曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽磨損與檢驗(yàn)檢測(cè)分析

仲磊

安徽省淮南市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 安徽 淮南 232000

引言

電梯轎廂的起停和加減速必然會(huì)涉及速度變化，其控制系統(tǒng)必須能夠通過一定的驅(qū)動(dòng)方式來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，且其調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)平滑、連續(xù)且穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)上述要求的關(guān)鍵是，通過規(guī)律連續(xù)地改變相應(yīng)的參數(shù)配合軟件算法，使新舊速度兩個(gè)相交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速差趨近于零，以此實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。

1 曳引驅(qū)動(dòng)電梯基本概述

①工作原理。常見的曳引電梯的主體為一個(gè)轎廂，兩次固定有剛性導(dǎo)軌，電梯在其間運(yùn)行。曳引電梯的核心構(gòu)件由機(jī)動(dòng)裝置和電氣控制器件組成。牽引機(jī)為電梯提供上下行的作用力，通過為電梯提供動(dòng)力保證保證電梯平穩(wěn)上下行。牽引機(jī)的核心構(gòu)成器件為：電動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、框架以及滑輪組。為避免電梯廂與電梯井的墻壁剮蹭，在電梯廂上端會(huì)固定滑輪組和鋼絲繩，利用其摩擦力上下運(yùn)動(dòng)。電機(jī)系統(tǒng)具有四種運(yùn)行機(jī)制，分別屬于四大象限[1]。當(dāng)電機(jī)處于第一、二象限時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速的方向與轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)的方向相同，電梯向上行駛；處于第三、四象限時(shí)，電梯為下行模式。②運(yùn)行特點(diǎn)。配重系統(tǒng)的使用，使得電梯廂在高載重上行以及低載重向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引機(jī)處于最大功率。當(dāng)配重重量與載重的重量基本相同時(shí)，牽引機(jī)的功率最小，消耗的能量也最少。目前，電梯使用高阻值電阻損耗電梯運(yùn)行產(chǎn)生的電量，但這一技術(shù)直接導(dǎo)致機(jī)房的表面溫度升高，從結(jié)果來看反而會(huì)增加能量的損耗。

2 問題成因的分析

2.1 輪槽和鋼絲繩的匹配度較低

想要讓曳引驅(qū)動(dòng)型電梯實(shí)現(xiàn)安全與穩(wěn)定的運(yùn)行，曳引輪與鋼絲繩間就必須要有一個(gè)良好的匹配度。然而就當(dāng)前的研究來看，絕大多數(shù)電梯均存在曳引輪與鋼絲繩不匹配以及匹配度偏低等問題，從而使得電梯在日常運(yùn)行過程中輪槽的磨損極快，最終導(dǎo)致電梯發(fā)生運(yùn)行故障。

2.2 鋼絲繩受力不均

曳引驅(qū)動(dòng)電梯在實(shí)際運(yùn)行期間，鋼絲繩與輪槽會(huì)進(jìn)行充分接觸，這時(shí)曳引輪輪槽與鋼絲繩之間會(huì)相互作用，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，保證曳引驅(qū)動(dòng)電梯能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)下[2]。但是，在實(shí)際曳引驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行過程中，由于鋼絲繩張進(jìn)力調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)受力不均問題，從而導(dǎo)致鋼絲繩與曳引輪輪槽之間無(wú)法進(jìn)行充分接觸，進(jìn)而造成曳引輪輪槽磨損，增大發(fā)生安全事故的可能性。

2.3 材料不達(dá)標(biāo)

在為曳引驅(qū)動(dòng)型電梯挑選曳引輪時(shí)，最好使用耐腐蝕與耐磨性能比較出色的曳引輪，而且曳引輪的輪槽也應(yīng)當(dāng)具有能夠承受極強(qiáng)外來沖擊力的能力。但是，目前在挑選曳引輪時(shí)往往缺少科學(xué)以及合理的挑選標(biāo)準(zhǔn)，部分材料的質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求，不管是輪槽耐磨度還是抗腐蝕能力均無(wú)法滿足應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而使得電梯中曳引輪的輪槽在使用一段時(shí)間后便會(huì)出現(xiàn)極為嚴(yán)重的磨損。除了上述因素之外，輪槽的制作工藝同樣也會(huì)影響電梯使用質(zhì)量，倘若制作水平較低，那么電梯運(yùn)行時(shí)的安全性則無(wú)法得到有效保障。

