سیستم راه انداز اضطراری برای آسانسورهای کششی

مجسم کنید که کابین شلوغ یک آسانسور بر اثر قطع برق، در فاصله بین طبقات متوقف مانده و مسافران محبوس آن در تاریکی مطلق و اضطراب منتظر رسیدن کمک هستند. چرا نباید این امکان بوجود آید که بهنگام قطع برق، موتور اصلی و موتور درب آسانسور را توسط یک سیستم اضطراری مجهز به باطری، راه اندازی کرده و مسافران داخل کابین را بیرون آورد. این مسئله ای است که استفاده کنندگان از آسانسور، خصوصاً در مناطقی از جهان که فاقد یک سیستم برق مطمئن می باشند، نسبت به آن حساس هستند. از نقطه نظر فنی بسادگی می توان اکثر آسانسورهای هیدرولیک را بگونه ای اصلاح کرد که هنگام قطع برق، تخلیه اضطراری را بصورت خودکار امکان پذیر سازند.
اما در مورد آسانسورهای کششی وضعیت به چه صورت است؟ آیا در عصر فرود انسان بر سطح کره ماه و یا نمایش زنده عملیات کاوش مریخ روی اینترنت، زمان آن فرا نرسیده است که بجای روشهای سنتی گرداندن چرخ دستی(Handwheel) بدنبال راه حل های پیچیده تری برای رها کردن مسافران محبوس باشیم. در سالهای اخیر، عرضه سیستمهای کنترل سرعت فرکانسی (VVVF) با قابلیت انعطاف فوق العاده، سبب بیرون راندن کنترولرهای کلاسیک ولتاژی (ACVV) از بازار آسانسور شده است. یادآوری می شود که در سیستمهای جدید کنترل سرعت فرکانسی، نحوه کلی کار به این ترتیب است که، تغذیه سه فاز ورودی به این سیستم ابتدا توسط یک مدار یکسو ساز کنترل شده، بصورت مستقیم (DC) تبدیل شده و سپس به کمک یک مدار پیچیده کنترل و یک سیستم الکترونیکی سوییچینگ قدرت، از این پتانسیل مستقیم موجود در مدار میانی به روش PWM ، یک تغذیه سه فاز با ولتاژ، فرکانس و ترتیب فاز دلخواه ساخته می شود. به نظر می رسد در سیستمهای مجهز به این نوع از کنترل کننده های سرعت، بتوان در هنگام قطع برق با تغذیه مدار میانی توسط یک مجموعه باطری، مشکل راه اندازی موتور اصلی و رساندن کابین به نقطه تراز طبقات را حل کنیم.
اما برای کسانی که بصورت جدی با این مسئله سروکار داشته اند، روشن است که راه اندازی موتور اصلی فقط یکی از موارد متعددی است که برای این منظور باید در نظر گرفت. در اینجا اجازه دهید وضعیت قطع برق را در دو صحنه متفاوت مجسم و با هم مقایسه کنیم:

الف) صحنه اول که می تواند خوراک مساعدی برای یک داستان از استفان کینگ باشد چنین است:

1) قطع برق! درگیر شدن ترمز، توقف موتور اصلی، تمام!
2) در کابین آسانسور، چند نفر با حالتی درمانده و مضطرب محبوس شده اند وفقط نور اندک روشنایی اضطراری، از ایجاد وحشت در آنان جلوگیری می کند. در این میان، یکی دو نفر از مردان تلاش می کنند که درب آسانسور را با زور باز کنند اما نتیجه ای حاصل نمی شود.
3) بعد از مدتی برق مجدداً وصل می شود اما آسانسور بدلیل برقرار نشدن اتصال کنتاکت درب کابین قادر به حرکت نیست.
4) انتظار شروع می شود. پرسنل سرویس مجبورند که عملیات نجات را بصورت دستی انجام دهند.

ب) اما در صحنه دوم که بیانگر انتظارات ما در عصر سفینه های فضایی و ارتباطات ماهواره ای است، ماجرا می تواند بصورت زیر اتفاق بیفتد:

