王淵蛟，袁景峰

（漢中市質量技術監(jiān)督檢驗檢測中心，陜西 漢中 723000）

1 電梯使用的基本現(xiàn)狀

市面上電梯品牌和質量參差不齊，使用環(huán)境有好有壞，也存在維修維保不及時、電梯使用不當?shù)雀鞣N情況，導致電梯安全事故時有發(fā)生，電梯能耗水平有待提升，電梯可靠運行和節(jié)能已經成為人們重點關注的話題。

2 電梯常見故障分類

電梯故障是指在除預防性維修或其他計劃性活動或缺乏外部資源的情況外，電梯不能執(zhí)行所需功能的狀態(tài)，常見的機械故障主要有機械磨損、疲勞破壞、控制系統(tǒng)失效等引發(fā)的。

2.1 機械磨損

電梯的曳引系統(tǒng)主要是由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪等構成。首先，曳引式電梯通過曳引輪的正反轉，利用曳引繩和曳引輪之間的靜摩擦力，帶動曳引繩兩端的轎廂和對重上下升降運動。長期使用勢必導致曳引輪輪槽和鋼絲繩之間的機械磨損，其次，曳引機采用的制動器通常是常閉式摩擦型制動器，制動力是制動器襯墊與制動盤或制動鼓接觸產生的摩擦力，在電梯運行的過程中，能夠有效地控制電梯在各樓層之間的停留；如果在運行的過程中閘瓦存在局部磨損或整體磨損，就會導致停車舒適度下降或無法停車的問題。

2.2 機械疲勞

曳引機在控制系統(tǒng)的控制邏輯下通過懸掛系統(tǒng)進行上下行的往復運動，門系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)中接觸器觸點的吸合、釋放，多數(shù)是借用彈簧的壓縮恢復特性動作來實現(xiàn)的，機械部件的往復動作，伴隨時間增減，循環(huán)應力頻繁作用在曳引系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)上，勢必導致疲勞破壞，引發(fā)電梯安全故障。必要的情況下，盡量在人員活動比較密集的公共場所，通過設置多部電梯的形式，對人員進行分流，減少用梯負荷，降低機械疲勞產生的電梯故障。

2.3 控制系統(tǒng)失效

電梯的控制系統(tǒng)一般包含轎內指令線路、層外召喚線路、定向選層線路、啟動運行線路、平層線路、指層線路、開關門控制線路、安全保護線路等?？刂葡到y(tǒng)作為電梯的中樞大腦，一旦出現(xiàn)失效，會引發(fā)各種各樣的電梯故障。以安全保護線路為例，超速（失控）保護通過限速器、安全鉗聯(lián)動實現(xiàn)；防超越形成的保護裝置主要是由三種開關組合而成，其中主要是極限開關、設置在井道內兩端附近的強迫換速開關以及限位開關；設置緩沖器實現(xiàn)蹲底（或沖頂）保護；護腳板、門、門鎖和門的驗證關門裝置實現(xiàn)防人員剪切和墜落的保護；轎廂超載裝置、限速器斷繩開關、錯斷相保護、門安全觸板等實現(xiàn)阻斷電梯的不安全運行。

3 電梯故障的檢測方法

電梯故障，一般集中在機械和電氣兩個方面。

電梯在運行過程中所要進行管理和控制的系統(tǒng)層次較多且復雜。進而在所發(fā)生的故障中也是呈現(xiàn)出層次性的特征。從目前來看，在對電梯的故障進行診斷的時候分別是由以下兩種方法。

3.1 基于解析模型故障診斷

基于解析模型故障診斷是將數(shù)字模型中的部分參數(shù)以及相關的重要信息與診斷模型中的相關出示條件的信息進行對比，然后在根據相關的數(shù)據信息計算出兩者之間的誤差，再根據誤差的內容檢測出電梯的具體故障信息。一般情況下，主要涉及三種方法：等價空間法、狀態(tài)估計法以及參數(shù)估計法。

3.2 基于知識故障診斷

基于知識故障診斷主要是通過引入不同領域的科技和理論以及經驗知識，這種診斷方法主要是有效地融合了知名專家對電梯故障診斷過程中的思路和經驗，進而對電梯出現(xiàn)的故障問題進行有效的評估和分析，最后建立相關的動態(tài)數(shù)據庫、診斷規(guī)則庫和推理算法。

4 電梯故障檢測技術

早期的電梯故障檢驗技術受到科學技術水平的限制，主要是對出現(xiàn)故障的位置進行尺寸的測量、觀察以及維修檢測經驗來進行故障判斷。但是這樣的電梯檢測方法不具有系統(tǒng)性，而且整體的規(guī)范性也不是很強，對于潛在的故障問題還能做出正確的判斷，但是對于深入性的故障問題就很難精準地檢測出來。隨著科學技術和信息技術的不斷發(fā)展，傳感器技術、計算機技術以及人工智能等技術也迅速崛起。進而使電梯故障的檢測設備不論是在功能方面，還是在技術方面，都實現(xiàn)了技術方面的飛躍。既確保了電梯故障檢測數(shù)據的精準性，而且還使電梯檢測的工作效率也得到了極大的提升。

