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Une protection secondaire d'ascenseur très importante

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Figure 2 : Circuit de commande de la protection secondaire du frein

Généralement, le système de sécurité des ascenseurs est considéré comme très sûr, fiable et complet, mais il a un maillon très faible. Si ce lien ne fonctionne pas, le système peut s'effondrer complètement (ELEVATOR WORLD, juillet 2011, « How Elevator Door Interlocks and Brake Circuits Influence Each Other and Cross-Cycle Protection »). Traiter ce lien est très important dans le cadre global de la sécurité des ascenseurs.

Protection à plusieurs niveaux et à plusieurs angles

La protection de sécurité à plusieurs niveaux est généralement utilisée dans le système de contrôle d'ascenseur. Par exemple, lors d'une survitesse descendante de l'ascenseur, le régulateur de survitesse doit déclencher l'arrêt de l'ascenseur par un dispositif de sécurité électrique avant que la vitesse de la cabine n'atteigne la vitesse de déclenchement du régulateur de survitesse. Si cette protection échoue et qu'il y a une nouvelle accélération, le limiteur de vitesse doit déclencher l'arrêt de l'ascenseur par un parachute de coupure électrique. Si cette protection échoue également et qu'il y a encore une accélération supplémentaire, le limiteur de vitesse doit déclencher l'arrêt de l'ascenseur avec le parachute en saisissant les rails de guidage et en maintenant la cabine.

Un autre exemple est la protection terminale dans le puits. Afin d'éviter le hors-jeu du terminal d'ascenseur (fonctionnement de la cabine au-dessus de la position normale du terminal), les deux interrupteurs de sécurité (c. les tampons peuvent également protéger la voiture au fond du puits. Cependant, dans de nombreux autres exemples d'équipements mécaniques et électriques, un seul interrupteur de fin de course est réglé pour empêcher le hors-jeu de la borne.

Nous utilisons également une protection de sécurité multi-angle dans le système de contrôle d'ascenseur. Au sein de ce système, une chaîne de sécurité électrique existe avec de nombreux interrupteurs de sécurité, ce qui correspond à chaque appareil qui doit être protégé. Si l'un de ces dispositifs ne fonctionne pas, l'interrupteur de sécurité correspondant coupera la chaîne de sécurité électrique, mettant fin au fonctionnement de l'ascenseur.

Le goulot d'étranglement du système de sécurité des ascenseurs

Le système de sécurité de l'ascenseur est divisé en parties mécaniques et électriques. La partie mécanique joue un double rôle : acquérir le signal mécanique initial associé et exécuter une fonction de protection à la fin. Le rôle de la partie électrique est également double : convertir le signal mécanique initial en un signal électrique à travers les contacts électriques et transmettre le signal électrique au dispositif de protection mécanique à travers un circuit électrique. Dans les ascenseurs, les derniers dispositifs d'exécution de la protection de sécurité des machines commandés électriquement sont le moteur principal et le frein (c'est-à-dire que l'alimentation du moteur principal et du frein serait interrompue en même temps pour arrêter le fonctionnement de l'ascenseur). Le mode de contrôle ci-dessus est illustré à la figure 1, où il existe un problème évident : étant donné que toute la protection de sécurité finira par se résumer à deux composants de base, si le moteur ou le frein tombe en panne, l'ensemble du système de protection tomberait-il en panne ?

Voyons d'abord le moteur principal. Lors de la mise en œuvre du système de sécurité, le moteur principal cesserait de fonctionner. Ceci est réalisé en coupant l'alimentation du moteur. À partir de la figure 1, nous pouvons voir que l'ascenseur est doté d'une protection à plusieurs niveaux et à plusieurs angles (c'est-à-dire qu'il existe de nombreuses façons d'interrompre le courant électrique vers le moteur principal ; même si l'un des interrupteurs de sécurité tombe en panne, un autre peut effectuer l'interruption). Par conséquent, le fait que la commande du moteur principal ne fonctionne pas n'entraînera pas de défaillance globale du système de sécurité.