1) قطع برق! درگیر شدن ترمز، توقف موتور اصلی. در این حالت، بدون هیچ گونه وقفه در روشنایی کامل کابین، یک صوت رایانه ای با لحنی آرام و دوستانه به اطلاع مسافران می رساند: « هم اکنون ما با قطع برق مواجه شده ایم. لطفاً اندکی تأمل بفرمایید، آسانسور تا چند ثانیه دیگر مجدداً به کار خواهد افتاد».
2) سیستمهای کنترل اصلی آسانسور و کنترل سرعت موتور با استفاده از مجموعه باطریهای کمکی بکار خود ادامه داده و سیستم کنترل آسانسور، باتشخیص قطع شدن برق، کلیه جزئیات شرایط موجود را ضمن ثبت در حافظه رویدادها، از طریق مودم و خط تلفن به ستادهای عملیاتی سرویس و مراقبت ارسال می کند. در این حال یک چراغ چشمک زن روی میز مسئول مراقبت، به نشانه جریان داشتن عملیات آزادسازی مسافران روشن می شود.
3) سیستم کنترل آسانسور با فرمان مجدد به سیستم محرکه درب، موجبات برقراری کنتاکت باز شده آن را در صورت لزوم فراهم می کند. پس از چند ثانیه کل سیستم آسانسور بررسی شده و آماده کار می گردد.
4) کابین آسانسور به آرامی استارت کرده و به سمت طبقه ای که از قبل برای این منظور در نظر گرفته شده حرکت می کند. در این طبقه (در صورت لزوم ) یک درب دیگر بصورت اتوماتیک باز می شود.
5) دوباره یک صوت ملایم رایانه ای اعلام می کند: « ما همچنان با قطع برق مواجه هستیم بنابراین لطفاً کابین را ترک بفرمایید». البته یک سیگنال نوری دیگر نیز همین پیام را خواهد داد.
6) پس از مدتی لامپ روشنایی کابین خاموش شده و احتمالاً کسانی را که متوجه پیام خروج نشده اند مجبور به خروج می کند. بعد از چند ثانیه دیگر، درب کابین نیز برای پیشگیری از ورود اشخاص دیگر بسته می شود.
7) جزئیات کامل این مراحل در حافظه رویدادها ثبت شده و با رسیدن اطلاعات به ستاد سرویس و مراقبت، یک چراغ سبز روی میز مسئول مراقبت با این مضمون روشن می شود: «خروج اضطراری از آسانسور با موفقیت انجام شد».
8) سیستم کنترل آسانسور به وضعیت خاموش رفته و منتظر وصل شدن مجدد برق اصلی می شود. با برقراری مجدد برق، هر دو سیستم کنترل آسانسور و کنترل سرعت، در وضعیت نرمال قرار گرفته و آماده کار می شوند.

آری، این یک تصویر خیالی از عملکردی است که مورد انتظار است، فقط همین. به نظر می رسد امروزه فن آوری مورد نیاز برای تحقق هر کدام از مراحل هشت گانه بالا موجود باشد. باید بتوان با بهره گیری از اجزایی نظیر باطریها، اینورترها و سیستمهای کنترل رایانه ای یک راه حل عملی برای این منظور یافت. اجازه دهید ذیلاً بطور جداگانه به هر مورد بپردازیم.

مجموعه باطریها

واضح است که فقط باطریهای قابل شارژ باید مد نظر باشد.

• باطریهای اسیدی مورد استفاده در اتومبیلها مناسب نیستند، زیرا این باطریها به جهت بخارهای اسیدی و گاز هیدروژن متصاعد شده، نیازمند یک مراقبت و رسیدگی منظم و پر هزینه می باشند. بعلاوه، این باطریها ممکن است در مواقع بارگذاری اضطراری، به نحو غیر منتظره ای قادر به تأمین ظرفیت مورد انتظار خود نباشند.
• باطریهای اسیدی خاص با الکترودهای ویژه مورد استفاده در لیفت تراکها و سیستمهای فتوالکتریک نیز بعلت ناتوانی در تأمین جریان زیاد مناسب نیستند. جریان زیاد در این باطریها سبب تشکیل لایه های اسیدی با غلظت متفاوت بر روی الکترودها و در نتیجه توزیع نامتقارن جریان روی آنها می شودکه می تواند باعث آسیب گردد.
• به نظر می رسد باطریهای اسیدی بدون منفذ (Sealed) با الکترولیت ژلاتینی، پاسخگوی تمامی نیازهای این کاربرد باشند. در این باطریها دیگر مشکلی از جهت مراقبت منظم، بازبینی الکترولیت و بخارات اسیدی وجود نداشته، شارژ و دشارژ متوالی آنها مجاز می باشد. هم اکنون از این نوع باطریها در سیستمهای تغذیه اضطراری رایانه ها و نیز روشنایی اضطراری کابین آسانسور استفاده می شود.
• باطریهای نوع نیکل کادمیوم (NiCd) گران قیمت بوده، شارژ آنها پیچیده می باشد.
• باطریهای نوع NiMHD نیز به مراتب گرانتر بوده و شارژ آنها همچنان پیچیده می باشد.
• انواع دیگر باطریهای قابل شارژ مورد بحث از نقطه نظرات فنی و غیر فنی دارای نقایص و معایبی هستند و یا اینکه فعلاً موجود نیستند، ولی ممکن است در آینده به بازار بیایند.

