吳亞峰 陳 龍

(湖州市敬業(yè)特種設(shè)備技術(shù)咨詢有限公司,浙江 湖州313000)

隨著城市化的深度發(fā)展,城市土地資源日益緊張。為了緩解人口過(guò)多涌入帶來(lái)的居住壓力,現(xiàn)代城市在發(fā)展規(guī)劃過(guò)程中均十分注重提高土地資源利用率。一種明顯的現(xiàn)象為,城市的高層、超高層建筑幾乎完全取代了傳統(tǒng)的矮層多單元建筑。受建筑形式的影響,電梯已經(jīng)成為城市居民日常工作、生活不可缺少的重要交通工具。因此,保證電梯的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,有關(guān)單位需不斷提升電梯檢測(cè)質(zhì)量。

1 基于平衡系數(shù)的電梯檢測(cè)方法一般概念梳理

1.1 基于平衡系數(shù)的電梯檢測(cè)法數(shù)值分析

現(xiàn)代建筑中的電梯分為曳引驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)等多種方式,其中,以曳引驅(qū)動(dòng)最為常見(jiàn)[1]。通常情況下,曳引式電梯的轎廂與對(duì)重通過(guò)鋼絲繩懸掛在曳引輪的兩側(cè),轎廂與對(duì)中裝置的重力使曳引鋼絲繩被緊緊地壓在曳引輪的繩槽內(nèi)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到來(lái)自曳引輪的繩槽曳引鋼絲繩產(chǎn)生的壓力,進(jìn)而帶動(dòng)鋼絲繩,使轎廂與對(duì)重產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),控制轎廂在電梯井中沿著導(dǎo)軌上下運(yùn)行。作為曳引式電梯運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要指標(biāo),平衡系數(shù)存在的意義在于,可利用對(duì)重,平衡轎廂自重及轎內(nèi)負(fù)載的總重量,使曳引電機(jī)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷減輕。轎廂內(nèi)負(fù)載的大小隨著運(yùn)載乘客、物品的數(shù)量、重量而變化,但在電梯安裝調(diào)試完成后,對(duì)重已經(jīng)固定且無(wú)法隨意改變。曳引式電梯的組成原理圖及對(duì)重平衡原理簡(jiǎn)化運(yùn)行原理如圖1 所示。為了使電梯運(yùn)行全程保持理想的平衡狀態(tài),需要確定一個(gè)平衡系數(shù)。綜合而言,當(dāng)電梯的平衡系數(shù)維持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),電梯整體的運(yùn)行情況能夠保持良好；如果平衡系數(shù)出現(xiàn)偏差,則電梯也會(huì)發(fā)生故障。平衡系數(shù)的計(jì)算公式如下:

圖1 曳引式電梯的組成原理圖及對(duì)重平衡原理簡(jiǎn)化運(yùn)行原理示意圖

在公式(1)中,p 指代轎廂本身的重量,W 指代對(duì)重的重量,q·h 指代交響的額定載荷,位于等式左端的K 即為平衡系數(shù)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t10058-1997《電梯技術(shù)條件》3.3.8 條規(guī)定,曳引式電梯的平衡系數(shù)應(yīng)控制在0.4～0.5 范圍內(nèi),高于或低于上述范圍,則電梯很可能已經(jīng)處于異常運(yùn)行狀態(tài),必須及時(shí)檢修。

基于平衡系數(shù)檢驗(yàn)電梯是否出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí),還需明確另一項(xiàng)因素。設(shè)電梯運(yùn)行時(shí)(電梯是否處于正常狀態(tài)未知)的實(shí)際載荷為△T,經(jīng)過(guò)變換后,可得出則不平衡的載荷:

由公式(2)可知,曳引式電梯的平衡系數(shù)K 是決定曳引電梯系統(tǒng)最大不平衡載荷的關(guān)鍵因素。因此,通過(guò)對(duì)平衡系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算,能夠有效確定電梯的最大載荷是否發(fā)生偏差,進(jìn)而確定平衡系數(shù)是否發(fā)生偏差,有助于準(zhǔn)確判斷電梯運(yùn)行狀態(tài)[2]。