3 對(duì)檢測(cè)檢驗(yàn)進(jìn)行的分析

3.1 對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)

現(xiàn)階段，主要借助以下幾種方案對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)[3]：首先是觀察法，這一方法對(duì)于檢驗(yàn)人員有著較高的要求，觀察法主要是利用檢驗(yàn)人員已有的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，例如鋼絲繩磨損的程度以及異常情況等，同時(shí)還要用肉眼來評(píng)估與判斷輪槽實(shí)際的磨損狀況；其次是拉力檢測(cè)，這種檢測(cè)方式將鋼絲繩作為了載體，借助試驗(yàn)來確定鋼絲繩具體的拉力值，然后按照實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)其磨損狀況做科學(xué)評(píng)估。當(dāng)開展拉力檢測(cè)工作時(shí)，除了要明確拉力值區(qū)間之外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)電梯行業(yè)的規(guī)定做更深層次的判斷和評(píng)估，以此來保證磨損評(píng)估的科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)性。

3.2 混合動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)

與儲(chǔ)能器相互協(xié)調(diào)，從而有效降低牽引機(jī)的工作耗能和能量損失。所選泵體器件應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：器件在工作時(shí)一定要能夠做到正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)；要達(dá)到較快的轉(zhuǎn)速水平，有效配合變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)控行為；器件自吸油性能好?；旌向?qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)是將液壓泵體與儲(chǔ)能器構(gòu)建為電-勢(shì)能轉(zhuǎn)化器件，將其直接使用到現(xiàn)有的、較發(fā)達(dá)的電梯動(dòng)力系統(tǒng)上，通過將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的額外電量轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能存儲(chǔ)起來，為牽引機(jī)增加額外的作用力，減少動(dòng)力系統(tǒng)的能量損耗，以達(dá)到提高節(jié)能效果的目的。

3.3 檢驗(yàn)檢測(cè)中的可操作性

檢驗(yàn)方法是由施工或者維保單位進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。從上面的分析可知，對(duì)于采用驗(yàn)證制動(dòng)器提起(或釋放)的則在定期維保時(shí)要驗(yàn)證制動(dòng)力。在檢驗(yàn)過程中這一項(xiàng)如何驗(yàn)證并無(wú)明確說明。對(duì)于自監(jiān)測(cè)中包含驗(yàn)證制動(dòng)力的，則根據(jù)自監(jiān)測(cè)形式的不同其制動(dòng)力自監(jiān)測(cè)周期分別為15天和24h。這里也并未說明制動(dòng)力到底是兩組制動(dòng)臂分別檢測(cè)還是整體驗(yàn)證。從上面分析可以看出僅單組制動(dòng)臂使空載轎廂不溜車是不完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的，且這里的自監(jiān)測(cè)周期到底應(yīng)以何種類型存儲(chǔ)、存儲(chǔ)的時(shí)間以及故障的清除均未做出明確規(guī)定，這給現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)帶來了很多不便，也給檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)員帶來了風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 對(duì)曳引輪槽進(jìn)行的檢驗(yàn)檢測(cè)