با در نظر گرفتن جمیع جهات می توان نتیجه گرفت که فقط باطریهای نوع اسیدی بدون منفذ یا Sealed، می توانند در اینجا این سئوال مطرح می شود که، چگونه می توان باطریهای اسیدی بدون منفذ را با سرعت زیاد شارژ کرد، بدون اینکه منجر به کاهش طول عمر باطری و یا افزایش هزینه سیستم شارژ کننده گردد؟ با مراجعه به توصیه های سازندگان این باطریها و متون مرتبط دیگر، نتیجه جالبی بدست می آید.اتصال سری سلولهای متعدد این باطریها منجر به مشکلات ظریفی می شود که ناشی از انحراف آماری مشخصات آنها می باشد. در صورتیکه یکی از سلولهای این باطریها به وضعی دچار شود که گاز متصاعد کند، روند ناپایداری ایجاد می شود که به خرابی کامل آن سلول منجر خواهد شد! و در حالی که این واکنش زنجیره ای ادامه دارد، ولتاژ ترمینالهای باطری کاملاً مطابق انتظار بوده و کاهشی مشاهده نمی شود. برای اجتناب از این ریسک، ممکن است شارژ کننده های جداگانه برای هر مجموعه فرعی از باطریهای سری شده، مورد نظر قرار گیرد که از نظر فنی بلا اشکال بوده اما البته راه حل بسیار پر هزینه ای است. بحث فوق روشن می سازد که چگونه مسائل به ظاهر جزیی، ممکن است منجر به مشکلات غیر منتظره گردد. در رأس این مسائل، پرداختن به تکنیکهای جریان بالای DC است که به سادگی وضعیت AC نیست، مسائلی از قبیل حفاظت فیوزی، مخاطرات جرقه و قوس الکتریکی، کنتاکتورهای مخصوص و غیره. به هر حال بخش مربوط به باطری، حاصل دو دهه تجربه در زمینه سیستمهای راه انداز اضطراری می باشد.

اینورتر تک فاز

وجه دیگر قضیه، چگونگی تأمین تغذیه الکتریکی برای سیستم الکترونیکی کنترل آسانسور، مدار ایمنی، کنتاکتورها، ترمز مکانیکی، مودم و غیره می باشد. در مواردی که آنها از طریق یک ترانسفورمر متداول تغذیه می شوند، فقط انواع بخصوصی از اینورترها مناسب هستند. ممکن است در نگاه اول و بدون در نظر گرفتن جوانب امر، سیستمهای تغذیه اضطراری رایانه ها برای این منظور مناسب در نظر گرفته شود. اما به خاطر داشته باشید، اگر شکل موج خروجی اینورتر سینوسی نباشد، مقدار RMS آن معمولاً از مقداری که انتظار می رود، متفاوت است. این مسئله ممکن است سبب سوختن لامپ روشنایی کابین یا دیگر مصرف کننده ها گردد. حتی در اینورترهای تک فاز با شکل موج مناسب (سینوسی) نیز ولتاژ خروجی ممکن است علیرغم وجود کنترل اتوماتیک، بر اثر تغییرات سریع در بارگذاری دچار تغییرات قابل توجهی گردد. برای اجتناب از این مشکل می توان سیستمهای فرعی را بصورت مرحله ای و با یک ترتیب مشخص سوییچ کرد. متاسفانه برای این منظور هیچ قاعده کلی وجود نداشته و بهترین ترتیب برای سوییچ کردن اجزای ناشناخته، باید با آزمایش و اندازه گیری در محل بدست آید. یک راه برای ساده کردن مسئله طراحی، استفاده از اینورتر با توان بالاتر از نیاز می باشد، که بدلیل افزایش هزینه ها، مطلوب نیست.

کنترل خروج

بدیهی است که تخصیص سیستم کنترل اصلی برای هدایت عملیات خروج اضطراری انتخاب بسیار مناسبی است، چرا که برای این منظور، بیشتر ارتباطات الکتریکی مورد نیاز وجود داشته و این نرم افزار است که باید بقیه کار را انجام دهد. اصولاً انجام این کار توسط سیستمهای PLC استاندارد و یا سیستمهای متنوع کنترل الکترونیکی (مجهز به پردازشگر) امکان پذیر می باشد. هم اکنون مجموعه ای از راه حل ها و فن آوریهای متعدد برای این منظور موجود بوده و شایسته است، برای اجتناب از صرف انرژی بیهوده و دوباره کاری آنها را در دسترس همگان قرار داد.