4.1 漏磁檢測技術

在一般情況下，漏磁檢測技術主要被應用在檢測電梯鋼絲繩的探傷方面。首先，把探測傳感器應用在已發(fā)生電梯故障的位置，然后再對其進行牽引鋼絲繩的檢測；通過將故障部位的磁場變化情況與正常情況下磁場的實際情況做好兩個方面的實際對比和分析；其次，再把磁場發(fā)生變化的信號利用傳輸技術精準的發(fā)送到計算機系統(tǒng)當中，把漏磁場所發(fā)生的信號重新導入計算機中并進行相關內容的有效設置；這樣電梯內部出現(xiàn)的磨損程度以及用于檢測電梯故障的設備精準度就能夠利用計算機軟件進行實時的分析，最后就能夠對電梯的運行狀況進行最終結果的判定。

4.2 導軌無損檢測

在導軌檢測中，應用比較廣泛的檢測方法就是激光測試法。激光檢測法的檢測原理就是利用激光直線度好的這一特性，將其合理地應用到電梯故障導軌無損檢測中。首先，要把電梯故障的檢測裝置安裝在導軌的一端并進行位置的固定，而電梯導軌的另一端要與激光接收器進行連接，為了能夠實現(xiàn)對檢測數(shù)據的準確獲取并以此作為有效的依據，還要將測距儀和電腦進行數(shù)據和系統(tǒng)的連接；就能夠對電梯運行的實際情況以及故障的受損程度進行實時的檢測。

4.3 噪聲檢測技術

測聲壓級傳感裝置是噪聲檢測技術的核心內容，在運用此技術的時候，一般需要把測聲壓級傳感裝置放置在一定的高度上才可以，一般都是1.5m 的高度，再根據實際的情況設置好固定的測試點，開始測量的時候，需要在離裝置一米的距離進行。在對噪聲進行分析的時候，一定要在噪聲最大的地方進行分析。噪聲檢測技術整體的操作過程比較的簡單，容易操作，而且在對電梯綜合水平進行檢測的時候，能夠及時地獲取精準的信號數(shù)據內容；然后再通過利用專業(yè)軟件對電梯的整體性能進行有效的數(shù)據分析，這樣電梯安全性的可靠評判就能夠精確地實現(xiàn)。

4.4 電梯承運質量檢測技術

該技術主要是用于檢測電梯的運行質量。通過把加速度傳感器安裝在電梯的轎廂中，在電梯進行上下運行的過程中，對電梯上下運行的加速度進行實時的、精準地采集并及時地將采集的數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C中；再借助專業(yè)的軟件對采集的數(shù)據進行分析，進而對電梯的運行質量進行有效的判斷。

4.5 電梯綜合性能檢測技術

在電梯發(fā)生故障的時候，因為要對其進行多個方面的檢測，所以就需要用到電梯綜合性能檢測技術。此技術不僅能夠實現(xiàn)對電梯多個方面的故障檢測，而且整體的檢測設備便攜程度比較高。一般情況下，是將多種電子傳感器安裝到設備中，來實現(xiàn)對電梯進行綜合性能的檢測。還能夠將檢測的數(shù)據及時地傳輸?shù)诫娔X中，通過數(shù)據內容來實現(xiàn)對安全性能的有效檢測。此項檢測技術不僅能夠對電梯內的相關參數(shù)進行確定，而且給電梯綜合性能的檢測提供了極大的幫助。

5 電梯節(jié)能優(yōu)化

電梯節(jié)能的主要目標就是降低用電的損耗、節(jié)約資源，提升電梯的運行水平。2009 年，浙江省發(fā)布了DB33/T771-2009《電梯能源效率評價技術規(guī)范》，以電梯按照規(guī)定運行模式完成每噸千米運輸量的平均耗能量作為電梯能效評價指標，并將電梯能源利用率，從高到低分為1、2、3、4、5 五個等級。

5.1 曳引式電梯的能耗組成

電梯的能耗主要分為3 個方面，分別是電力方面的損耗、運行過程中的損耗以及機械轉動的損耗。但是，從整體上來看，能量的消耗主要是由電力消耗的能量上體現(xiàn)出來的。所以，根據電梯電路工作的特點上可以將電梯的能耗具體地劃分為：運行過程中的能量消耗、開關門過程中的能量消耗和待機時候的能量消耗。而運行過程中的能量消耗主要是指電梯在完成對應上行或者下行運行指令時所消耗的整體能量；開關門過程中的能量消耗很顯然就是電梯在進行開門到關門整個過程中所要消耗的能量；最后，待機時候的能耗就是指電梯在沒有任何指令的時候，停留在設置好的樓層時所要消耗的能量。

