電梯檢測及對急停故障診斷的探析

吳亞峰 陳 龍

(湖州市敬業特種設備技術咨詢有限公司,浙江 湖州313000)

隨著城市化的深度發展,城市土地資源日益緊張。為了緩解人口過多涌入帶來的居住壓力,現代城市在發展規劃過程中均十分注重提高土地資源利用率。一種明顯的現象為,城市的高層、超高層建筑幾乎完全取代了傳統的矮層多單元建筑。受建筑形式的影響,電梯已經成為城市居民日常工作、生活不可缺少的重要交通工具。因此,保證電梯的穩定運行至關重要,有關單位需不斷提升電梯檢測質量。

1 基于平衡系數的電梯檢測方法一般概念梳理

1.1 基于平衡系數的電梯檢測法數值分析

現代建筑中的電梯分為曳引驅動、強制驅動、液壓驅動等多種方式,其中,以曳引驅動最為常見[1]。通常情況下,曳引式電梯的轎廂與對重通過鋼絲繩懸掛在曳引輪的兩側,轎廂與對中裝置的重力使曳引鋼絲繩被緊緊地壓在曳引輪的繩槽內。當電動機轉動時,會受到來自曳引輪的繩槽曳引鋼絲繩產生的壓力,進而帶動鋼絲繩,使轎廂與對重產生相對運動,控制轎廂在電梯井中沿著導軌上下運行。作為曳引式電梯運行過程中的一個重要指標,平衡系數存在的意義在于,可利用對重,平衡轎廂自重及轎內負載的總重量,使曳引電機運行時的負荷減輕。轎廂內負載的大小隨著運載乘客、物品的數量、重量而變化,但在電梯安裝調試完成后,對重已經固定且無法隨意改變。曳引式電梯的組成原理圖及對重平衡原理簡化運行原理如圖1 所示。為了使電梯運行全程保持理想的平衡狀態,需要確定一個平衡系數。綜合而言,當電梯的平衡系數維持穩定狀態時,電梯整體的運行情況能夠保持良好；如果平衡系數出現偏差,則電梯也會發生故障。平衡系數的計算公式如下:

圖1 曳引式電梯的組成原理圖及對重平衡原理簡化運行原理示意圖

在公式(1)中,p 指代轎廂本身的重量,W 指代對重的重量,q·h 指代交響的額定載荷,位于等式左端的K 即為平衡系數。按照國家標準gb/t10058-1997《電梯技術條件》3.3.8 條規定,曳引式電梯的平衡系數應控制在0.4～0.5 范圍內,高于或低于上述范圍,則電梯很可能已經處于異常運行狀態,必須及時檢修。

基于平衡系數檢驗電梯是否出現運行故障時,還需明確另一項因素。設電梯運行時(電梯是否處于正常狀態未知)的實際載荷為△T,經過變換后,可得出則不平衡的載荷:

由公式(2)可知,曳引式電梯的平衡系數K 是決定曳引電梯系統最大不平衡載荷的關鍵因素。因此,通過對平衡系數進行檢驗計算,能夠有效確定電梯的最大載荷是否發生偏差,進而確定平衡系數是否發生偏差,有助于準確判斷電梯運行狀態[2]。

1.2 使用平衡系數開展電梯定期檢測工作的意義分析

通過對上述公式(1)、(2)進行整體分析后可發現,平衡系數具體的設定值直接關聯電梯對重質量和不平衡載荷。作為決定電梯是否能夠維持穩定運行狀態的關鍵因素,平衡系數K 在經過電梯安裝、核算調整,經過現場監督審計確認合理后,如果未出現嚴重情況一般不得隨意改變[3]。但近年來,人們對電梯檢修提出了更高的要求,其中一項原因在于:很多建筑中的電梯原本被分為人用和貨用兩種,有關平衡參數的設定標準存在差異。但在實際使用時,受多重因素的影響,人們幾乎不會刻意區分客梯和貨梯。比如民用高層建筑剛剛完成修建,交付于業主后,會在短時間內迎來集中裝修期。此時,客梯中會承受大量家具,不乏空調、冰箱、實木沙發等重量可能在人之上的“大件”。在此種背景下,電梯轎廂承載總量雖然沒有達到極限,但電梯的平衡系數很可能受到影響而發生變化。基于此,電梯運營負責單位必須制定基于平衡系數的定期檢修方案,盡早排除安全隱患,降低事故發生率。

1.3 平衡系數改變后對電梯造成的影響

1.3.1 對曳引式電梯機組設備中電動機功率產生的影響

在曳引式電梯中,曳引系統電動機的功率初選安裝及投入使用后的核算階段,均可圍繞凈功率進行計算η,具體公式如下:

公式(3)中,P 指代曳引系統中電動機的實際功率,單位為kW,v 指代電梯在檢測時的實時運行速度,單位m/s,Q 為曳引系統的額定載荷,單位kg,η 代表曳引系統機械傳動的總效率,i則指代倍率。對公式(3)進行深入分析可知,電梯的平衡系數k的大小直接決定電梯運行過程中電動機的實際功率。如果平衡系數異常增大,則電動機的功率余量便會大幅度降低,一旦動力不足,電梯便面臨失控的風險。