اینورتر قدرت برای موتور اصلی

اینورترهای صنعتی معمولاً برای کاربردهای آسانسوری مناسب نیستند. شرکتWeber بعنوان عرضه کننده سیستمهای کامل الکتریکی و کنترل کننده آسانسور، به این نکته باور دارد که مشتری خواهان یک سیستم کامل و کار آمد است که تنها توسط یک منبع مسئول عرضه گردد. وقتی صحبت از یک سیستم اضطراری مجهز به باطری به میان می آید، لازم است تمامی سیستمهای فرعی آن نظیر موتور، گیربکس، اینورترها، مجموعه باطریها، سیستم محرکه درب، سیستم سنجش موقعیت و کنترل کننده اصلی با یکدیگر هماهنگ گردند، در غیر این صورت، هر نوع مغایرتی می تواند مسائل غیرقابل انتظار بوجود آورد. توصیه می شود، تمامی دستورالعملهای مرتبط با اینورتر قدرت و تنظیم آن برای کار با باطری، توسط افراد متخصص، بررسی و اجرا گردد.

تغذیه و کنترل درب

از نقطه نظر سهولت اجرا، بهترین سیستمهای محرکه درب برای کار در موارد اضطراری، انواع متداول 24 VDC و 230 VAC می باشند. اما با وجود این، در مورد سیستمهای ناشناخته باید با احتیاط عمل شود. در مورد سییستمهای محرکه سه فاز، با مسائل عدیده و متنوعی روبرو خواهیم شد که قویاً توصیه می شود، برای اجتناب از هزینه های اضافی، بموقع و در جای خود بررسی گردد (خصوصاً در موارد طراحی اولیه آسانسور). این حساسیت بدین خاطر است که تغذیه سه فاز تنها توسط اینورتر قدرت برای استفاده موتور اصلی تولید شده، که آن هم با توجه به ویژگی خاص خود (VVVF) ، دارای ولتاژ و فرکانس متغیر بوده و برای تغذیه سیستم محرکه درب مناسب نمی باشد. از طرفی ایده استفاده از یک اینورتر سه فاز جداگانه برای تغذیه درب، کماکان پر هزینه بوده ومورد پذیرش قرار نمی گیرد. راه حل کلاسیک دیگر، استفاده از خازن برای ایجاد یک فاز سوم است که این روش نیز فعلاً در حد بررسی، آزمایش و تجربه است. در بعضی از موتورهای محرکه درب، بمنظور ایجاد گشتاور بازدارنده یا ترمزی، یک مدار جداگانه برای تغذیه جریان DC وجود دارد که سوییچ کردن آن، ممکن است مسائلی برای اینورتر تک فاز ایجاد کند (تغییرات سریع بار).

نکاتی خاص

در سالهای گذشته، انجام عملیات نجات در نور کامل کابین امکان پذیر نبوده است. باطریهای اسیدی بدون منفذ و پر جریان که نیاز به مراقبت ندارند در سالهای اخیر به بازاد عرضه شدند. فقط چند ماه پیش بود که FU-EDS برای اولین بار موفق شد عملیات نجات را با حرکت دادن یک آسانسور با سرعت 6/0 متر بر ثانیه، در یک مسیر 40 متری انجام دهد. استراتژی توسعه کل سیستم در آینده به چه صورت خواهد بود؟ برای فعالیت در خط مقدم تکنولوژی روز لازم است مشتری آماده نحوه خاصی از همکاری نزدیک باشد. این به معنی آموزش پرسنل و انجام تنظیمات در محل، بهمراه انتقال دانش فنی می باشد. سیاست کیفیت شرکت وبر، آنطور که در گواهینامه سیستم مدیریت کیفیت آن (DIN-ISO 9001) منعکس شده، بیانگر توجه به منافع و خواست مشتری بعنوان هدف اصلی است.

جمع بندی

انتخاب سیستم راه انداز اضطراری FU-EDS، حاصل یک دیدگاه استراتژیک در طراحی آسانسور بوده که متکی بر موتور معمولی استاندارد و ارزان (تولید انبوه ) بهمراه گیربکس سیاره ای، اینورتر سه فاز نوع فرکانسی و نیز مجموعه باطری و اینورتر تک فاز، سیستمهای سنجش موقعیت دیجیتال و واحد کنترل کننده آسانسور می باشد که همگی این سیستمهای فرعی ساخت تولیدکنندگان پیشرو و با بهترین کیفیت بوده و پاسخگوی تمامی قوانین اتحادیه اروپا ( از جمله قانون «یک فروشنده، یک مسئولیت») است. آقای ولفگانگ لانگنیکل یکی از سهامداران شرکت Weber Steuerungstechnik با مسئولیت محدود در Velpke آلمان بوده، مسئولیت سیستم مدیریت کیفیت (DIN ISO 9001) را بعهده دارد.

نویسنده: ولفگانگ لانگنیکل
منبع:Lift Report, 5/1997
بر گرفته از مجله دنیای آسانسور سال اول شماره اول پائیز 1379