5.2 曳引式電梯的能耗特點

由于曳引式電梯的配重特點為對重量等于0.4 ～0.5 倍的電梯額定載荷的重量+轎廂重量，所以，電梯的轎廂在沒有人乘坐空載向下運行的時候與人員滿載向上運行的時候，電機所要承受的負荷是最大的。當曳引輪兩側的重量非常接近的時候，也是電梯電機負載最小的時候。曳引式電梯的電機一共分為兩種工作狀態(tài)，轎廂輕載上行和重載下行工作在發(fā)電狀態(tài)；轎廂重載上行和輕載下行工作在電動狀態(tài)，那么，在理想狀態(tài)下轎廂狀態(tài)同一載荷情況下，當一次上下行的載重和樓層距離相同時，能耗之和為零，恰好滿足能量守恒原理，這也是很多電梯節(jié)能設計優(yōu)化措施的落腳點。

5.3 曳引式電梯節(jié)能基本方法

5.3.1 優(yōu)化電梯機械結構

（1）曳引機上置式與下置式相比機械效率高，建設費用低且節(jié)能。（2）直接將有齒曳引機更換為無齒曳引機僅機械效率就提高10%以上，可以節(jié)能。（3）采用2:1 的曳引比，系統(tǒng)的啟動力矩不僅能夠減少，而且電動機功率的容量也會出現(xiàn)減少，這時候、電流的啟動也會出現(xiàn)明顯的減少，進而能夠達到非常明顯的節(jié)能目的。（4）將曳引機進行小型化的設計，不僅能夠使曳引系統(tǒng)的啟動力矩得到有效地減少，而且啟動的電流也會隨之減少，最終達到節(jié)能降耗的效果。（5）復合曳引繩替代曳引鋼絲繩。由于復合曳引繩質量輕，所以鋼絲繩在彎矩方面的缺點通過自身的材料就進行了有效的克服，所以就能把曳引輪的直徑進行縮小設計，這樣不僅使整個曳引機重量得到了減輕，而且還實現(xiàn)了節(jié)能的目的。（6）在滿足使用條件下，盡可能減小轎廂重量，一方面，轎廂自重減輕；另一方面，因轎廂容量降低，大概率可實現(xiàn)上下行載重接近，實現(xiàn)曳引機發(fā)電狀態(tài)和電動狀態(tài)對等，進而實現(xiàn)節(jié)能。（7）降低電動機轉速，采用低轉速大扭矩電動機可節(jié)能。（8）在對轎廂和對重的運行風阻進行降低的過程中，可以采用摩擦力相對比較小的滾輪導靴來節(jié)約能源的消耗。

5.3.2 采用先進的驅動技術和節(jié)能電路

（1）使用VVVF 驅動方式節(jié)能。VVVF 驅動方式中要實現(xiàn)對電動機的無級調速控制，就需要對電動機的供電頻率和電壓大小進行合理的改變和調整。由于改變電動機的頻率就可以改變電動機轉速，改變電動機電壓大小就可以改變電動機轉矩，因此調速時差轉率變化很小，降低了電動機的差轉功率損耗，使電動機啟動電流得到了有效的降低，實現(xiàn)了節(jié)能。（2）使用節(jié)能照明裝置，照明裝置采用LED 燈可以節(jié)約電能90%左右，且壽命是常規(guī)燈具的30 ～50 倍。

5.3.3 合理選擇電梯參數(shù)

電梯啟動時，加速度越大，電梯減速越快，雖然效率提高了，但也意味著能耗大大增加；電梯運行速度的平方數(shù)與功率成正比，電梯速度快，效率高但能耗使用增加，同時加速制動也會增加巨大能耗，合理選擇電梯參數(shù)對電梯節(jié)能意義重大。

5.3.4 電梯的合理調度和優(yōu)化使用

（1）群控節(jié)能。如果在建筑物中安裝了很多臺的電梯，可以將電梯群控系統(tǒng)應用到電梯運行的管理中，這樣不僅能夠實現(xiàn)電梯的高效率運行，還可以對電梯進行綜合性的調度，有效地確保了電梯能耗的顯著降低，也使輸送同樣乘客的運行次數(shù)顯著減少，電梯運行效率得到明顯提升。（2）根據使用場所來優(yōu)化電梯的控制方式。①對于樓層比較高的寫字樓來說，可以將電梯的運行區(qū)域進行高、中、低樓層來進行合理的劃分和集中的控制。②對于居民住宅小區(qū)來說，在控制方式的選擇上，一般采用下集選的方式。與此同時，在信號指令的選擇上，還要增加防搗亂的功能和呼梯誤操作取消功能，這樣能夠最大程度地實現(xiàn)節(jié)能。

6 結語

電梯密度不斷增加的情況下，提升電梯故障快速檢測能力并積極尋求拓展電梯節(jié)能手段，才能有效保障電梯安全運行和綠色節(jié)能發(fā)展。