曳引驅動電梯輪槽磨損與檢驗檢測分析

仲磊

安徽省淮南市特種設備監督檢驗中心 安徽 淮南 232000

引言

電梯轎廂的起停和加減速必然會涉及速度變化，其控制系統必須能夠通過一定的驅動方式來改變電動機的轉速，且其調速系統應平滑、連續且穩定。實現上述要求的關鍵是，通過規律連續地改變相應的參數配合軟件算法，使新舊速度兩個相交點的轉速差趨近于零，以此實現平滑調速。

1 曳引驅動電梯基本概述

①工作原理。常見的曳引電梯的主體為一個轎廂，兩次固定有剛性導軌，電梯在其間運行。曳引電梯的核心構件由機動裝置和電氣控制器件組成。牽引機為電梯提供上下行的作用力，通過為電梯提供動力保證保證電梯平穩上下行。牽引機的核心構成器件為：電動裝置、制動裝置、聯軸器、框架以及滑輪組。為避免電梯廂與電梯井的墻壁剮蹭，在電梯廂上端會固定滑輪組和鋼絲繩，利用其摩擦力上下運動。電機系統具有四種運行機制，分別屬于四大象限[1]。當電機處于第一、二象限時，電機轉速的方向與轉矩旋轉的方向相同，電梯向上行駛；處于第三、四象限時，電梯為下行模式。②運行特點。配重系統的使用，使得電梯廂在高載重上行以及低載重向下運動時，牽引機處于最大功率。當配重重量與載重的重量基本相同時，牽引機的功率最小，消耗的能量也最少。目前，電梯使用高阻值電阻損耗電梯運行產生的電量，但這一技術直接導致機房的表面溫度升高，從結果來看反而會增加能量的損耗。

2 問題成因的分析

2.1 輪槽和鋼絲繩的匹配度較低

想要讓曳引驅動型電梯實現安全與穩定的運行，曳引輪與鋼絲繩間就必須要有一個良好的匹配度。然而就當前的研究來看，絕大多數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行過程中輪槽的磨損極快，最終導致電梯發生運行故障。

2.2 鋼絲繩受力不均

曳引驅動電梯在實際運行期間，鋼絲繩與輪槽會進行充分接觸，這時曳引輪輪槽與鋼絲繩之間會相互作用，從而實現運動，保證曳引驅動電梯能夠處于穩定狀態下[2]。但是，在實際曳引驅動電梯運行過程中，由于鋼絲繩張進力調整不當會導致鋼絲繩出現受力不均問題，從而導致鋼絲繩與曳引輪輪槽之間無法進行充分接觸，進而造成曳引輪輪槽磨損，增大發生安全事故的可能性。

2.3 材料不達標

在為曳引驅動型電梯挑選曳引輪時，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當具有能夠承受極強外來沖擊力的能力。但是，目前在挑選曳引輪時往往缺少科學以及合理的挑選標準，部分材料的質量達不到規定要求，不管是輪槽耐磨度還是抗腐蝕能力均無法滿足應用標準，進而使得電梯中曳引輪的輪槽在使用一段時間后便會出現極為嚴重的磨損。除了上述因素之外，輪槽的制作工藝同樣也會影響電梯使用質量，倘若制作水平較低，那么電梯運行時的安全性則無法得到有效保障。

3 對檢測檢驗進行的分析

3.1 對鋼絲繩進行檢驗檢測

現階段，主要借助以下幾種方案對鋼絲繩進行檢驗檢測[3]：首先是觀察法，這一方法對于檢驗人員有著較高的要求，觀察法主要是利用檢驗人員已有的經驗對其外觀進行檢驗，例如鋼絲繩磨損的程度以及異常情況等，同時還要用肉眼來評估與判斷輪槽實際的磨損狀況；其次是拉力檢測，這種檢測方式將鋼絲繩作為了載體，借助試驗來確定鋼絲繩具體的拉力值，然后按照實驗的結果對其磨損狀況做科學評估。當開展拉力檢測工作時，除了要明確拉力值區間之外，還應當根據電梯行業的規定做更深層次的判斷和評估，以此來保證磨損評估的科學與嚴謹性。