Ensuite, nous regardons le frein. Lorsqu'une cabine d'ascenseur est arrêtée en fonctionnement normal, le moteur principal s'arrête d'abord, puis le frein amène la cabine à « vitesse zéro ». Ce n'est pas un problème de couper l'électricité du frein ; comme le moteur, si un interrupteur de sécurité ne fonctionne pas, un autre effectuera la tâche. Cependant, cela ne signifie pas nécessairement que le frein peut fonctionner de manière fiable. En effet, la force électromagnétique du frein n'est pas une force de freinage, mais une force de relâchement. La force de freinage du frein est fournie par le dispositif mécanique, et si la force de freinage mécanique du frein n'est pas suffisante, le moteur principal et le frein ne peuvent pas arrêter l'ascenseur, même s'il a été débranché de l'alimentation électrique.

La cabine d'ascenseur est différente d'une automobile sur une route plate. Cette dernière n'a pas d'énergie potentielle, et tant que le moteur de l'automobile s'arrête, la machine ne bougera pas après s'être arrêtée (en milieu clos). La cabine d'ascenseur, d'autre part, a généralement de l'énergie potentielle tant que le poids de la cabine et le contrepoids diffèrent. Ainsi, lorsque l'ascenseur arrive à un palier et que l'alimentation du moteur a été coupée, la fiabilité de l'arrêt de la cabine est entièrement assurée par la force de freinage mécanique du frein. Si cette force n'est pas suffisante, un patinage des freins peut se produire, même si la porte de l'ascenseur est ouverte. Étant donné que le patinage des freins est dû à l'insuffisance d'un dispositif mécanique, toutes les commandes de sécurité électriques (c'est-à-dire l'ensemble du système comme illustré à la figure 1) perdront de leur efficacité.

À l'exception du frein, l'ascenseur dispose toujours de trois dispositifs de sécurité mécaniques qui peuvent arrêter son mouvement. Il s'agit de l'équipement de sécurité, du Rope Gripper™ et du tampon. Mais l'influence de ces sécurités mécaniques est bien moindre que celle du frein, car ces dispositifs ne sont utilisés que dans certaines circonstances. Le parachute et le Rope Gripper sont utilisés dans la protection contre la survitesse, mais en raison de la disposition du contrepoids et des restrictions de puits, les possibilités d'excès de vitesse sont faibles, de sorte que les possibilités de travail réelles du parachute et du Rope Gripper sont minimes. La disposition tampon se trouve à l'emplacement terminal du puits, et son objectif principal est d'empêcher l'ascenseur de sortir de son emplacement terminal. Cependant, l'opportunité pour cette circonstance est également faible, en raison de l'arrêt de l'atterrissage, du contrôle de la vitesse et de la forte protection électrique du terminal. Le frein d'ascenseur, en revanche, est utilisé dans tous les cas de stationnement normal, et dans ces cas, si le frein tombe en panne, des accidents de cisaillement peuvent se produire.

Le rôle du frein sur le système de sécurité le rend irremplaçable. Lorsque le système de surveillance de la sécurité détecte un état défectueux, le système de contrôle utilise le frein pour arrêter l'ascenseur en premier. Aussi, tant que les freins peuvent jouer un rôle normal, les autres dispositifs mécaniques de sécurité n'ont pas besoin d'agir ; c'est-à-dire que le frein peut remplacer d'autres dispositifs de sécurité mécaniques dans de nombreux cas. Cependant, en cas de défaillance du frein, son remplacement est difficile en raison de son rôle important en matière de sécurité. La défaillance des freins se produit généralement en cas de surcharge. Si, lors d'une surcharge, la force de freinage des composants mécaniques fait défaut, l'ascenseur peut conduire à glisser, même avec la porte ouverte, provoquant un accident de cisaillement. Ces accidents se produisent à basse et moyenne vitesse, où le parachute et le Rope Gripper ne peuvent pas agir pour la protection. Le tampon est utilisé dans un emplacement terminal du puits, mais des accidents de cisaillement se produisent près de l'atterrissage, qui est loin du terminus du puits. Par conséquent, le tampon ne peut pas également agir pour la protection.

En cas de défaillance des freins, l'ensemble du système de sécurité peut tomber en panne. Par exemple, la protection du verrouillage de la porte nécessite que le système de contrôle arrête le mouvement de l'ascenseur lorsque la porte est ouverte ; mais, s'il n'y a pas assez de force de freinage mécanique, l'ascenseur peut toujours se déplacer, malgré la porte d'ascenseur ouverte. À l'heure actuelle, il n'y a aucune protection contre la survenance d'un accident de cisaillement. Le frein est donc un véritable goulot d'étranglement du système de sécurité.

