電梯機(jī)械故障的診斷及優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

張振華 金衛(wèi)琴 王愛敏

摘要：分析了電梯發(fā)生機(jī)械故障的主要原因，提出了電梯機(jī)械故障的診斷及排除方法，闡述了電梯機(jī)械故障診斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以不斷提高電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：電梯;機(jī)械故障;診斷;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

高層建筑及地鐵車站等場所會(huì)使用到大量電梯設(shè)備，既方便了人們的生活，又提高了建筑的空間利用率。然而，電梯在日常使用過程中一般處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，故障率相對較高，易引發(fā)安全事故等問題，尤其近幾年頻繁發(fā)生的電梯安全事故，進(jìn)一步提升了人們對這一方面的關(guān)注程度。因此，相關(guān)單位和人員只有重視電梯故障診斷維修，及時(shí)排除電梯機(jī)械故障，不斷對其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，才能有效保證電梯使用過程中的安全性。

1 電梯發(fā)生機(jī)械故障的原因分析

當(dāng)下電梯運(yùn)行中機(jī)械故障的發(fā)生率相對較高，比如電梯內(nèi)相關(guān)零部件脫落、軸承振動(dòng)、轎門無法正常啟閉等，通過進(jìn)一步調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，目前電梯的機(jī)械故障主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）電梯超負(fù)荷運(yùn)行所導(dǎo)致的故障。在電梯使用過程中，超負(fù)荷運(yùn)行情況不可避免，尤其在人口密度較大的區(qū)域，比如辦公樓、商場、高層住宅區(qū)等，電梯基本都長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，致使電梯限速器產(chǎn)生故障，進(jìn)而影響電梯的正常使用[1]。（2）電梯使用中因機(jī)械磨損而引起的故障。機(jī)械零件在使用過程中都會(huì)出現(xiàn)磨損，當(dāng)磨損達(dá)到一定程度后，機(jī)械零件的性能就會(huì)降低，無法保證電梯的安全運(yùn)行。所以在電梯檢測維修工作中，工作人員要做好對相關(guān)零部件的檢查，評(píng)估其磨損程度，如果磨損嚴(yán)重，則需要及時(shí)更換，以減少電梯故障風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，工作人員還要做好對機(jī)械零部件的保養(yǎng)維護(hù)，減緩機(jī)械零部件的磨損速度。在進(jìn)行磨損檢查時(shí)，尤其需要檢查鋼絲繩、軸承、輪槽等構(gòu)件的磨損情況，及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的零部件。（3）連接件松動(dòng)導(dǎo)致的故障。電梯因?yàn)槭褂妙l率較高，需要一直維持運(yùn)行狀態(tài)，所以電梯內(nèi)部的相關(guān)連接件會(huì)因?yàn)殡娞萆舷抡駝?dòng)而出現(xiàn)松動(dòng)的問題，一旦松動(dòng)情況嚴(yán)重，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械滑脫等情況，使各連接部件的磨損加劇，增加電梯故障風(fēng)險(xiǎn)。此外，潤滑故障和機(jī)械疲勞故障也是電梯在運(yùn)行中常見的機(jī)械故障類型[2]。（4）潤滑系統(tǒng)失靈故障。電梯如果處于長期運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)熱情況就會(huì)比較嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)抱軸、零件磨損等問題，使電梯潤滑失靈，影響電梯的安全使用。

2 電梯機(jī)械故障的診斷及排除方法

2.1 ? ?基于數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法

該方法通過數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)對機(jī)械故障的診斷，在具體應(yīng)用中需先結(jié)合診斷對象構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，再通過仿真實(shí)現(xiàn)對相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)的獲取，之后再通過測試獲得實(shí)際的監(jiān)測信息，通過對比模型和實(shí)際監(jiān)測所得到的信息，能夠有效識(shí)別二者間的差異，進(jìn)而完成對相關(guān)故障的判斷評(píng)估。該方法在很久以前已經(jīng)被應(yīng)用到電梯故障診斷中，雖然該方法操作簡單，但是在具體應(yīng)用中必須保證所構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的精確性，只有這樣才能保證該故障診斷方法的準(zhǔn)確性和有效性。在具體應(yīng)用中，該方法可分為參數(shù)估計(jì)法、狀態(tài)估計(jì)法和等價(jià)空間法，需要注意的是，以上幾種方法在具體應(yīng)用中并不是單獨(dú)使用的，而是需要根據(jù)具體情況聯(lián)合使用相應(yīng)方法，才能獲得最為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果[3]。

2.2 ? ?基于信號(hào)處理的故障診斷方法

基于信號(hào)處理的故障診斷主要是利用電梯內(nèi)零部件在振動(dòng)頻率、頻譜等方面的差異性來展開診斷分析。在具體應(yīng)用中，該方法可以分為小波變換法、模態(tài)估計(jì)法、信息融合法以及主元分析法等。前兩種方法在當(dāng)下電梯機(jī)械故障診斷中最為常用。

2.3 ? ?基于知識(shí)的故障診斷

現(xiàn)階段信息技術(shù)和傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，人工智能技術(shù)也愈發(fā)成熟和完善，并在故障診斷方面得到了有效應(yīng)用，大大促進(jìn)了故障診斷技術(shù)的發(fā)展。基于知識(shí)的故障診斷就是建立在人工智能基礎(chǔ)上，利用專家診斷系統(tǒng)完成對電梯中相關(guān)故障的評(píng)估和分析。目前該方法具體可以分為專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、故障樹、灰色系統(tǒng)理論方法等多種診斷技術(shù)，前三種診斷方法在現(xiàn)階段的故障診斷中應(yīng)用最為普遍。

