機房溫度升高的原因

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    機房本身的建筑結構位置

    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(gè)凸起專(zhuān)用的房間，機房的屋頂和四面墻都是外圍護結構。外圍護結構也就是我們俗話(huà)所說(shuō)的外墻，它的溫度與溫室溫度緊密聯(lián)系，從而影響室內的溫度。

    在夏季高溫天氣，室外溫度高，外圍護結構溫度也就高，從而導致機房室內溫度的升高。對一個(gè)房間而言，外圍護結構所占整個(gè)維護結構的比例越大，室內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(yáng)照射影響比較大的房間。

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    電氣系統散發(fā)的熱量

機房電氣系統的主要發(fā)熱部件有變頻器、制動(dòng)電阻、電動(dòng)機。其中變頻器和電動(dòng)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(lái)；制動(dòng)電阻是把電梯再生發(fā)電的電能消耗掉，以熱量的形式釋放出來(lái)。這兩部分熱量都散發(fā)到機房?jì)葘е率覝氐纳摺?/p>

變頻器

    變頻器由主回路和控制回路組成。主回路是給電動(dòng)機提供調壓調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(kāi)和關(guān)的瞬間。因此開(kāi)關(guān)頻率高時(shí)變頻器的發(fā)熱量就變大。而電梯用的變頻器需要頻繁的啟動(dòng)，從而釋放大量的熱量。

制動(dòng)電阻

    制動(dòng)電阻本身就是消耗能量轉化成熱量的，例如：電梯空載上行時(shí)，對重比轎廂重，主機轉子轉動(dòng)，切割定子線(xiàn)圈磁力線(xiàn)運動(dòng)，產(chǎn)生自發(fā)電，使電機由電動(dòng)狀態(tài)轉變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，而這種再生能量會(huì )通過(guò)變頻器的制動(dòng)單元，最終由制動(dòng)電阻以熱能的方式消耗掉。在工作中曾經(jīng)有單位做過(guò)一個(gè)試驗，兩部運行頻率一樣的電梯，其中一部電梯采用外部電源作為動(dòng)力，電梯再生發(fā)電電能由制動(dòng)電阻消耗掉，另外一部電梯采用外部電源和節電回饋裝置為動(dòng)力，節電回饋裝置的能量來(lái)自電梯的再生發(fā)電，在運行一段時(shí)間后，外部電能消耗比另外一部電能消耗少35%?？梢?jiàn)制動(dòng)電阻的發(fā)熱量是多么的大，約是電梯電能消耗的1/3。

電動(dòng)機

    電動(dòng)機運行本身有一定的電能消耗。根據電動(dòng)機的熱量公式Q=I2Rt，電動(dòng)機運行中釋放的熱量與電流的平方成正比。而電動(dòng)機在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中電流最大，電梯作為垂直運輸的交通工具，又要頻繁地啟動(dòng)和制動(dòng)，會(huì )產(chǎn)生大量的熱量。

對電氣控制系統的影響

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    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(guò)電壓、電流大小比較進(jìn)行邏輯控制，響應執行外部指令。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(huì )出錯，微機控制板不穩定，電梯容易發(fā)生故障，影響正常運行（例如電梯正常運行中突然停梯關(guān)人，電梯運行到門(mén)區不開(kāi)門(mén)或不關(guān)門(mén)，電梯運行到門(mén)區不能換速等），同時(shí)維修起來(lái)也不易發(fā)現故障點(diǎn)。

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    高溫易損壞電子元器件

變頻器

    變頻器的故障率隨溫度的升高而成指數的上升，使用壽命隨溫度的升高而成指數的下降，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(guò)允許溫度時(shí)，將使變頻器逆變電路中逆變器件的參數開(kāi)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間發(fā)生變化，導致在交替過(guò)程中，一個(gè)器件已經(jīng)導通，而另一個(gè)器件卻未來(lái)得及關(guān)斷，引起同一橋臂的上、下兩個(gè)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(shí)溫度升高變頻器的絕緣性能就會(huì )大大降低，很容易導致變頻器損壞，造成電梯故障。

制動(dòng)電阻

    當環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，很容易使制動(dòng)電阻散熱時(shí)間過(guò)長(cháng)，如果電梯運行頻繁，制動(dòng)電阻的熱量多次累積，最終導致制動(dòng)電阻溫度過(guò)高而損壞，甚至造成火災等安全事故。

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(shí)，由于電流通過(guò)導體和線(xiàn)圈而產(chǎn)生電阻損耗；交流電路中由于交變電磁的作用，在磁體內產(chǎn)生渦流及磁滯損耗。所有這些損耗，幾乎全部都轉變?yōu)闊崮?，這些熱能一部分散失到周?chē)慕橘|(zhì)中，一部分則滯留在電器中，使電器溫度升高。此時(shí)，若環(huán)境溫度過(guò)高，則各電子元器件散熱狀況就差，一是會(huì )使電子元器件的可靠性大大降低；二是會(huì )降低電子元器件的使用壽命，甚至損壞電子元器件。統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(shí)的壽命只有溫升25℃時(shí)的1/6。 

