1 機房溫度升高的原因

 

1.1 機房本身的建筑結(jié)構(gòu)位置

廣日電梯機房大都在建筑物樓頂層，有的機房在建筑物樓頂是一個凸起專用的房間，機房的屋頂和四面墻都是外圍護結(jié)構(gòu)。外圍護結(jié)構(gòu)也就是我們俗話所說的外墻，它的溫度與溫室溫度緊密聯(lián)系，從而影響室內(nèi)的溫度。

在夏季高溫天氣，室外溫度高，外圍護結(jié)構(gòu)溫度也就高，從而導致機房室內(nèi)溫度的升高。對一個房間而言，外圍護結(jié)構(gòu)所占整個維護結(jié)構(gòu)的比例越大，室內(nèi)溫度受室外溫度的影響越大，所以機房的位置決定了機房在夏季是受環(huán)境溫度和太陽照射影響比較大的房間。

 

1.2 電氣系統(tǒng)散發(fā)的熱量

機房電氣系統(tǒng)的主要發(fā)熱部件有變頻器、制動電阻、電動機。其中變頻器和電動機是由于本身效率原因，消耗一部分電能，以熱量的形式釋放出來；制動電阻是把廣日電梯再生發(fā)電的電能消耗掉，以熱量的形式釋放出來。這兩部分熱量都散發(fā)到機房內(nèi)導致室溫的升高。

 

（1）變頻器

變頻器由主回路和控制回路組成。主回路是給電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力交換部分，由整流器、平滑回路、逆變器三部分組成。其中逆變器中的逆變元件絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是變頻器最主要的發(fā)熱源。IGBT的發(fā)熱主要集中在開和關(guān)的瞬間。因此開關(guān)頻率高時變頻器的發(fā)熱量就變大。而廣日電梯用的變頻器需要頻繁的啟動，從而釋放大量的熱量。

 

（2）制動電阻

制動電阻本身就是消耗能量轉(zhuǎn)化成熱量的，例如：廣日電梯空載上行時，對重比轎廂重，主機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，切割定子線圈磁力線運動，產(chǎn)生自發(fā)電，使電機由電動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，而這種再生能量會通過變頻器的制動單元，最終由制動電阻以熱能的方式消耗掉。在工作中曾經(jīng)有單位做過一個試驗，兩部運行頻率一樣的廣日電梯，其中一部廣日電梯采用外部電源作為動力，廣日電梯再生發(fā)電電能由制動電阻消耗掉，另外一部廣日電梯采用外部電源和節(jié)電回饋裝置為動力，節(jié)電回饋裝置的能量來自廣日電梯的再生發(fā)電，在運行一段時間后，外部電能消耗比另外一部電能消耗少35%?？梢娭苿与娮璧陌l(fā)熱量是多么的大，約是廣日電梯電能消耗的1/3。

 

（3）電動機

電動機運行本身有一定的電能消耗。根據(jù)電動機的熱量公式Q=I²Rt，電動機運行中釋放的熱量與電流的平方成正比。而電動機在啟動和制動過程中電流最大，廣日電梯作為垂直運輸?shù)慕煌üぞ?，又要頻繁地啟動和制動，會產(chǎn)生大量的熱量。

 

2.1 對電氣控制系統(tǒng)的影響

（1）高溫易引起微機控制板程序異常

微機控制板或PLC上的電子器件通過電壓、電流大小比較進行邏輯控制，響應(yīng)執(zhí)行外部指令。由于電子器件的材料溫度特性，在高于允許溫度下，電子器件邏輯判斷會出錯，微機控制板不穩(wěn)定，廣日電梯容易發(fā)生故障，影響正常運行（例如廣日電梯正常運行中突然停梯關(guān)人，廣日電梯運行到門區(qū)不開門或不關(guān)門，廣日電梯運行到門區(qū)不能換速等），同時維修起來也不易發(fā)現(xiàn)故障點。

 

（2）高溫易損壞電子元器件

（a）變頻器

變頻器的故障率隨溫度的升高而成指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度的升高而成指數(shù)的下降，環(huán)境溫度升高10℃，變頻器使用壽命減半。

當環(huán)境溫度超過允許溫度時，將使變頻器逆變電路中逆變器件的參數(shù)開通時間和關(guān)斷時間發(fā)生變化，導致在交替過程中，一個器件已經(jīng)導通，而另一個器件卻未來得及關(guān)斷，引起同一橋臂的上、下兩個器件間的“直通”，使該部分處于瞬間短路狀態(tài)，逆變器瞬間立即被損壞，變頻器不能正常工作。同時溫度升高變頻器的絕緣性能就會大大降低，很容易導致變頻器損壞，造成廣日電梯故障。