3 電梯機(jī)械故障診斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 ? ?安裝電梯超保護(hù)裝置

為了進(jìn)一步提升電梯運(yùn)行的安全性，需要優(yōu)化和完善電梯系統(tǒng)，根據(jù)具體情況進(jìn)行電梯超保護(hù)裝置的配置[4]。（1）活動(dòng)性轎廂。轎廂架底盤之間需要安裝橡膠墊，實(shí)現(xiàn)對活動(dòng)性轎廂的荷載評(píng)估，一旦轎廂產(chǎn)生超載問題，壓力就會(huì)沿著底盤作用到橡膠墊上，進(jìn)而使橡膠墊產(chǎn)生形變，觸動(dòng)橡膠墊下的微動(dòng)開關(guān)，使電梯停止啟動(dòng)。活動(dòng)性轎廂雖然在安裝時(shí)需要耗費(fèi)更多時(shí)間，流程也更加復(fù)雜，但是能夠大大增強(qiáng)電梯安全性能，降低電梯損耗，節(jié)約成本。（2）轎頂稱量。轎頂稱量所采用的是沉重原件壓縮彈簧組，當(dāng)電梯處于不同荷載狀態(tài)下，繩頭組合就會(huì)帶動(dòng)彈簧組，通過杠桿原理完成各方向的搖擺，如果轎廂超載，杠桿在搖擺過程中就會(huì)與微動(dòng)開關(guān)接觸，進(jìn)而關(guān)閉電梯控制功能。

3.2 ? ?電梯故障的前期預(yù)防

對于不同類型的電梯故障，其故障排除方法也存在差異性，并且即便在故障完成處理后，也無法徹底避免該類故障的再次發(fā)生。因此，電梯維護(hù)管理人員在日常工作中必須以更加負(fù)責(zé)細(xì)心的態(tài)度完成相關(guān)維護(hù)檢修工作，同時(shí)電梯用戶也要嚴(yán)格按照電梯使用流程正確操作，規(guī)范自身行為，避免破壞電梯，以此降低電梯運(yùn)行中的故障風(fēng)險(xiǎn)。

相關(guān)單位和人員在具體工作中可以從以下幾方面入手開展電梯的故障前期預(yù)防工作：（1）根據(jù)電梯運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行要求，制定切實(shí)有效的維護(hù)保養(yǎng)制度和管理制度，以此實(shí)現(xiàn)對電梯維護(hù)管理人員的約束和規(guī)范，激發(fā)工作人員的積極性和責(zé)任心，提高維修保養(yǎng)工作的效率和質(zhì)量，降低電梯發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。（2）強(qiáng)化電梯用戶的安全保養(yǎng)意識(shí)，指導(dǎo)用戶正確使用電梯，同時(shí)還需要定期開展電梯自救訓(xùn)練，幫助用戶掌握自救方法，增強(qiáng)用戶的電梯使用安全意識(shí)。（3）積極開展相關(guān)技能培訓(xùn)和崗位培訓(xùn)，不斷提高檢修維護(hù)人員的工作能力和綜合素質(zhì)，增強(qiáng)維護(hù)檢修人員的崗位責(zé)任意識(shí)，為電梯檢修維護(hù)工作的開展奠定良好基礎(chǔ)。（4）根據(jù)電梯具體運(yùn)行情況合理設(shè)置電梯故障排查周期，盡可能縮短排查周期，提高安全檢查頻率，及時(shí)排查和識(shí)別電梯中的故障和隱患，保證電梯使用的安全穩(wěn)定性。同時(shí)，要準(zhǔn)確記錄所發(fā)現(xiàn)的故障異常，將其編制成故障檔案，為后續(xù)電梯故障檢查工作的開展提供相關(guān)依據(jù)和參考。

3.3 ? ?加強(qiáng)電梯安全使用的管理措施

電梯用戶需遵循安全管理?xiàng)l例，履行業(yè)主責(zé)任，按照要求為電梯運(yùn)行配置相應(yīng)的管理部門和管理人員，并制定相應(yīng)的安全管理制度和電梯檢修維護(hù)計(jì)劃，此外還需做好電梯定期報(bào)檢工作，由專業(yè)人員對電梯運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估和檢測。

4 結(jié)語

電梯已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ魃钪幸环N重要的運(yùn)輸設(shè)備，在使用中容易受多種因素影響而產(chǎn)生故障和異常，給用戶帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，相關(guān)電梯維護(hù)保養(yǎng)單位和管理人員，需要明確電梯在使用中的各種機(jī)械故障，做好對故障的診斷分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，以不斷提高電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 崔永兵.電梯起重機(jī)械故障診斷與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2014（10）：251-252.

[2] 楊志全，張宗耀.電梯常見故障的分析與排除方法應(yīng)用[J].科技傳播，2013（18）：136-138.

[3] 文雪明.基于電梯起重機(jī)械故障的排除及優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（23）：5281.

[4] 彭壯.電梯機(jī)械故障診斷及優(yōu)化探討[J].決策探索，2018（1）：62-63.

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：張振華（1981—），男，浙江湖州人，高級(jí)工程師，研究方向：電梯管理。