【摘要】隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建筑逐漸向高層以及超高層發(fā)展，這就使其對電梯的需求量增大，對電梯的要求也逐漸提高。超高速電梯以其自身的優(yōu)勢倍受需求者的青睞，從而推進(jìn)了國內(nèi)電梯行業(yè)開發(fā)超高速電梯的進(jìn)程。本文基于超高速電梯的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了研究，為超高速電梯的研發(fā)與應(yīng)用的推廣提供參考。

【關(guān)鍵詞】超高速；電梯；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

前言

當(dāng)前，隨著國內(nèi)超高層建筑的逐漸增加，對于超高速電梯的需求量隨之增大，超高速電梯市場逐漸擴(kuò)大。但是，從目前超高速電梯的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀看，國內(nèi)絕大部分超高建筑都選用了進(jìn)口原裝的超高速電梯，究其原因在于當(dāng)前我國超高速電梯的性能與電力驅(qū)動技術(shù)方面與國外相比差距較大。因此，國內(nèi)要想從根本上提升超高速電梯的性能與技術(shù)，就需要突破當(dāng)前技術(shù)的局限性，按部就班的解決研發(fā)方面的問題，從而才能獲得電梯市場競爭的優(yōu)勢。

一、超高速電梯定義與使用范圍的界定

超高速電梯指的是速度在6m/s以上，或者是在樓層高于100米的超高層建筑中使用的電梯。根據(jù)高層建筑的高度，可分為如下四類：第一，底層建筑為9～16層，高度最高為50m；第二，中層建筑為17～25層，高度最高為75m；高層建筑為26～40層，最高高度為100m，超高層建筑為40層以上或者高度超過100m。根據(jù)電梯的運(yùn)行速度，其可分為如下四類：低速電梯指的是運(yùn)行速度小于或等于1m/s的電梯；中速電梯指的是運(yùn)行速度大于1m/s但小于2.5m/s的電梯；高速電梯指的是運(yùn)行速度大于2.5m/s但小于6m/s的電梯；超高速電梯指的是運(yùn)行速度大于6m/s的電梯。在國內(nèi)，對于超高層建筑的規(guī)定為：高度超過100m或者層數(shù)超過32層的民用建筑，并且在避難層、消防水壓等方面有著特殊要求[1]。超高速電梯的應(yīng)用可追溯到1968年，由日本外交大廈首次使用。

二、當(dāng)前國內(nèi)電梯與國外高速電梯所存在的差距

當(dāng)前，國內(nèi)超高速電梯與國外相比差距較大，具體表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

（一）高速電梯的性能

當(dāng)前，日本的高速電梯速度遙遙領(lǐng)先，已達(dá)到了20m/s，但是我國高速電梯的速度與日本高速電梯的速度還有很大的差距。

（二）高速電梯的電力驅(qū)動技術(shù)

目前國外的高速電梯在電力驅(qū)動技術(shù)上，已經(jīng)掌握并運(yùn)用了永磁同步電機(jī)技術(shù)以及能量反饋技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用使得國外高速電梯在節(jié)能、環(huán)保以及運(yùn)行上的舒適度都得到了進(jìn)一步的提升，而國內(nèi)的超高速電梯當(dāng)前所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)尚未達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。

三、超高速電梯的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

當(dāng)前，面對市場對超高速電梯的需求，需要電梯企業(yè)突破關(guān)鍵技術(shù)的局限，以滿足當(dāng)前國內(nèi)市場對超高速電梯的需求。因此，針對超高速電梯的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，電梯企業(yè)在研發(fā)中應(yīng)重點(diǎn)注重如下技術(shù)：

（一）轎廂內(nèi)噪音的抑制

超高速電梯在運(yùn)行過程中因轎廂與空氣的摩擦?xí)a(chǎn)生噪音，而影響到轎廂內(nèi)部運(yùn)行噪音的主要因素有：轎廂形狀、轎廂結(jié)構(gòu)以及轎底結(jié)構(gòu)等。在轎廂結(jié)構(gòu)方面，除超高速電梯以外，其他電梯都是四方體結(jié)構(gòu)，其中觀光電梯的外形結(jié)構(gòu)除外，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)并不是為了實(shí)現(xiàn)降低噪音而設(shè)計(jì)的[2]。而因?yàn)殡娞葸\(yùn)行的速度不是很大，所以外形結(jié)構(gòu)對運(yùn)行風(fēng)阻的影響也較低。針對超高速電梯轎內(nèi)內(nèi)噪音的抑制問題，通常采用在四方體轎廂的頂部與底部設(shè)置整流罩上的辦法，整流罩是流線型結(jié)構(gòu)，所以能夠很好的降低風(fēng)阻，進(jìn)而也就有效的降低了電梯在運(yùn)行過程中轎廂與空氣摩擦所產(chǎn)生的噪音。而對于降低轎廂噪音，最有優(yōu)勢的是圓柱形狀的轎廂，配合圓柱形的井道，能夠使轎廂外壁到井道內(nèi)壁等距，從而通過外形設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)噪音的降低。超高速電梯的轎壁可采用雙層結(jié)構(gòu)，如想在此方面實(shí)現(xiàn)噪音的最大化降低，可以采用內(nèi)部抽真空的壁板。通常情況下，可以采用隔音或者吸音的材料來做轎廂地板材料，從而進(jìn)一步降低轎廂內(nèi)的噪音。