Accidents d'ascenseur

Les performances de sécurité des ascenseurs d'aujourd'hui sont très élevées, en raison du développement de la technologie électromécanique et de l'introduction de la technologie informatique. Mais, parce que la faiblesse du système mentionnée ici n'a pas été fondamentalement résolue, de graves accidents de sécurité se produisent encore.

En août 2011, un accident d'ascenseur à Xiamen, en Chine, s'est produit en raison d'une défaillance du frein. Une personne est décédée et une autre a été blessée. Une enquête de suivi a révélé que le patin de frein ne s'était pas étroitement joint à la surface de la roue de frein pendant le temps de freinage. Lorsque l'ascenseur s'est garé au premier étage à ce moment-là, le frein a soudainement cessé de fonctionner et la cabine a commencé à monter, à cause du contrepoids lourd. A ce moment, un enfant est sorti de l'ascenseur et a été accroché par la porte de l'ascenseur, qui s'est déplacée vers le haut. Le grand-père de l'enfant, qui était également sur les lieux, a tenté d'extraire son petit-fils, mais il est tombé dans le puits, par la porte ouverte de l'ascenseur.

Protection secondaire pour le frein

Afin de corriger complètement la faiblesse du système de sécurité de l'ascenseur, la fonction d'arrêt de freinage pour la vitesse inférieure ou moyenne doit avoir une deuxième protection électromécanique (c'est-à-dire un autre dispositif de freinage électromécanique) pour le freinage. Non seulement les problèmes mécaniques doivent être pris en compte; les électriques devraient l'être aussi. C'est-à-dire que, dans un premier temps, le système de surveillance doit surveiller l'état de défaillance des freins ; une fois que le frein ne fonctionne plus, le circuit de surveillance démarre immédiatement un autre dispositif de freinage électromécanique, à temps pour arrêter l'ascenseur, à la place du frein. Le dispositif de freinage électromécanique de cette protection secondaire doit être totalement indépendant du frein de l'entraînement principal ; il ne participe pas au freinage normal afin d'éviter l'usure, et il ne fonctionne qu'en cas d'urgence extraordinaire. Bien que le frein comporte également deux pièces de freinage et que les deux pièces de freinage soient également indépendantes, les deux pièces fonctionnent et s'usent en même temps. Une fois qu'une partie échoue, une autre échoue généralement en même temps, elle n'a donc ni véritable indépendance, ni double protection. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser un autre dispositif de freinage électromécanique indépendant pour la protection secondaire du frein.

Pince à corde électrique améliorée

Afin d'éviter un accident causé par une défaillance du frein, un autre dispositif de freinage indépendant est nécessaire pour protéger le frein peut être introduit. Cependant, cela ne signifie pas qu'un nouveau dispositif de freinage doit être ajouté. Une solution raisonnable consiste à rattacher cette fonction importante à un dispositif de freinage électromécanique existant. En d'autres termes, on peut utiliser un Rope Gripper électromécanique pour remplir cette fonction accessoirement. Le Rope Gripper a été largement utilisé au cours des dernières années, dans le but d'assurer la protection contre les excès de vitesse. Il peut aussi, cependant, apporter une solution au problème de patinage des freins.

Il existe deux types de pinces à corde : électromécaniques et mécaniques pures. Les deux sont déclenchés par le limiteur de vitesse, qui déclenche l'interrupteur électrique du préhenseur à câble électromécanique et le câble de commande du préhenseur à câble mécanique. Seul le Rope Gripper électromécanique peut effectuer une protection secondaire pour le frein ; la mécanique ne le peut pas – elle fournit simplement une protection en cas de survitesse ascendante. Afin de soutenir le frein avec un préhenseur de corde électromécanique, le système de surveillance détecterait d'abord une défaillance du frein. Une fois que le frein ne fonctionnait plus, le système de contrôle, au moyen d'un circuit parallèle, initiait le Rope Gripper pour arrêter la voiture. Bien que l'interrupteur de contrôle des moyens de protection contre la survitesse de la cabine en montée soit un dispositif de sécurité électrique (généralement un circuit de sécurité électrique en série sans équipement électrique en parallèle), l'interrupteur de démarrage du Rope Gripper n'est pas le dispositif de sécurité électrique. Afin d'accomplir des exigences de contrôle spécifiques, un circuit parallèle à celui-ci serait autorisé.