在檢驗(yàn)輪槽磨損時(shí)，檢查電梯曳引輪是否出現(xiàn)鋼絲繩下沉是最為核心的一個(gè)檢測(cè)內(nèi)容，倘若存在下沉問題，就需要對(duì)下沉量進(jìn)行計(jì)算。卵巢的下沉在電梯行業(yè)有著極為明確的要求，如果下沉量處于標(biāo)準(zhǔn)范圍中就表明輪槽可以實(shí)現(xiàn)安全正常的運(yùn)行，而如果超過此區(qū)間，便表明了卵巢的磨損問題過于嚴(yán)重，一定要立即進(jìn)行維修或更換。除此之外，磨損是否均勻也是輪槽檢驗(yàn)工作的檢驗(yàn)重點(diǎn)。當(dāng)電梯處于正常工作狀態(tài)時(shí)，輪槽應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)為均勻磨損，這時(shí)僅進(jìn)行維修或更換便可確保電梯實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，然而如果輪槽發(fā)生不均勻磨損，就表明曳引系統(tǒng)之中出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)以及其他類型的問題，此時(shí)需要對(duì)問題進(jìn)行全面排查，并對(duì)其中的隱患進(jìn)行科學(xué)處理，而且在完成輪槽更換之后，還需要做二次檢驗(yàn)，在輪槽的檢驗(yàn)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后才能投入使用。

3.5 實(shí)行空超載試驗(yàn)

如果想要對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯曳引輪實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，可以上行制動(dòng)試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)以及下行制動(dòng)試驗(yàn)來完成。對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯進(jìn)行上行制動(dòng)試驗(yàn)以及靜載試驗(yàn)，在兩種試驗(yàn)進(jìn)行過程中可以對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯的運(yùn)行狀況與制停距離進(jìn)行仔細(xì)觀察與分析。與此同時(shí)，如果想要對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)，那么則需要在電梯裝載125%額定載重量以額定速度下行時(shí)將電源切斷。在這一過程中電梯將會(huì)緊急制停，如果在緊急?？窟^程中轎廂沒有損壞情況，并且轎廂能夠可靠制停，那么說明曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽磨損情況在可控范圍內(nèi)。但是如果在緊急?？窟^程中，電梯箱體無(wú)法立即停止或者箱體出現(xiàn)損壞，那么說明曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽磨損情況較為嚴(yán)重，電梯安全運(yùn)行無(wú)法得到保障。這時(shí)，就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽進(jìn)行維護(hù)或者更換，從而保障曳引驅(qū)動(dòng)電梯的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為人們的生活創(chuàng)造更多便利。

