側置式機房電梯的設計探討

摘要：隨著人們生活水平的提高，電梯的使用越來越普及。如何改變電梯的設計布局來提高建筑物的空間利用率，是電梯設計人員一直在研究的問題，因而提出了側置式機房電梯的設計。文章通過對側置式機房電梯的設計分析，提出常規機房電梯和側置式機房電梯的特點、設計側置式機房電梯的意義、實用性分析，解決設計過程中的一些重點技術問題。

關鍵詞：側置式機房；電梯設計；高層建筑；有機房電梯；無機房電梯 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU976 文章編號：1009-2374（2017）04-0017-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.009

電梯已經是樓房中不可缺少的垂直交通工具，它的使用率幾乎與汽車相同。隨著社會的不斷發展，城市中對于側置式機房電梯的使用量越來越多。基于此，文章以側置式機房電梯的設計為中心，分幾個部分展開了細致的分析和探討，提供了一些優質的設計理論。

1 設計側置式機房電梯的意義

常用電梯有有機房電梯和無機房電梯。因為有機房電梯要在井道頂再建設一個機房，對于有樓層限高的用戶來說是不能實現的；無機房電梯是沒有機房的，因為考慮電梯的使用與維修的安全性，只適合載重小、樓層低的用戶，因此研發一種側置式機房電梯能滿足因樓層限高、載重量大、樓層高的用戶。

2 常規電梯與側置式機房電梯的特點

2.1 常規電梯的特點

有機房電梯是把曳引機、控制柜、限速器等部件安裝在機房內。無機房電梯是相對于有機房電梯而言的，也就是說，用新型的設計方式把機房安裝的部件，安裝在頂層、底坑、井道側邊等位置，從而取消了傳統的機房。可是有機房電梯要在建筑上增加機房的成本，無機房電梯可以省去機房，降低建筑上的成本，但存在噪音、震動、故障維修及人員救援等方面因素。

2.2 側置式機房電梯的特點

側置式機房電梯的設計圖如圖1所示，通過圖1可知側置式機房電梯具備的特點，即結構設計以及整體布局上相對于常規的電梯要復雜很多，故此側置式機房電梯對于制造工藝的要求很高，需要在制造的過程中加強質量方面的控制。

3 側置式機房電梯的設計

3.1 電梯整體布置的設計

側置式機房電梯根據機房布置可以分為頂層側置式機房電梯、中層側置式機房電梯、首層側置式機房電梯，下面一起探討不同機房的優缺點。

3.1.1 頂層側置式機房電梯又可分頂層左側置式機房電梯、頂層右側置式機房電梯、頂層后側置式機房電梯，頂層左、右側置式機房電梯在轎架整體結構上沒有改變，只有在開門方向上有改變，頂層后側置式機房電梯在轎架整體結構設計上增加了一個向后導向的上梁裝置來滿足后置機房的導向。主要的缺點有機房設置在頂層對于維修與安裝增加了不方便性，優點是降低了電梯運行時噪音的影響。

3.1.2 中層側置式機房電梯又可分中層左側置式機房電梯、中層右側置式機房電梯、中層后側置式機房電梯，轎架、開門方向的設計與頂層側置式機房電梯的相同，主要的缺點有機房設置在中層增加了鋼絲繩的長度優點是降低了電梯機房的溫度，提高了機房部件的使用壽命。

3.1.3 首層側置式機房電梯又可分首層左側置式機房電梯、首層右側置式機房電梯、首層后側置式機房電梯，轎架、開門方向的設計與頂層側置式機房電梯的相同，主要的缺點有機房設置在首層噪音影響比較大，優點是維修與安裝比較方便，亦降低了電梯機房的溫度，延長了機房部件的使用壽命。

3.2 曳引機安裝的設計

電梯曳引機是電梯的主要驅動裝置。主要是把驅動動力傳到導向裝置中，從而使電梯運行。由電動機、制動器、減速箱、曳引輪等組成。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對重裝置。側置式機房電梯曳引機的選用，都是按常規的。但在安裝時，由于機房設置在井道側邊，為了保證曳引機的設計受力向下，在曳引機的左右兩邊設置導向輪。

3.3 限速器與夾繩器聯動的設計

電梯限速器是電梯安全部件之一。每臺電梯必須要設備一套的，可分手動復位限速器與自動復位限速器。側置式機房電梯的機房設置在井道的側邊，只能選擇自動復位限速器，在動作時能在控制柜上遠程復位。

