液壓電梯的特性及檢驗的實施

陳中赟 茆海洋 馮 達

（湖州特種設(shè)備檢測中心，浙江 湖州 313000）

1 液壓電梯發(fā)展歷程及特點

1.1 液壓電梯簡介

液壓電梯的發(fā)展可以追溯到19世紀60年代。1845年，威廉·湯姆遜制造了世界上第一臺水力液壓電梯。后來伴隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，電動機驅(qū)動的強制和曳引電梯應運而生，使得液壓電梯的發(fā)展趨于沉寂。二戰(zhàn)后，液壓技術(shù)的發(fā)展使得液壓電梯的突飛猛進，尤其在歐美等發(fā)達國家使用比較普遍，液壓電梯生產(chǎn)安裝量居首位。

現(xiàn)代液壓電梯發(fā)展迅速，在市場上成熟并得到應用的電梯液壓技術(shù)有以下形式：電磁開關(guān)集成流量控制閥控制系統(tǒng)，電液比例集成流量閥控制系統(tǒng)，VVVVF變頻變壓控制系統(tǒng)。閥控和液壓技術(shù)歐洲領(lǐng)先，在變頻變壓方面日本領(lǐng)先，近年來歐洲變頻電梯也取得了快速發(fā)展。

目前國內(nèi)液壓電梯基本采用歐洲幾家專業(yè)液壓電梯制造廠的液壓系統(tǒng)、意大利GMV（捷安）、瑞士 BERINGER（貝林格）、BUCHER（布赫）、德國LESTRITZ（力杰仕）。

1.2 液壓電梯結(jié)構(gòu)及工作原理

液壓電梯主要有內(nèi)嚙合齒輪泵，異步電動機，變頻器，儲壓器，油箱，轎廂位置，倒拉缸，滑輪組，支承導軌，回流液，分配閥，壓力傳感器，和轎廂這些主要部件組成。

工作原理：轎廂處于最高停止位置，能量以勢能的形式儲備在電梯轎廂上，電梯處于最低停止位置，轎廂的勢能被轉(zhuǎn)換為儲壓器壓力。

1.3 液壓電梯的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1.3.1 安裝方便——機房在井道底部附近，少了曳引機、控制柜、對重的吊裝和安裝。

1.3.2 維修費用少——采用油作為介質(zhì)，各部分自行潤滑，減少磨損。

1.3.3 應急操作方便——在停電和其他異常情況下，使用緊急操作下降閥和手動泵。

1.3.4 提高建筑物有效利用空間——多數(shù)無平衡重，井道截面積較小。

1.3.5 改善建筑物受力狀況——大多數(shù)對建筑結(jié)構(gòu)不施加垂直壓力，主要的垂直載荷通過油缸作用在建筑物地基上，對井道承重強度要去降低。

1.3.6 結(jié)構(gòu)緊湊——在主參數(shù)相同情況下，比曳引電梯體積重量小。

1.3.7 機房位置靈活——泵站與油缸管路連接。

1.3.8 適用于大載重——對于多層大載重貨梯，液壓電梯具有明顯優(yōu)越性，成本低。

1.3.9 適用于危險場合——直頂液壓電梯無鋼絲繩滑輪和安全鉗，不會產(chǎn)生火花，可用于易爆危險場合。

缺點：

提升高度小——由于輸入功率控制及結(jié)構(gòu)條件限制，一般速度在1.0m/s以下，提升高度在40m以內(nèi)。

輸入功率大——如無平衡重系統(tǒng)，液壓電梯電機功率為曳引電梯功率的2.5-3倍，配電容量相應增大，雖然電機只在上行工作，但能量消耗至少為同等曳引電梯的2倍左右。

溫度及載荷的變化對起制動有影響，動態(tài)速度隨環(huán)境變化，增加控制難度。

由于油溫變化和泄露等因素，轎廂較長時間停站會產(chǎn)生下沉，因此需要采取措施防止轎廂沉降。

1.4 液壓電梯的發(fā)展方向和面臨挑戰(zhàn)

驅(qū)動功率大和能量消耗大是液壓電梯最顯著的缺點，在全社會日益關(guān)注節(jié)能降耗的今天，節(jié)能技術(shù)的研究和推廣成為液壓電梯主要的發(fā)展方向。例如：

1.4.1 變頻調(diào)速液壓電梯。采用變頻調(diào)速技術(shù)的液壓容積調(diào)速系統(tǒng)，極大地促進了的液壓電梯節(jié)能技術(shù)進步。

1.4.2 帶機械配重的液壓電梯。

1.4.3 帶蓄能器的液壓電梯。

在中國，電梯市場起步比較晚，液壓電梯數(shù)量占電梯總量的比例不超過1%。一方面，國內(nèi)中高層建筑蓬勃發(fā)展，曳引式電梯是電梯市場的主力軍。另一方面，由于液壓電梯市場份額過小，國內(nèi)電梯企業(yè)對液壓電梯開發(fā)資金和人才的投入不足，液壓系統(tǒng)部分一直采用國外進口產(chǎn)品，很大程度上影響了液壓電梯的竟爭力。