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

對機械系統的影響

    電梯機房的機械系統主要是曳引機，曳引機通常由電動(dòng)機、制動(dòng)器、減速箱、曳引輪、導向輪、機架、盤(pán)車(chē)手輪等組成。

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    對曳引電機的影響

    當環(huán)境溫度超過(guò)機房的允許溫度時(shí)，會(huì )嚴重影響曳引電機的散熱，由于電機的頻繁啟、制動(dòng)，電機本身會(huì )釋放大量的熱量，而機房的高溫又不能及時(shí)排除，電機持續在高溫環(huán)境運行，很容易燒壞線(xiàn)圈，損壞電機。雖然電動(dòng)機的結構設計方面，在加強定子鐵芯的散熱上做了周密考慮。比如：有些產(chǎn)品設計成端蓋支撐方式，省去傳統的機座，使得鐵芯成為開(kāi)啟式結構，增強冷卻效果；加強定子和轉子鐵芯圓周通風(fēng)道的布置；加大風(fēng)罩孔通風(fēng)量設計等，但這種結構的電機使用較少。大部分采取附裝冷卻風(fēng)機，由設在定子鐵芯表面的熱敏開(kāi)關(guān)控制。當鐵芯表面溫度達到60℃左右時(shí)，熱敏開(kāi)關(guān)動(dòng)作，接通風(fēng)機對曳引電動(dòng)機強制通風(fēng)冷卻。（來(lái)源微信公眾號：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(shí)，會(huì )使電動(dòng)機溫度繼續升高，某些電動(dòng)機產(chǎn)品在每相繞組均埋有熱敏電阻。當電動(dòng)機溫度升高到155℃時(shí)，內部熱敏電阻阻值急劇增大，控制外電路熱保護繼電器動(dòng)作，通過(guò)控制電路迫使電梯在就近層站換速?？块_(kāi)門(mén)，直到電動(dòng)機冷卻后，方可重新啟動(dòng)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(shí)間較長(cháng)，頻繁的出現停梯保護，嚴重影響了電梯的正常運行及使用。

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    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(lèi)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不同，而且蝸輪的熱膨脹系數大約是蝸桿熱膨脹系數的1/2，當機房溫度高于40℃時(shí)，空氣中的熱量與減速箱內各零部件旋轉、摩擦產(chǎn)生的熱量，兩者加在一起，減速箱內的溫度就會(huì )更高，持續的高溫則引起零部件的熱膨脹，從而破壞減速箱內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(shí)會(huì )影響電梯運行的舒適性，同時(shí)還會(huì )產(chǎn)生異響，損壞蝸輪蝸桿（例如：乘坐電梯時(shí)會(huì )聽(tīng)到電梯機房有轟隆隆的異聲，轎廂內也會(huì )有異常震動(dòng)等）。同時(shí)，減速箱內持續的高溫也會(huì )使潤滑油粘度下降，不利于潤滑油膜的生成，還會(huì )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。

如何控制機房溫度

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    建筑結構方面

    電梯機房做維護結構保溫處理，降低夏季高溫天氣中室外溫度對室內設備的影響，同時(shí)不能因為是設備房間而忽略了維護結構的保溫，減小維護結構的厚度。

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    安裝通風(fēng)降溫設備

    在自然通風(fēng)狀態(tài)下，安裝通風(fēng)設備，以滿(mǎn)足機房溫度的要求，就要安裝空調。在裝設通風(fēng)設備（如排風(fēng)扇）時(shí)，應與機房的通風(fēng)口（如百葉窗）對應，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。

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    采用節能裝置

    把控制柜中制動(dòng)電阻的熱能轉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，又起到節能作用。在電梯運行中，電梯都不可避免的存在發(fā)電過(guò)程，電梯空載上行和額載下行時(shí)，電機轉子在外力的拖動(dòng)或負載自身轉動(dòng)慣量的維持下，使得電機實(shí)際轉速大于變頻器輸出的同步轉速，這時(shí)候電機處在發(fā)電狀態(tài)，電機所發(fā)出的電能將會(huì )儲存在變頻器內的濾波電容中，如果不把這部分電能消耗掉，那么直流母線(xiàn)電壓就會(huì )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(dòng)單元或制動(dòng)電阻，將這部分能量消耗在電阻上變成熱能浪費掉。而采用節能裝置完全可以代替制動(dòng)單元和制動(dòng)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、節能的目的。節能裝置是通過(guò)自動(dòng)檢測變頻器的直流母線(xiàn)電壓和電網(wǎng)電壓，經(jīng)過(guò)處理器和逆變器將變頻器中的直流環(huán)節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)節后連接到交流電網(wǎng)，從而達到能量回饋電網(wǎng)的目的。

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    安排專(zhuān)職人員加強管理

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