4 測(cè)試曳引能力的效果

依據(jù)電梯制造與安裝安全規(guī)范要求，曳引機(jī)額定制動(dòng)能力安全裕度為實(shí)際需求的2倍以上，因此緊急制動(dòng)必將產(chǎn)生較大的制動(dòng)減速度。按照現(xiàn)行普遍設(shè)計(jì)的曳引能力減速度，理論上125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)必然產(chǎn)生曳引繩在曳引輪槽中滑移的現(xiàn)象。但鑒于曳引能力設(shè)計(jì)是為了保證在正常運(yùn)行時(shí)曳引繩在輪槽中不產(chǎn)生滑移，因此在曳引能力設(shè)計(jì)中0.1的設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)是一個(gè)具備足夠安全裕度的設(shè)計(jì)值。在此情況下，必須了解曳引能力裕度能夠產(chǎn)生實(shí)際的減速度。當(dāng)電梯處于新裝驗(yàn)收狀態(tài)時(shí)，由于新的曳引繩與輪槽配合情況，依據(jù)試驗(yàn)測(cè)試的普遍結(jié)果，實(shí)際摩擦系數(shù)可達(dá)0.13左右。由此可計(jì)算得出曳引能力的增量。當(dāng)轎重系數(shù)小于5的情況下，即使是新裝電梯可能的當(dāng)量曳引能力，也不足以承受的125%額定載荷制動(dòng)減速度。在當(dāng)前流行的設(shè)計(jì)條件下，125%額定載荷制動(dòng)減速不打滑需要的曳引能力遠(yuǎn)大于實(shí)際曳引能力。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)行電梯輕量化、小曳引輪設(shè)計(jì)盛行的現(xiàn)實(shí)中，電梯實(shí)際的曳引能力設(shè)計(jì)值裕度均很小。在實(shí)際摩擦系數(shù)不大于0.13、轎重系數(shù)不大于5.4的情況下，電梯125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)一定會(huì)產(chǎn)生曳引繩在輪槽中打滑的現(xiàn)象；實(shí)際打滑距離很大程度取決于電梯額定速度。當(dāng)曳引機(jī)制動(dòng)能力大于2.3倍額定轉(zhuǎn)矩，以及實(shí)際摩擦系數(shù)小于0.13時(shí)打滑現(xiàn)象將更為明顯。只有在設(shè)計(jì)曳引能力裕度較為充裕的高速電梯復(fù)繞傳動(dòng)方式下，方有可能減小125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)曳引繩在輪槽中打滑的概率。由于額定速度增加時(shí)減速距離呈幾何級(jí)數(shù)增加，當(dāng)曳引機(jī)速度控制能力不足時(shí)，還會(huì)使125%載荷試驗(yàn)制停時(shí)的實(shí)際速度超過額定速度。在曳引機(jī)制動(dòng)減速度遠(yuǎn)大于曳引能力實(shí)際制動(dòng)減速度的情況下，由于曳引繩與輪槽的接觸面積較小，隨著打滑距離的增加，一次125%額定載荷制動(dòng)即可造成曳引輪槽異常磨損失圓。該曳引輪槽狀態(tài)必將造成電梯運(yùn)行速度周期性變化，引發(fā)不可控的嚴(yán)重震顫。即使在新裝電梯實(shí)際摩擦系數(shù)為0.13的情況下，因曳引機(jī)制動(dòng)能力的保證值不小于2.3倍額定轉(zhuǎn)矩，新裝電梯承受125%額定載荷制動(dòng)而不打滑的可能性也極小。由于在用電梯的曳引繩與輪槽間的實(shí)際摩擦系數(shù)，一般在運(yùn)行半年至1年后降低為不大于0.11，而曳引機(jī)制動(dòng)能力下降較小，因此在定期檢驗(yàn)中實(shí)施125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)，必將造成曳引繩與輪槽嚴(yán)重打滑，極易造成轎廂蹾底或安全鉗誤動(dòng)作，很可能帶來曳引輪槽失圓，甚至產(chǎn)生報(bào)廢的嚴(yán)重后果。對(duì)于一些使用年代較早的電梯，由于轎廂自重較大，曳引能力及制動(dòng)能力裕度較大，以及設(shè)計(jì)上的一些缺陷，125%額定載荷制動(dòng)試驗(yàn)將產(chǎn)生很大的過載，甚至導(dǎo)致彈性基座的曳引機(jī)發(fā)生傾覆，曳引機(jī)承重梁嚴(yán)重變形等事故[4]。上述情況顯然是不可接受的，對(duì)此必須要有改進(jìn)的措施。

5 預(yù)防措施

首先要對(duì)輪槽制造的工藝進(jìn)行優(yōu)化，借此確保輪槽耐磨性、耐腐蝕性和硬度等均可以達(dá)到電梯正常使用的標(biāo)準(zhǔn)；其次，要保證鋼絲繩的松弛度處在可控區(qū)間內(nèi)，確保其松弛度不大于5%；最后要制定有效措施提高鋼絲繩的穩(wěn)定性和輪槽的耐磨能力，并讓曳引輪的耐久性得到進(jìn)一步延長(zhǎng)，進(jìn)而使電梯在運(yùn)行時(shí)的安全性實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升。除此之外，還要強(qiáng)化相關(guān)部門的監(jiān)督能力，以此保證零件制造單位所生產(chǎn)的曳引輪可以滿足行業(yè)規(guī)定的質(zhì)量要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，曳引驅(qū)動(dòng)電梯因?yàn)樽陨淼谋姸鄡?yōu)勢(shì)，在建筑中得到廣泛使用，并且已經(jīng)在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用。但是，在曳引驅(qū)動(dòng)電梯使用運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽磨損問題，輪槽磨損將會(huì)對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。所以，為保障曳引驅(qū)動(dòng)電梯的安全性與穩(wěn)定性，相關(guān)工作人員需要對(duì)造成曳引驅(qū)動(dòng)電梯輪槽磨損問題因素進(jìn)行分析，從而加強(qiáng)檢驗(yàn)檢測(cè)力度，給出有效解決措施。