1.2 使用平衡系數(shù)開(kāi)展電梯定期檢測(cè)工作的意義分析

通過(guò)對(duì)上述公式(1)、(2)進(jìn)行整體分析后可發(fā)現(xiàn),平衡系數(shù)具體的設(shè)定值直接關(guān)聯(lián)電梯對(duì)重質(zhì)量和不平衡載荷。作為決定電梯是否能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵因素,平衡系數(shù)K 在經(jīng)過(guò)電梯安裝、核算調(diào)整,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督審計(jì)確認(rèn)合理后,如果未出現(xiàn)嚴(yán)重情況一般不得隨意改變[3]。但近年來(lái),人們對(duì)電梯檢修提出了更高的要求,其中一項(xiàng)原因在于:很多建筑中的電梯原本被分為人用和貨用兩種,有關(guān)平衡參數(shù)的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)存在差異。但在實(shí)際使用時(shí),受多重因素的影響,人們幾乎不會(huì)刻意區(qū)分客梯和貨梯。比如民用高層建筑剛剛完成修建,交付于業(yè)主后,會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迎來(lái)集中裝修期。此時(shí),客梯中會(huì)承受大量家具,不乏空調(diào)、冰箱、實(shí)木沙發(fā)等重量可能在人之上的“大件”。在此種背景下,電梯轎廂承載總量雖然沒(méi)有達(dá)到極限,但電梯的平衡系數(shù)很可能受到影響而發(fā)生變化。基于此,電梯運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)單位必須制定基于平衡系數(shù)的定期檢修方案,盡早排除安全隱患,降低事故發(fā)生率。

1.3 平衡系數(shù)改變后對(duì)電梯造成的影響

1.3.1 對(duì)曳引式電梯機(jī)組設(shè)備中電動(dòng)機(jī)功率產(chǎn)生的影響

在曳引式電梯中,曳引系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功率初選安裝及投入使用后的核算階段,均可圍繞凈功率進(jìn)行計(jì)算η,具體公式如下:

公式(3)中,P 指代曳引系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率,單位為kW,v 指代電梯在檢測(cè)時(shí)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度,單位m/s,Q 為曳引系統(tǒng)的額定載荷,單位kg,η 代表曳引系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的總效率,i則指代倍率。對(duì)公式(3)進(jìn)行深入分析可知,電梯的平衡系數(shù)k的大小直接決定電梯運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率。如果平衡系數(shù)異常增大,則電動(dòng)機(jī)的功率余量便會(huì)大幅度降低,一旦動(dòng)力不足,電梯便面臨失控的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.2 對(duì)電梯整體安全性造成的影響

平衡系數(shù)發(fā)生改變之后,會(huì)直接影響轎廂及對(duì)重裝置總重量,進(jìn)而使曳引鋼絲繩、曳引輪繩槽、制動(dòng)器等部件的參數(shù)均偏離正常范圍。當(dāng)曳引電梯的諸多組成部分均陷入異常狀態(tài)之后,電梯運(yùn)行的安全性必定大幅度下降。不僅如此,各項(xiàng)參數(shù)的改變還會(huì)導(dǎo)致電梯運(yùn)行中啟動(dòng)、制動(dòng)的加減速度嚴(yán)重偏離正常范圍。比如電梯內(nèi)有乘客時(shí),轎廂原本的上升及下降加速度相對(duì)平穩(wěn),不會(huì)使乘客感到不適。如果加速度驟然提升,將會(huì)導(dǎo)致乘客出現(xiàn)失重等情況,進(jìn)而造成傷損。由此可見(jiàn),平衡系數(shù)發(fā)生偏離之后,電梯整體的安全性會(huì)受到影響。

2 基于平衡系數(shù)理論的電梯檢測(cè)具體方式

2.1 載荷電流曲線圖法

基于平衡系數(shù)理論的電梯載荷電流曲線圖法是一種常見(jiàn)的故障檢測(cè)方式。此方法的原理為:分別將電梯轎廂的載荷設(shè)定為30%～60%,平均增長(zhǎng)幅度為10%,外加45%的載荷量,共設(shè)有5 個(gè)荷載量,使電梯上下運(yùn)行。具體的觀察指標(biāo)為:當(dāng)轎廂和對(duì)重在豎直方向達(dá)到同一水平高度時(shí),記錄曳引系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)電流值,繪制出電流載荷曲線圖。此時(shí),電梯上行、下行運(yùn)行曲線的交點(diǎn)即為平衡系數(shù)。如圖2 所示。