Circuit de commande de protection spécifique pour frein

La protection secondaire Rope Gripper pour le frein n'est utilisée que lorsque la voiture quitte la zone de déverrouillage avec les portes ouvertes. Cependant, le freinage Rope Gripper est généralement utilisé pour déplacer la corde de traction. Cela porte non seulement le Rope Gripper, mais aussi la corde de traction. Ainsi, le Rope Gripper serait utilisé le moins possible. L'appareil ne déclenche pas le freinage dans les situations suivantes :

Si le frein a un patinage incontrôlé mais que le patinage n'est pas au-delà de la zone de sécurité dans laquelle l'accident de cisaillement ne peut pas se produire

Lorsque le glissement est au-delà de la zone de sécurité mais que les portes de l'ascenseur sont fermées (le glissement de la cabine avec la porte de l'ascenseur fermée ne présente aucun risque d'accident de cisaillement, de sorte que la pince à corde n'a pas besoin d'agir dans une telle situation. Si le glissement continu provoque un excès de vitesse et atteint le puits terminal, le parachute et le tampon peuvent être utilisés pour la protection.)

En mode inspection, le Rope Gripper ne participe pas à la protection des freins, car l'inspection doit ouvrir la porte n'importe où, y compris au-delà de la zone de déverrouillage (Il s'agit d'un état de travail, pas d'un état de panne.)

La figure 2 est un circuit de commande de protection secondaire de frein. La rangée supérieure est la commande de verrouillage de porte. « J » est le relais de verrouillage de porte de voiture ; « KM » est le relais de porte ouverte ; « CRIR » est le relais d'inspection du toit de la voiture ; « CIR » est le relais d'inspection de la voiture ; « ALR » et « BLR » sont respectivement les relais de mise à niveau ci-dessus et ci-dessous ; « B1 » et « B2 » sont les relais du circuit de freinage ; « T11 » et « T21 » sont les contacts électriques des portes actives et passives d'un palier d'un étage, respectivement ; « T1 » est un relais de porte active de palier contrôlé par tous les contacts de porte actifs d'un palier dans un circuit en série ; et « T2 » est un relais de porte passive palière contrôlé par tous les contacts de porte passive du palier dans un circuit en série. "MS" est le relais de verrouillage de porte contrôlé par tous les contacts de verrouillage de porte dans un circuit en série. Dans les automates programmables et les cartes d'ordinateur, les relais tels que « T1 », « T2 » et « MS » peuvent être définis dans le logiciel (c'est-à-dire qu'ils peuvent être subjonctifs). Une fois toutes les portes fermées, "MS" est connecté, et son contact normalement ouvert ("MS2") connecté, avec son contact normalement fermé ("MS1" et "MS3") déconnecté, ou bien "MS" est déconnecté, et son contact normalement ouvert déconnecté, avec son contact normalement fermé connecté.

Sur la figure 2, « T » est un relais temporisé. Le but de l'utilisation d'une minuterie est d'éviter une protection inutile. Tant que le système de contrôle peut revenir automatiquement à l'état normal ou être protégé par d'autres moyens en peu de temps, le Rope Gripper ne participe pas au freinage. Le relais temporisé commence le chronométrage lorsque la voiture quitte la zone de déverrouillage avec une porte ouverte. Cela peut se produire dans l'un des deux cas. Premièrement, l'ascenseur peut quitter la zone de déverrouillage avec une porte ouverte lorsque la machine d'entraînement est sous tension. Certains ascenseurs ont une fonction de remise à niveau : pendant que l'ascenseur se dirige automatiquement vers sa zone de mise à niveau, le Rope Gripper ne participe pas au freinage. Le deuxième cas peut se produire lorsque l'ascenseur quitte la zone de déverrouillage avec une porte ouverte après que la machine motrice a perdu la puissance. Dans ce cas, si l'ascenseur ne se remet pas à niveau dans un court laps de temps, le Rope Gripper se préparera à freiner, car cette fois, le frein peut être en état de patinage. Quelle qu'en soit la cause, tant que la cabine quitte la zone de déverrouillage (lorsque l'inducteur de mise à niveau du contact normalement fermé « LI1 » est connecté) et que la porte de l'ascenseur ne se ferme pas (lorsque le contact normalement fermé « MS1 » est connecté), « T » commence le chronométrage (lorsque « T » est connecté). La zone de déverrouillage correspond à une longueur de volet de porte à peu près égale à la longueur du panneau de séparation de la figure 2. Ainsi, « LI » quittant le panneau de séparation serait considéré comme l'ascenseur quittant la zone de déverrouillage.