1.3.2 對電梯整體安全性造成的影響

平衡系數發生改變之后,會直接影響轎廂及對重裝置總重量,進而使曳引鋼絲繩、曳引輪繩槽、制動器等部件的參數均偏離正常范圍。當曳引電梯的諸多組成部分均陷入異常狀態之后,電梯運行的安全性必定大幅度下降。不僅如此,各項參數的改變還會導致電梯運行中啟動、制動的加減速度嚴重偏離正常范圍。比如電梯內有乘客時,轎廂原本的上升及下降加速度相對平穩,不會使乘客感到不適。如果加速度驟然提升,將會導致乘客出現失重等情況,進而造成傷損。由此可見,平衡系數發生偏離之后,電梯整體的安全性會受到影響。

2 基于平衡系數理論的電梯檢測具體方式

2.1 載荷電流曲線圖法

基于平衡系數理論的電梯載荷電流曲線圖法是一種常見的故障檢測方式。此方法的原理為:分別將電梯轎廂的載荷設定為30%～60%,平均增長幅度為10%,外加45%的載荷量,共設有5 個荷載量,使電梯上下運行。具體的觀察指標為:當轎廂和對重在豎直方向達到同一水平高度時,記錄曳引系統電動機的實時電流值,繪制出電流載荷曲線圖。此時,電梯上行、下行運行曲線的交點即為平衡系數。如圖2 所示。

圖2 載荷電流曲線圖法示意圖

2.2 二次加載電流法

除了上述方法之外,運用二次加載電流法也能夠準確測量電梯的平衡系數。此種方法無需設置過多的轎廂載荷水平,只需設定40%、50%兩個值,進行上下行實驗即可。與載荷電流曲線圖法相同,同樣記錄轎廂和對重在縱向達到同一水平高度時的電動機實時電流值。具體的計算求解公式如下:

公式(4)中,k 為平衡系數,△1 為轎廂載荷40%的上行電流值與下行電流值之間的差值,△2 是轎廂載荷50%的上行電流值與下行電流值之間的差值。通過此種方法,能夠更加精確地測量并計算出電梯實時的平衡系數,有助于判斷電梯是否處于安全運行狀態。

3 電梯急停故障的診斷及維修方法

通過平衡系數的檢驗及計算能夠從整體角度判斷電梯是否處于正常運行的狀態,但無法確認具體的故障。比如,人們乘坐電梯時經常常常遇到電梯急停等故障,檢修人員也需予以重視。

3.1 電梯安全回路故障診斷及維修方式

電梯各個安全部件中均裝由一個安全開關,且處于整體串聯的狀態,控制一只安全繼電器。當所有安全開關均處于接通的狀態下,安全繼電器才能夠正常吸合,電梯才能夠正常運行。當安全回路出現問題時,電梯會即時啟動急停程序,位于轎廂頂部的檢修箱急停開關等均會迅速啟動,使電梯從運行狀態轉變為停止狀態。導致該故障的原因可能是安全鉗出現異常動作,限速器或地坑繩輪因失油而發生誤動作。此外,安全繼電器若出現接觸不良情況也會導致急停。維修的方法為,技術人員應前往機房,通過控制屏觀察安全繼電器處于何種狀態,進而進行針對性維修。

3.2 電梯門無法正常開關故障及維修方式

為了保證電梯必須在所有門全部關閉后方可進入運行狀態,電梯系統的每一扇廳門及轎門上郡設有電氣連鎖開關。當所有電氣聯鎖開關全部處于接通狀態時,安全繼電器才會吸合,電梯才能運行。常見的故障狀態為:全部門關閉的狀態下,由于門鎖回路發生故障,導致電梯迅速急停。此時,電梯會停到最近的一個樓層,自動開門后無法閉合。維修該故障的方法為:第一,檢修人員需懷疑電梯停留層的門鎖是否發生故障；第二,詢問是否有人使用三角鑰匙進行開門操作,可在外部使用三角鑰匙重新開關門；第三,在控制屏分開短接廳門鎖和廳門鎖,判斷是轎廂門還是廳門出現故障；第四,如果廳門發生故障,需以檢修時的速度運行電梯,逐層對每一道廳門的連鎖解除情況進行檢測。

綜合而言,電梯是一種應用于現在建筑中的交通工具。由智能控制系統、電力系統等多個系統組合而成。如果各系統均處與正常工作的狀態,且各項零部件的磨損程度均處于正常范圍內,則電梯能夠正常運行。如果系統之間的協調性因故遭到破壞,或是零部件已經無法承載機組正常運行時產生的損耗,則電梯極其容易出現急停、開關門異常、墜落等故障。總之,電梯定期檢修工作至關重要,有關單位必須予以重視。