圖2 載荷電流曲線圖法示意圖

2.2 二次加載電流法

除了上述方法之外,運(yùn)用二次加載電流法也能夠準(zhǔn)確測(cè)量電梯的平衡系數(shù)。此種方法無(wú)需設(shè)置過(guò)多的轎廂載荷水平,只需設(shè)定40%、50%兩個(gè)值,進(jìn)行上下行實(shí)驗(yàn)即可。與載荷電流曲線圖法相同,同樣記錄轎廂和對(duì)重在縱向達(dá)到同一水平高度時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)電流值。具體的計(jì)算求解公式如下:

公式(4)中,k 為平衡系數(shù),△1 為轎廂載荷40%的上行電流值與下行電流值之間的差值,△2 是轎廂載荷50%的上行電流值與下行電流值之間的差值。通過(guò)此種方法,能夠更加精確地測(cè)量并計(jì)算出電梯實(shí)時(shí)的平衡系數(shù),有助于判斷電梯是否處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

3 電梯急停故障的診斷及維修方法

通過(guò)平衡系數(shù)的檢驗(yàn)及計(jì)算能夠從整體角度判斷電梯是否處于正常運(yùn)行的狀態(tài),但無(wú)法確認(rèn)具體的故障。比如,人們乘坐電梯時(shí)經(jīng)常常常遇到電梯急停等故障,檢修人員也需予以重視。

3.1 電梯安全回路故障診斷及維修方式

電梯各個(gè)安全部件中均裝由一個(gè)安全開(kāi)關(guān),且處于整體串聯(lián)的狀態(tài),控制一只安全繼電器。當(dāng)所有安全開(kāi)關(guān)均處于接通的狀態(tài)下,安全繼電器才能夠正常吸合,電梯才能夠正常運(yùn)行。當(dāng)安全回路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),電梯會(huì)即時(shí)啟動(dòng)急停程序,位于轎廂頂部的檢修箱急停開(kāi)關(guān)等均會(huì)迅速啟動(dòng),使電梯從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)。導(dǎo)致該故障的原因可能是安全鉗出現(xiàn)異常動(dòng)作,限速器或地坑繩輪因失油而發(fā)生誤動(dòng)作。此外,安全繼電器若出現(xiàn)接觸不良情況也會(huì)導(dǎo)致急停。維修的方法為,技術(shù)人員應(yīng)前往機(jī)房,通過(guò)控制屏觀察安全繼電器處于何種狀態(tài),進(jìn)而進(jìn)行針對(duì)性維修。

3.2 電梯門(mén)無(wú)法正常開(kāi)關(guān)故障及維修方式

為了保證電梯必須在所有門(mén)全部關(guān)閉后方可進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),電梯系統(tǒng)的每一扇廳門(mén)及轎門(mén)上郡設(shè)有電氣連鎖開(kāi)關(guān)。當(dāng)所有電氣聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)全部處于接通狀態(tài)時(shí),安全繼電器才會(huì)吸合,電梯才能運(yùn)行。常見(jiàn)的故障狀態(tài)為:全部門(mén)關(guān)閉的狀態(tài)下,由于門(mén)鎖回路發(fā)生故障,導(dǎo)致電梯迅速急停。此時(shí),電梯會(huì)停到最近的一個(gè)樓層,自動(dòng)開(kāi)門(mén)后無(wú)法閉合。維修該故障的方法為:第一,檢修人員需懷疑電梯停留層的門(mén)鎖是否發(fā)生故障；第二,詢問(wèn)是否有人使用三角鑰匙進(jìn)行開(kāi)門(mén)操作,可在外部使用三角鑰匙重新開(kāi)關(guān)門(mén)；第三,在控制屏分開(kāi)短接廳門(mén)鎖和廳門(mén)鎖,判斷是轎廂門(mén)還是廳門(mén)出現(xiàn)故障；第四,如果廳門(mén)發(fā)生故障,需以檢修時(shí)的速度運(yùn)行電梯,逐層對(duì)每一道廳門(mén)的連鎖解除情況進(jìn)行檢測(cè)。

綜合而言,電梯是一種應(yīng)用于現(xiàn)在建筑中的交通工具。由智能控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)組合而成。如果各系統(tǒng)均處與正常工作的狀態(tài),且各項(xiàng)零部件的磨損程度均處于正常范圍內(nèi),則電梯能夠正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性因故遭到破壞,或是零部件已經(jīng)無(wú)法承載機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的損耗,則電梯極其容易出現(xiàn)急停、開(kāi)關(guān)門(mén)異常、墜落等故障?？傊?電梯定期檢修工作至關(guān)重要,有關(guān)單位必須予以重視。