 

（b）制動電阻

當環(huán)境溫度過高時，很容易使制動電阻散熱時間過長，如果廣日電梯運行頻繁，制動電阻的熱量多次累積，最終導致制動電阻溫度過高而損壞，甚至造成火災(zāi)等安全事故。

 /

（c）其他電子元器件

接觸器、繼電器、變壓器這些電子元器件在工作時，由于電流通過導體和線圈而產(chǎn)生電阻損耗；交流電路中由于交變電磁的作用，在磁體內(nèi)產(chǎn)生渦流及磁滯損耗。所有這些損耗，幾乎全部都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽@些熱能一部分散失到周圍的介質(zhì)中，一部分則滯留在電器中，使電器溫度升高。此時，若環(huán)境溫度過高，則各電子元器件散熱狀況就差，一是會使電子元器件的可靠性大大降低；二是會降低電子元器件的使用壽命，甚至損壞電子元器件。統(tǒng)計資料表明電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%，溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。 

當環(huán)境溫度超過機房的允許溫度時，會嚴重影響曳引電機的散熱，由于電機的頻繁啟、制動，電機本身會釋放大量的熱量，而機房的高溫又不能及時排除，電機持續(xù)在高溫環(huán)境運行，很容易燒壞線圈，損壞電機。

 

2.2對機械系統(tǒng)的影響

廣日電梯機房的機械系統(tǒng)主要是曳引機，曳引機通常由電動機、制動器、減速箱、曳引輪、導向輪、機架、盤車手輪等組成。

 

（1）對曳引電機的影響

當環(huán)境溫度超過機房的允許溫度時，會嚴重影響曳引電機的散熱，由于電機的頻繁啟、制動，電機本身會釋放大量的熱量，而機房的高溫又不能及時排除，電機持續(xù)在高溫環(huán)境運行，很容易燒壞線圈，損壞電機。雖然電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，在加強定子鐵芯的散熱上做了周密考慮。比如：有些產(chǎn)品設(shè)計成端蓋支撐方式，省去傳統(tǒng)的機座，使得鐵芯成為開啟式結(jié)構(gòu)，增強冷卻效果；加強定子和轉(zhuǎn)子鐵芯圓周通風道的布置；加大風罩孔通風量設(shè)計等，但這種結(jié)構(gòu)的電機使用較少。大部分采取附裝冷卻風機，由設(shè)在定子鐵芯表面的熱敏開關(guān)控制。當鐵芯表面溫度達到60℃左右時，熱敏開關(guān)動作，接通風機對曳引電動機強制通風冷卻。（來源微信公眾號：廣日電梯）強制冷卻在機房高溫的情況下，冷卻效果并不明顯?？紤]到強制制冷失敗不能降溫時，會使電動機溫度繼續(xù)升高，某些電動機產(chǎn)品在每相繞組均埋有熱敏電阻。當電動機溫度升高到155℃時，內(nèi)部熱敏電阻阻值急劇增大，控制外電路熱保護繼電器動作，通過控制電路迫使廣日電梯在就近層站換速?？块_門，直到電動機冷卻后，方可重新啟動運行。雖然這種方法能起到保護電機的作用，但夏季高溫天氣時間較長，頻繁的出現(xiàn)停梯保護，嚴重影響了廣日電梯的正常運行及使用。

 