電梯夾繩器是電梯安全部件，主要作用是當限速器發出上行超速信號時，它直接將制動力作用于曳引鋼絲繩上，從而停止電梯的運行。

限速器是監測系統，夾繩器是制停系統，兩者是配套使用的，現在兩者的聯動是通過鋼絲繩連接的，如果兩者安裝的距離比較近，將較容易實現通過鋼絲繩連接聯動的，但如果兩者安裝的距離比較遠，則不能通過鋼絲繩連接聯動。對于側置式機房電梯就是兩者安裝的距離比較遠，限速器安裝在井道的頂部，夾繩器安裝在井道側邊的機房內，為了實現兩者的聯動，在夾繩器端安裝一個220V的電磁鐵開關，當限速器發出上行超速信號時，給電給電磁鐵使電磁鐵開關吸合，從而拉動夾繩器制動開關，使制動力作用于曳引鋼絲繩上，停止電梯的運行。

3.4 電氣系統的設計計算

3.4.1 控制系統。目前市面上的電梯控制系統多種多樣，選擇合適的控制系統，要考慮到電梯的安全性、舒適性、智能性、維修等問題，本電梯是通過實踐經驗選用了型號NICE1000變頻器，其在使用中、安裝中、維修中都給我們提供了網絡化的功能。

3.4.2 主要電氣元件類型。

第一，接觸器計算：

按額定載重量：3000kg、額定速度：0.5m/s的計算，選用接觸器型號為GMC-50，其參數為：

線圈電壓：220V、50Hz

主觸點額定電流：63A

額定電壓：380V

主觸點數量：3對

輔助觸點數量：1常開、1常閉

驗算：

主觸點額定電壓Vec=660V，

線路額定電壓Vex=380V

Vec>Vex

公式：Ic=

式中：Ve為電動機額定線電壓（V）；Iec為被選定的接觸器額定電流；Pe為被控電動機功率（kW）；Ic為接觸器主觸點電流；K為經驗常數，一般取1～1.4，現取1.2。

代入公式：

Ic==41.6A

Ie=63A>Ic

結論：可靠。

第二，開、關門接觸器計算：

開關門電機功率P1=120W，電阻消耗功率P2=200W

開關門電流Ic=P1+P2=320≈3A

V110

選用接觸器型號：LC1-D129/220

線圈電壓：AC220V

電流：12A>3A

結論：可靠。

第三，變壓器計算：

變壓器所需容量（VA）：Sb

控制電路最大負載所需功率（VA）：∑Sxc

變壓器容量的儲備系數：KB=1.1～1.25

所有同時啟動的接觸器、中間繼電器在起動時所需總功率（VA）：∑Sjq

同時吸合的接觸器數量：3個，吸持功率：32VA，起動功率：230VA

同時吸合的中間繼電器數量：5個，吸持功率：12VA，起動功率：75VA

門系統功率：290VA

制動器消耗功率：120VA

微機功率：60VA

信號顯示功率：50VA

∑Sxc=32×3+12×5+2×290+120+80+50=974（VA）

∑Sjq=230×3+75×5+2×290+120+80+50=1795（VA）

變壓器容量Sb要符合下述兩個公式：

公式（1）：Sb1=KB∑Sxc=1.25×974=1217.5（VA）

公式（2）：Sb2=0.6∑Sxc=0.25∑Sjq+110

=0.6×974+0.25×1795+110

=1143.15（VA）

所選用的電源變壓器選型號為：BK-2000

容量：2000VA

結論：可靠。

第四，主回路與控制回路導線截面的選用：

根據《家用和類似用途電器的安全》（GB 4706.1-2005）的標準：家用電器額定電流≤6A，使用的導線標稱截面積為0.75mm2；電器額定電流為40～52時，導線標稱截面積為10mm2。

由以上計算可知：主回路額定電流I≈43A

控制回路額定電流I≤6A

本電梯選用主回路導線截面積：10mm2

本電梯選用控制回路導線截面積：1mm2

結論：可靠。

第五，主電源開關計算：

按正常的情況，電梯的異步電動機起動時候的電流，會比正常運行的電流大。在以往工作的經驗和結合有關標準，主電源開關的額定電流在選用時，都會是電機電流的1.2～1.5倍，現取1.4倍，電機額定電流Ied=43A。

主電源開關額定電流I=1.4×43=60（A）

選用電源開關型號為DZ20J-100，脫扣器額定電流：60A。

結論：可靠。

3.5 電梯主要零部件選擇原則

側置式機房電梯在主要部件的選擇上，較傳統的電梯具有更高的要求，對于側置式機房電梯而言，在使用中如果出現損壞，需要更換或者維修相對十分麻煩，因此對于側置式機房電梯的設計者而言，在主要部件的選擇時，就必須嚴格按照相關規定以及實際的使用場景，進行最合理的主要部件選擇，保障側置式機房電梯其主要部件的使用壽命，減少其維修次數。

4 結語

綜上所述，側置式機房電梯其在形式上較之傳統的電梯在其結構、系統以及布局上都實現了很大程度上的突破，是一種極其先進的設計方式。

作者簡介：陳波（1980-），男，廣東廉江人，廣東東日電梯有限公司電氣工程師，研究方向：電梯電氣。

（責任編輯：黃銀芳）