更為重要的是，無機房曳引式電梯出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)液壓電梯在機房靈活布置上的優(yōu)勢蕩然無存。目前，無機房電梯還不可能完全取代液壓電梯，除了機房靈活布置外的一些固有優(yōu)勢，尤其在大載重量、安全性、價格等方面，相對曳引式電梯和無機房電梯而言，液壓電梯還具備一些優(yōu)勢。

2 液壓電梯的特點

2.1 液壓傳動的特點

液壓電梯主要依靠液壓傳動，液壓傳動是利用密封工作容積內(nèi)液體的壓力能來完成由原動機向工作機構(gòu)進行能量或動力的傳遞或轉(zhuǎn)換，工作介質(zhì)是液壓油，一般有密度、可壓縮性、粘度等參數(shù)來描述。

粘度分為動力粘度，運動粘度和相對粘度，單位為Pas(帕秒)或Ns/m^2(牛 秒/米^2)或恩氏粘度E來表示。相對粘度與運動粘度的換算：ν=（7.31E-6.31/E）╳ 10^-6(m^2/s)

溫度對粘度影響很大，當油液溫度上升時，粘度顯著下降。通常在溫度高，使用頻繁的時使用粘度高的液壓油；運動速度高，采用粘度低的液壓油；系統(tǒng)壓力高的宜采用粘度高的液壓油，這是重要的粘溫特性。

2.2 液壓電梯的驅(qū)動調(diào)速特點

液壓電梯的速度控制實際上是液壓系統(tǒng)的流量控制。液壓系統(tǒng)得流量控制理論上有兩種基本方式，容積調(diào)速控制和節(jié)流調(diào)速控制。

容積調(diào)速利用變量泵對進入液壓缸的流量進行控制，從而達到對電梯運行速度進行無級調(diào)速的系統(tǒng)。容積調(diào)速具有功率損耗小，效率高，系統(tǒng)發(fā)熱少等優(yōu)點，也存在早期調(diào)速精度低，系統(tǒng)響應慢，調(diào)速系統(tǒng)相對復雜的缺點。

節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流的方法來調(diào)節(jié)主油路和旁油路兩條并聯(lián)油路的相對液阻，把節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵與執(zhí)行元件之間，此時必須在液壓泵與節(jié)流閥之間并聯(lián)一溢流閥。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，可使進入液壓缸的流量改變，由于定量泵供油，多余的油液必須從溢流閥溢出。這樣，節(jié)流閥才能達到調(diào)節(jié)液壓缸速度的目的。節(jié)流調(diào)速是液壓電梯中廣泛應用、技術(shù)最成熟的流量控制系統(tǒng)。

3 液壓系統(tǒng)安全防護的特殊要求

3.1 滿載壓力

液壓電梯的滿載壓力是指當載有額定載重量的轎廂停靠在最高層站位置時，施加到直接與液壓頂升機構(gòu)連接的管路上的靜壓力。

3.2 液壓缸抗拉強度和穩(wěn)定性要求

（1）缸筒和柱塞的安全系數(shù)設(shè)計應滿足下列要求：在由2.3倍滿載壓力所產(chǎn)生的力的作用下，或在懸掛機構(gòu)斷裂工況產(chǎn)生的力作用下，應保證安全系數(shù)在材料屈服強度為Rp0.2時的安全系數(shù)不低于1.7；（2）液壓缸在拉伸載荷作用下的設(shè)計應該滿足：在由1.4倍滿載壓力所產(chǎn)生的力的作用下，應該保證對于材料屈服強度Rp0.2的安全系數(shù)不小于2。

3.3 液壓油過熱保護

（1）液壓電梯應具有溫度檢測裝置。（2）在符合以下條件時，該裝置應該停止驅(qū)動主機的運行并保持其停止狀態(tài)。（3）液壓電梯應該在充分冷卻后才能自動恢復上行運行。

3.4 液壓系統(tǒng)濾油器

油箱與液壓泵之間的回路中以及截止閥與下行方向閥之間的回路上應安裝濾油器或類似裝置。

3.5 電氣防沉降系統(tǒng)

由于液壓系統(tǒng)可能存在的泄漏，造成液壓缸柱塞的下降，使靜止狀態(tài)的轎廂離開平層位置，引起液壓電梯故障甚至產(chǎn)生危險狀態(tài)，因此，液壓電梯應該設(shè)置防止轎廂沉降的措施，限制轎廂從平層位置沉降的深度。防沉降措施作用范圍是層站以下0.12m到開鎖區(qū)下限（層站以下0.2m或0.35m）。常用防沉降措施有棘爪裝置和電氣防沉降系統(tǒng)。

結(jié)束語

液壓電梯有著鮮明的優(yōu)勢和劣勢，如果國內(nèi)廠家能夠?qū)崿F(xiàn)科技和工業(yè)突破，開發(fā)出自主產(chǎn)權(quán)的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的突破，那么我們相信液壓電梯在中國還是大有用武之地的。

[1] 液壓電梯[S].JG 5071-1996.

[2] 《電梯制造與安裝安全規(guī)范》，GB 7588-2003[S].

[3] 《液壓電梯制造與安裝安全規(guī)范》[S].GB 21240-2007.

[4] 液壓電梯型式試驗細則，TSG T7006-05.

[5] 電梯液壓泵站型式試驗細則，TSG T7022-05.