3.2 混合動力系統特點

與儲能器相互協調，從而有效降低牽引機的工作耗能和能量損失。所選泵體器件應該具有以下特點：器件在工作時一定要能夠做到正向和反向轉動；要達到較快的轉速水平，有效配合變頻調速系統的調控行為；器件自吸油性能好。混合驅動系統的關鍵點是將液壓泵體與儲能器構建為電-勢能轉化器件，將其直接使用到現有的、較發達的電梯動力系統上，通過將發電機產生的額外電量轉變為勢能存儲起來，為牽引機增加額外的作用力，減少動力系統的能量損耗，以達到提高節能效果的目的。

3.3 檢驗檢測中的可操作性

檢驗方法是由施工或者維保單位進行試驗，檢驗人員現場確認。從上面的分析可知，對于采用驗證制動器提起(或釋放)的則在定期維保時要驗證制動力。在檢驗過程中這一項如何驗證并無明確說明。對于自監測中包含驗證制動力的，則根據自監測形式的不同其制動力自監測周期分別為15天和24h。這里也并未說明制動力到底是兩組制動臂分別檢測還是整體驗證。從上面分析可以看出僅單組制動臂使空載轎廂不溜車是不完全滿足標準要求的，且這里的自監測周期到底應以何種類型存儲、存儲的時間以及故障的清除均未做出明確規定，這給現場檢驗帶來了很多不便，也給檢驗機構和檢驗員帶來了風險。

3.4 對曳引輪槽進行的檢驗檢測

在檢驗輪槽磨損時，檢查電梯曳引輪是否出現鋼絲繩下沉是最為核心的一個檢測內容，倘若存在下沉問題，就需要對下沉量進行計算。卵巢的下沉在電梯行業有著極為明確的要求，如果下沉量處于標準范圍中就表明輪槽可以實現安全正常的運行，而如果超過此區間，便表明了卵巢的磨損問題過于嚴重，一定要立即進行維修或更換。除此之外，磨損是否均勻也是輪槽檢驗工作的檢驗重點。當電梯處于正常工作狀態時，輪槽應當表現為均勻磨損，這時僅進行維修或更換便可確保電梯實現安全運行，然而如果輪槽發生不均勻磨損，就表明曳引系統之中出現了不協調以及其他類型的問題，此時需要對問題進行全面排查，并對其中的隱患進行科學處理，而且在完成輪槽更換之后，還需要做二次檢驗，在輪槽的檢驗達到規定標準后才能投入使用。

3.5 實行空超載試驗

如果想要對曳引驅動電梯曳引輪實際運行情況進行檢查，可以上行制動試驗、靜載試驗以及下行制動試驗來完成。對曳引驅動電梯進行上行制動試驗以及靜載試驗，在兩種試驗進行過程中可以對曳引驅動電梯的運行狀況與制停距離進行仔細觀察與分析。與此同時，如果想要對曳引驅動電梯進一步進行檢測，那么則需要在電梯裝載125%額定載重量以額定速度下行時將電源切斷。在這一過程中電梯將會緊急制停，如果在緊急停靠過程中轎廂沒有損壞情況，并且轎廂能夠可靠制停，那么說明曳引驅動電梯輪槽磨損情況在可控范圍內。但是如果在緊急停靠過程中，電梯箱體無法立即停止或者箱體出現損壞，那么說明曳引驅動電梯輪槽磨損情況較為嚴重，電梯安全運行無法得到保障。這時，就需要根據實際情況對曳引驅動電梯輪槽進行維護或者更換，從而保障曳引驅動電梯的安全穩定運行，為人們的生活創造更多便利。