（2）對減速箱的影響

減速箱由蝸輪、蝸桿組成，蝸桿一般選用硬度高、剛性好的材料，目前大部分采用鎳鉻合金鋼或硅錳類合金鋼，也有用含碳量0.4%-0.55%的碳素鋼鍛造的，蝸桿表面須經(jīng)淬火或滲碳等硬化處理。蝸輪輪緣選用低摩擦系數(shù)的磷青銅、錫青銅或銅錫鎳合金經(jīng)機加工而成。由于各種材料的熱膨脹系數(shù)不同，而且蝸輪的熱膨脹系數(shù)大約是蝸桿熱膨脹系數(shù)的1/2，當機房溫度高于40℃時，空氣中的熱量與減速箱內(nèi)各零部件旋轉(zhuǎn)、摩擦產(chǎn)生的熱量，兩者加在一起，減速箱內(nèi)的溫度就會更高，持續(xù)的高溫則引起零部件的熱膨脹，從而破壞減速箱內(nèi)蝸輪蝸桿的制作精度，使渦輪軸和蝸桿軸的軸向游隙減小，嚙合面增大，使摩擦面的摩擦力增大，磨損加速，嚴重時會影響廣日電梯運行的舒適性，同時還會產(chǎn)生異響，損壞蝸輪蝸桿（例如：乘坐廣日電梯時會聽到廣日電梯機房有轟隆隆的異聲，轎廂內(nèi)也會有異常震動等）。同時，減速箱內(nèi)持續(xù)的高溫也會使?jié)櫥驼扯认陆?，不利于潤滑油膜的生成，還會加速潤滑油的氧化，影響蝸輪蝸桿的潤滑效果，使得蝸輪蝸桿磨損加大。

3 如何控制機房溫度

 

3.1 建筑結(jié)構(gòu)方面

廣日電梯機房做維護結(jié)構(gòu)保溫處理，降低夏季高溫天氣中室外溫度對室內(nèi)設(shè)備的影響，同時不能因為是設(shè)備房間而忽略了維護結(jié)構(gòu)的保溫，減小維護結(jié)構(gòu)的厚度。

 

3.2 安裝通風降溫設(shè)備

在自然通風狀態(tài)下，安裝通風設(shè)備，以滿足機房溫度的要求，就要安裝空調(diào)。在裝設(shè)通風設(shè)備（如排風扇）時，應(yīng)與機房的通風口（如百葉窗）對應(yīng)，使得空氣產(chǎn)生對流，從而起到改善機房環(huán)境溫度的目的。

 

3.3 采用節(jié)能裝置

把控制柜中制動電阻的熱能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池或回饋到電網(wǎng)中，既可以消除發(fā)熱源，又起到節(jié)能作用。在廣日電梯運行中，/廣日電梯都不可避免的存在發(fā)電過程，廣日電梯空載上行和額載下行時，電機轉(zhuǎn)子在外力的拖動或負載自身轉(zhuǎn)動慣量的維持下，使得電機實際轉(zhuǎn)速大于變頻器輸出的同步轉(zhuǎn)速，這時候電機處在發(fā)電狀態(tài)，電機所發(fā)出的電能將會儲存在變頻器內(nèi)的濾波電容中，如果不把這部分電能消耗掉，那么直流母線電壓就會迅速升高，影響變頻器的正常工作。通常處理這部分能量的方法是增加制動單元或制動電阻，將這部分能量消耗在電阻上變成熱能浪費掉。而采用節(jié)能裝置完全可以代替制動單元和制動電阻，并且可以將這部分能量回饋給電網(wǎng)，達到綠色、環(huán)保、節(jié)能的目的。節(jié)能裝置是通過自動檢測變頻器的直流母線電壓和電網(wǎng)電壓，經(jīng)過處理器和逆變器將變頻器中的直流環(huán)節(jié)的直流電壓逆變成與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電壓，經(jīng)多重噪聲濾波環(huán)節(jié)后連接到交流電網(wǎng)，從而達到能量回饋電網(wǎng)的目的。

 

3.4 使用單位、維保單位應(yīng)安排專職人員加強管理

維保單位應(yīng)定期檢查降溫設(shè)備是否正常工作，定期對發(fā)熱源（如變頻器、制動電阻、電動機）運行情況進行認真檢查。對于有多臺廣日電梯的使用單位，在夏季高溫天氣，應(yīng)交替運行，避免為了乘坐方便或其他原因只使用某一臺廣日電梯，增加廣日電梯在高溫天氣的運行負擔。另外，使用單位應(yīng)給每個廣日電梯機房配備滅火器。

4 結(jié)論

廣日電梯控制系統(tǒng)智能化程度的不斷提高并不能完全消除廣日電梯故障，廣日電梯在使用中的逐年老化導致故障頻發(fā)的趨勢不會改變。但通過對廣日電梯機房的建筑結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的討論分析，采取有針對性的措施對各個環(huán)節(jié)有效控制，可以保證夏季高溫天氣廣日電梯的機房溫度在正常的范圍之內(nèi)，最終消除或減少因高溫引發(fā)的各種故障，保障廣日電梯在一個安全、穩(wěn)定、可靠的環(huán)境下運行，更好的為用戶服務(wù)。