Dans certains cas, le fait que l'ascenseur quitte la zone de déverrouillage avec une porte ouverte ne représente pas une défaillance des freins, mais un court-circuit du verrouillage de porte ou du circuit de freinage. A ce moment, tant qu'il y a un circuit de détection et qu'il a trouvé le court-circuit, le système de contrôle peut forcer le démarrage du frein pour arrêter le mouvement. Pour éviter le risque de défaillance des freins, cet état doit être temporisé (c'est-à-dire que si le frein échouait en protection, le système de commande déclencherait immédiatement le Rope Gripper). « MBF » sur la figure 2 est utilisé pour tester si le circuit de verrouillage de porte ou de freinage a été court-circuité. Une fois que l'ascenseur a été stationné à un palier et que sa porte s'est ouverte, tant que le circuit de verrouillage de porte ou de freinage est (partiellement) court-circuité, « MBF » ne peut pas être connecté et le relais électrique de chaîne de sécurité (« SCR ») peut être brisé. Si le circuit de verrouillage de porte ou de freinage n'a pas court-circuité, mais qu'une porte d'ascenseur s'ouvre en dehors de la zone de déverrouillage (c. « SCS2 » à « SCSN » sont les contacts électriques généraux de la chaîne de sécurité qui ont rompu le SCR dans la méthode d'origine après la défaillance du composant de sécurité auquel le contact correspond. Lorsque le SCR est cassé, ses contacts doivent contrôler directement le moteur principal et le frein pour arrêter de fonctionner.

Si le glissement ne peut pas être arrêté après la rupture de la chaîne de sécurité électrique et que cela augmente encore jusqu'à ce que les inducteurs de nivellement supérieur et inférieur (« ALI » et « BLI », respectivement) quittent tous le tableau de séparation et, en même temps, la porte de l'ascenseur est ouvert ou que le circuit de verrouillage de porte ou de freinage est en court-circuit, des accidents de cisaillement sont susceptibles de se produire. À ce stade, le système de contrôle doit être prêt à démarrer le préhenseur à câble via son interrupteur de protection contre la survitesse ascendante («UOP») du circuit parallèle. Tout « ALI » ou « BLI » sur le tableau d'isolement équivaut à la longueur du tableau. En ajoutant la longueur entre « ALI » et « BLI », cette zone est beaucoup plus grande que la zone de déverrouillage. Si la voiture dépasse cette zone avec une porte ouverte et n'y revient pas lorsque le délai de "T" est terminé, le système de contrôle démarre immédiatement le Rope Gripper. Son circuit de protection secondaire est en parallèle avec le contact de démarrage de sa protection contre les survitesses montantes ; c'est-à-dire que son circuit de protection secondaire n'affecterait pas la protection de survitesse ascendante d'origine de l'appareil. "JDJ2" dans le circuit du relais Rope Gripper ("RGR") est le contact du relais d'inspection du toit de la voiture. En état d'inspection, ce contact normalement fermé se déconnecte pour protéger la protection secondaire du préhenseur à corde.

Conclusion

L'échec du patinage des freins avec une porte ouverte est complètement différent de l'échec d'une survitesse ascendante, non seulement par la probabilité de son apparition, mais aussi par le degré de dommage potentiel - les deux sont beaucoup plus importants que dans le cas d'une vitesse ascendante. Par conséquent, si le Rope Gripper peut exécuter la protection secondaire du frein en dehors de la protection de survitesse ascendante d'origine, sa valeur supplémentaire est beaucoup plus grande.

Tous les dispositifs de sécurité mécaniques n'ont pas besoin d'une protection secondaire, mais une protection secondaire pour le frein est nécessaire. Comparé à d'autres dispositifs de sécurité mécaniques, le frein présente trois caractéristiques : 1) la fréquence d'utilisation du frein est élevée et le risque de défaillance est bien supérieur à celui des autres dispositifs de sécurité mécaniques en raison d'une usure excessive ; 2) la défaillance du frein s'accompagne souvent d'un glissement dans une porte ouverte, avec un danger après défaillance bien supérieur à celui des autres dispositifs mécaniques de sécurité ; et 3) une défaillance des freins pourrait faire perdre leur efficacité à tous les dispositifs électriques de sécurité. Par conséquent, l'utilisation d'un pince-câble électrique pour la protection secondaire du frein est nécessaire. Sinon, le système de protection de sécurité de l'ascenseur ne peut pas être qualifié de complet.

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