4 測試曳引能力的效果

依據電梯制造與安裝安全規范要求，曳引機額定制動能力安全裕度為實際需求的2倍以上，因此緊急制動必將產生較大的制動減速度。按照現行普遍設計的曳引能力減速度，理論上125%額定載荷制動試驗必然產生曳引繩在曳引輪槽中滑移的現象。但鑒于曳引能力設計是為了保證在正常運行時曳引繩在輪槽中不產生滑移，因此在曳引能力設計中0.1的設計摩擦系數是一個具備足夠安全裕度的設計值。在此情況下，必須了解曳引能力裕度能夠產生實際的減速度。當電梯處于新裝驗收狀態時，由于新的曳引繩與輪槽配合情況，依據試驗測試的普遍結果，實際摩擦系數可達0.13左右。由此可計算得出曳引能力的增量。當轎重系數小于5的情況下，即使是新裝電梯可能的當量曳引能力，也不足以承受的125%額定載荷制動減速度。在當前流行的設計條件下，125%額定載荷制動減速不打滑需要的曳引能力遠大于實際曳引能力。在國內現行電梯輕量化、小曳引輪設計盛行的現實中，電梯實際的曳引能力設計值裕度均很小。在實際摩擦系數不大于0.13、轎重系數不大于5.4的情況下，電梯125%額定載荷制動試驗一定會產生曳引繩在輪槽中打滑的現象；實際打滑距離很大程度取決于電梯額定速度。當曳引機制動能力大于2.3倍額定轉矩，以及實際摩擦系數小于0.13時打滑現象將更為明顯。只有在設計曳引能力裕度較為充裕的高速電梯復繞傳動方式下，方有可能減小125%額定載荷制動試驗曳引繩在輪槽中打滑的概率。由于額定速度增加時減速距離呈幾何級數增加，當曳引機速度控制能力不足時，還會使125%載荷試驗制停時的實際速度超過額定速度。在曳引機制動減速度遠大于曳引能力實際制動減速度的情況下，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%額定載荷制動即可造成曳引輪槽異常磨損失圓。該曳引輪槽狀態必將造成電梯運行速度周期性變化，引發不可控的嚴重震顫。即使在新裝電梯實際摩擦系數為0.13的情況下，因曳引機制動能力的保證值不小于2.3倍額定轉矩，新裝電梯承受125%額定載荷制動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際摩擦系數，一般在運行半年至1年后降低為不大于0.11，而曳引機制動能力下降較小，因此在定期檢驗中實施125%額定載荷制動試驗，必將造成曳引繩與輪槽嚴重打滑，極易造成轎廂蹾底或安全鉗誤動作，很可能帶來曳引輪槽失圓，甚至產生報廢的嚴重后果。對于一些使用年代較早的電梯，由于轎廂自重較大，曳引能力及制動能力裕度較大，以及設計上的一些缺陷，125%額定載荷制動試驗將產生很大的過載，甚至導致彈性基座的曳引機發生傾覆，曳引機承重梁嚴重變形等事故[4]。上述情況顯然是不可接受的，對此必須要有改進的措施。

5 預防措施

首先要對輪槽制造的工藝進行優化，借此確保輪槽耐磨性、耐腐蝕性和硬度等均可以達到電梯正常使用的標準；其次，要保證鋼絲繩的松弛度處在可控區間內，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定性和輪槽的耐磨能力，并讓曳引輪的耐久性得到進一步延長，進而使電梯在運行時的安全性實現進一步提升。除此之外，還要強化相關部門的監督能力，以此保證零件制造單位所生產的曳引輪可以滿足行業規定的質量要求。

6 結束語

綜上所述，曳引驅動電梯因為自身的眾多優勢，在建筑中得到廣泛使用，并且已經在人們日常生產生活中發揮著不可替代的作用。但是，在曳引驅動電梯使用運行過程中，不可避免會出現曳引驅動電梯輪槽磨損問題，輪槽磨損將會對曳引驅動電梯正常運行產生影響。所以，為保障曳引驅動電梯的安全性與穩定性，相關工作人員需要對造成曳引驅動電梯輪槽磨損問題因素進行分析，從而加強檢驗檢測力度，給出有效解決措施。