（二）運(yùn)行振動的減少

電梯在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的振動通常由以下兩方面因素決定：導(dǎo)軌安裝的質(zhì)量、動態(tài)振動控制以及智能控制技術(shù)的應(yīng)用。超高速電梯提升高度通常在一百米以上，所以導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量就直接關(guān)系到了電梯的運(yùn)行振動，而當(dāng)前在超高速電梯導(dǎo)軌的安裝中，通常采用激光較軌設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)軌的校正。與此同時(shí)，運(yùn)行振動的減少還可以采用電磁式的動態(tài)振動控制導(dǎo)靴，或者采用磁懸浮式的動態(tài)振動控制導(dǎo)靴。電梯的轎廂和導(dǎo)軌是通過導(dǎo)靴或者滾動導(dǎo)輪實(shí)現(xiàn)接觸的，雖然滾動導(dǎo)輪在減振效果上要高于滑動導(dǎo)靴，但是傳統(tǒng)滾動導(dǎo)輪的被動減振方式已經(jīng)無法滿足超高速電梯的運(yùn)行要求，需要采用發(fā)電機(jī)式滾動導(dǎo)輪，以減少電梯運(yùn)行振動。目前，國外已經(jīng)開發(fā)出了超導(dǎo)導(dǎo)靴，從而實(shí)現(xiàn)了轎廂與導(dǎo)軌的非接觸運(yùn)行。而當(dāng)前超高速電梯運(yùn)行中關(guān)于振動測試系統(tǒng)已成為研究領(lǐng)域難度最大的一個(gè)項(xiàng)目，需要采用與之相配套的測試設(shè)備，而這些設(shè)備的開發(fā)就需要企業(yè)自行研發(fā)。

（三）以新技術(shù)來創(chuàng)新安全鉗材料

對于高速運(yùn)行的超高速電梯來講，如果一旦出現(xiàn)速度上的失控，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡與設(shè)備損失。因此，這就需要從其安全鉗的關(guān)鍵技術(shù)著手。當(dāng)電梯的運(yùn)行速度達(dá)到10m/s以上速度時(shí)，會觸發(fā)安全鉗，而傳統(tǒng)的安全鉗所采用的是銅鋼材料，在運(yùn)行過程中，其會與導(dǎo)軌產(chǎn)生激烈摩擦，所產(chǎn)生的高溫會將其熔化，從而致使安全錘失效。當(dāng)前，國外在安全錘制造上，借鑒了航天技術(shù)，即將復(fù)合型陶瓷材料運(yùn)用到電梯中。然而，在使用陶瓷材料上，超高速電梯使用時(shí)所處的環(huán)境與航天的區(qū)別很大，當(dāng)電梯安全鉗與導(dǎo)軌之間產(chǎn)生劇烈摩擦?xí)r，會造成導(dǎo)軌的變型，此種情況下，導(dǎo)軌會與安全鉗發(fā)生撞擊，而陶瓷耐撞擊性能很差，很容易就會被撞碎[3]。而如果一旦陶瓷材料的安全鉗被撞碎，就會導(dǎo)致安全鉗功能的實(shí)效，從而勢必會帶來嚴(yán)重的后果。因此，當(dāng)前，在安全鉗技術(shù)工藝上，需要開發(fā)出具備陶瓷耐熱性能的、并且還要具備鋼鐵類抗擊性能強(qiáng)的符合材料，以確保超高速電梯在運(yùn)行過程中的安全。

總結(jié)

綜上所述，當(dāng)前，隨著國內(nèi)市場對超高速電梯需求量的逐漸增大，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)致力于研發(fā)超高速電梯的關(guān)鍵技術(shù)。本文主要分析了超高速電梯轎廂內(nèi)噪音抑制的技術(shù)以及運(yùn)行振動較少的相關(guān)技術(shù)，并針對超高速電梯的安全性能，分析了當(dāng)前安全鉗所應(yīng)用材料的現(xiàn)狀，以此提出需要進(jìn)一步加大對安全鉗相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。此外，在超高速電梯的技術(shù)中，還有很多值得相關(guān)企業(yè)給予高度的重視與研究，比如關(guān)于超高速電梯主機(jī)的帶能量反饋技術(shù)、新型驅(qū)動電機(jī)的相關(guān)技術(shù)以及電梯內(nèi)部企業(yè)控制技術(shù)等。當(dāng)年，中國已經(jīng)逐步具備了開發(fā)超高度電梯的能力，只要在此基礎(chǔ)上，深入的掌握其關(guān)鍵技術(shù)，對當(dāng)前所遇到的技術(shù)型障礙難題進(jìn)行一一解決，就能夠很快的實(shí)現(xiàn)“自給自足”。

參考文獻(xiàn)

[1]梅尚先.淺析超高速電梯的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].應(yīng)用技術(shù)：機(jī)電工程技術(shù)，2013，11（36）：74-76.

[2]黃建華.支持超高層大規(guī)模建筑的電梯技術(shù)[J].中國電梯，2010，11（02）：45-47.

[3]金晴川.超高層電梯[J].中國電梯，2009，9（11）：89-90.