床电梯。该梯设计合理、结构紧凑、开门距大,可满足医院、疗养院等单位用于运送病人、病床、担架及随机的医疗救护器材,是医院、疗养院等单位必不可少的优良配套设施。,共190页第23页,载货电梯,特点:1、全微机控制,维修保养方便。2、数字式选层器,准确可靠,节省机房空间。3、功能齐全,满足不同需要。4、应用VVVF技术,节能高效,平稳舒适。,共190页第24页,机械立体停车库,1.节省占地:土地利用率总车位数(下车位数1)当为五车位时土地利用率53 当为七车位时土地利用率74 2.适应性强:可安装在露天,使原地面停车场成倍增加停车量可安装在建
20、筑物内,如地下停车场。无需土建施工,或少量地面平整工程。除留足车库所需高度,与适当增加地面承重外设备安装与土建设计施工无关。3.平稳安全 液压系统一次调试验收后,可保证无漏油。比一般机械传动减少25维护保养工作量,至少十年无 故障运行。4.使用操作简便 即可用固定车位单独操作,又可用于团体存车分别使用还可用于公共停车场集中控制。5.噪音小,无污,节能耗,造型美观易于修整改观。,共190页第25页,自动人行道,共190页第26页,自动人行道,0.65m/s时,每小时11700人。它的宽度设计,足以使两人并肩站立而没有拥挤感,十分符合当代城市交通的需求在输送大型商城或机场繁忙的人流时,也可输送乘客
21、所携带的婴儿车、购物车、以及残疾人所乘坐的轮椅等。0-6 度的倾斜度,可根据建筑物的不同用途及环境,自由选择。安全自动人行道设置有一系列保护装置,以保护运行时高度的安全性;电气部分设有控制屏、操纵箱控制自动人行道启制动,当运行发生异常,可通过控制回路切断电源;电气控制系统采用电脑板,具有人行道速度及扶手带速度异常检出、供油控制等功能,并设有故障显示。节能自动人行道采用高效率的斜齿轮减速器和新型扶手驱动装置,比传统产品节能30%;自动人行道头、尾部入口处,可装设光电装置,实现自动启动和停止功能。自动人行道安装有先进的驱动装置和可靠的安全装置,还采用了一系列减震及防噪声结构、使乘客在乘行途中,体会
22、舒适、平稳与安静。,共190页第27页,观光梯,共190页第28页,自动扶梯,自动扶梯,犹如置身舒适、典雅的世界。温馨的照明和透明的侧板,洋溢着迷人的华彩。水平部加长乘降部,大大提高了乘降安全性。潇洒的造型,舒适的乘坐感,稳定的安全性。现代化的办公大楼,购物中心等处,都可以看到自动扶梯舒适、优雅地运行。,共190页第29页,无机房电梯,控制系统小型化 采用变频器内置32位微机控制,大大简化了原有的布线结构,并且对电气元器件进行了优化组合,使控制系统更趋先进、小型化。这样,控制柜可以放置在厅门墙内或井道内。井道空间的延伸 无需建造普通意义上的机房,对井道顶层楼板以及井道没有特殊要求,而顶层的高度
23、与有机房电梯相仿。这样,既节约了机房的建造费用,又提高了井道上层空间的利用率。从某种意义上讲,使井道的可利用空间得以延伸。安全、可靠 采用安全可靠性为业内人士所公认的颚式制动技术,并且内置磨损监控装置,使机器运行更加安全可靠。同时光幕门保护装置为进出电梯轿厢的乘客提供了安全的保证。高效节省 电梯曳引机齿轮箱的对称平衡力分布和瞬间多重啮合,使曳引机能产生极大的扭力距,有效功率达95%以上,并且采用变频驱动技术。这样,使电梯用较小功率的电机就能达到所要求的运行速度和载重能力。在同样速度、载重条件下,与蜗轮蜗轩电梯相比能节电40%-50%。,共190页第30页,无机房电梯,稳舒适、精度高 齿轮间良好
24、的啮合性促进了电梯的平稳、低噪音运行。电梯的伺服电机驱动系统使电梯运行精度更高、响应更快。免维护 采用的曳引机为长寿命曳引机,其齿轮磨损系数小,在投入使用后15年内无故障运行,无需因齿轮磨损而进行较正,无需换油和经常性地维修保养。适用范围广 适用于中高层住宅和办公楼。,共190页第31页,无机房电梯,机房置于顶层厅门旁 手动运行方式 免维护的先进结构,无机房电梯结构总图 曳引拖动结构图 碟式马达图,共190页第32页,无机房电梯,无机房电梯不是简单的将电梯的机房去掉,而是电梯设计观念上的变革和进步。无机房电梯的应用,节省了建筑物的空间,减少了建筑成本。省掉建筑物顶端的机房给建筑物的外观设计带来
25、更大的灵活性。更重要的是随之应用的一些新技术,新部件,使电梯的性能进一步提高,更加节省能源,更加环保。无机房电梯是电梯工业的一个重要的发展方向。,共190页第33页,几种无机房电梯井道布置示意图,主机上置式,主机下置式,主机置于轿顶上,共190页第34页,电梯的驱动方式,共190页第35页,引式升降机,使用变压变频升降机驱动器而非直流电或交流电双速升降机驱动器。交流电双速马达驱动系统改为变压变频系统,量度所得的能源节省量超过40%,且噪音及乘搭升降机的舒适程度亦有改善。,共190页第36页,电梯的驱动方式,一般来说,电梯的驱动方式可分为:牵引式、油压直接式、油压间接式。牵引式电梯为最常见的电梯
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