機械工程中影響電梯運行效果的因素探究

王幸捷

廈門市特種設備檢驗檢測院，福建廈門，361000

0 引言

近年來，隨著我國經濟水平的提升和城市化建設范圍的不斷擴大，城市高層建筑與大型商場以及商超的數量持續增長，垂直運行電梯與自動扶梯開始得到廣泛應用。在實際運行過程中，除保證電梯安全水平與舒適性之外，還要注重電梯整體運行的效果，如果電梯運行質量較差，例如存在較大的震動和較高的振動頻率，往往會為乘客帶來嚴重的不適感，甚至產生恐懼感，而且電梯運行效果不佳也會產生安全隱患，威脅乘客的生命安全。因此，需要注重從機械工程角度分析電梯運行效果的影響因素，掌握機械工程中影響電梯運行舒適和運行安全的各項因素，從而制定針對性保障電梯運行效果的策略，提高電梯運行的舒適性與安全性。

1 機械工程中影響電梯運行效果的因素分析

1.1 設計制造過程

電梯制造商為了低價中標，獲得更多的經濟利潤，常常會采用一些不正當的手段來最大程度上降低生產的成本，例如，降低電梯生產精度要求、部件的安全余量設計等，適度配置一些成本較低的配套設備和生產材料，這一行為不但會大大降低電梯運行的可靠性與安全性，同時也會嚴重損害使用者的利益，從而使電梯故障發生率持續升高，且使用壽命也大大縮短，嚴重威脅乘客的生命安全。另外，也有部分電梯制造商為實現自身經濟利潤的最大化，會將電梯招標過程或采購環節分成多個部分進行，這一做法會導致部分電梯產品部件來自非電梯專業生產廠商，這些產品部件很可能存在一些質量低下的假冒偽劣產品，從而導致電梯整體質量的降低，從而影響電梯運行效果。

1.2 電梯安裝環節

在進行電梯安裝的過程當中，如果部分電梯安裝人員專業技術水平不高或職業素質低下，就容易對電梯運行效果造成嚴重的影響，尤其機械工程當中，電梯安裝過程較為復雜，且技術要求較高，一些精密的部件如果安裝不可靠或未按照既定程序和步驟予以操作安裝，就容易造成電梯安裝質量低下的問題，也會為電梯運行效果留下不小的安全隱患和故障隱患。例如電梯安裝過程不夠縝密、電梯曳引鋼絲繩張力不均、導軌銜接過渡部分不夠平滑等均會導致電梯運行當中發出聲響或產生劇烈的振動，這都會影響電梯運行的效果[1]。

1.3 電梯維護保養階段

電梯是屬于較為復雜的大型機械產品，其由多個大型構件和零部件共同構成，在長時間的負荷運行下，部分部件容易發生老化、磨損以及腐蝕的問題，如果沒有進行妥善的維護與保養，就容易產生安全隱患。目前來講，部分電梯生產商、電梯維保單位沒有重視對維保人員專業技術水平的培訓，使得這些電梯維保人員知識儲備與技術水平無法滿足電梯維保管理的標準要求，甚至部分電梯維保人員并沒有通過專業的培訓，也未獲得國家所承認的專業技能崗位認證，不完全具備維保人員的上崗資格，在進行電梯維保過程中，一旦出現技術故障，無法迅速做出準確判斷，或很難有效解決故障所引發的問題，就會對電梯運行造成嚴重影響，而且也會產生更多的安全隱患。

2 機械工程中影響電梯運行舒適性的因素

2.1 機械系統因素對電梯運行舒適性的影響

從機械系統方面角度來說，能夠影響到電梯運行舒適感的因素主要包括了曳引機蝸輪蝸桿裝配合理性、導靴的間隙及導靴潤滑度、導軌是否垂直、表面平整度與連接處是否銜接平穩、兩列導軌頂面間距需達到標準要求、曳引鋼絲繩張力是否均勻、轎廂安裝是否緊固等等。從機械系統復雜性角度就可以看出，一旦這些因素中的一個或多個出現異常，電梯運行的平穩度會受到嚴重的影響。

（1）當曳引機蝸輪蝸桿裝配不當，或使用過程中的過度磨損，導致其嚙合不好，在電梯加減速過程中發生軸向竄動，影響運行舒適性。

（2）導靴間隙偏小會導致電梯啟制動時出現阻滯感，導靴間隙太大會導致運行過程中轎廂發生晃動；導軌接頭間隙和臺階尺寸發生超差，當轎廂導軌接頭處間隙臺階超差較大時，或導軌工作面垂直度、共面度超差，電梯運行就會出現水平方向的間歇式振動，從而影響乘坐的舒適感。

（3）曳引鋼絲繩張力偏差超過5%，就可能導致個別鋼絲繩受力較大，致使曳引鋼絲繩異常抖動，帶動轎廂抖動。

（4）轎廂的拼裝出現松動異響更是會直接影響乘坐人員感官，造成恐懼心理，降低乘坐體驗感[2]。

依據我國現行電梯安裝標準規定，要求“每列導軌工作面每5m鉛垂線測量值間的相對最大偏差，轎廂導軌和設有安全鉗的T型對重導軌不大于1.2mm，不設安全鉗的T型對重導軌不大于2.0mm；兩列導軌頂面的距離偏差，轎廂導軌為0~+2mm，對重導軌0~+3mm。”如此可以確保導靴沿導軌振動量減小至最低，且不影響電梯運行。而機械系統各部件質量與各部分之間協調性是決定電梯舒適性的主要因素，電氣調速系統是在機械系統基礎上對電梯運行中舒適感作出進一步改善的重要載體，因此，機械系統經檢查且不存在隱患問題之后，方可對電氣調速系統予以調整。

2.2 電梯調速系統對電梯運行舒適性的影響

電梯在啟動和制動過程中，速度變化決定電梯運行的穩定性，如果速度設置合理，不但能夠讓電梯運行更加平穩，舒適度更強，同時也能夠提高電梯運行的安全和效率，如果速度參數設置不合理，會發生加速上升或減速下降的情況，這都會造成乘客的不適，從而影響電梯運行的舒適性[3]。

在電梯調速系統當中，由于變頻器是依據給定啟動制動曲線來控制電動機運行，而電梯運行效率和該曲線又是一個相對矛盾的存在，要提高運行效率，就要增加電梯啟制動的加減速度，而這又將降低乘坐人員的舒適度。變頻器控制的電機對給定的啟動制動曲線的反饋速度、跟蹤程度以及主控電腦板發給變頻器控制信號持續邏輯都會直接影響電梯運行的舒適性，因此，選用性能優良的變頻器和驅動主機對提高電梯運行舒適感非常重要，其對于電梯運行加速、減速過程中啟動制動曲線調整更為平順，可以降低機械啟動制動時的沖擊，以有效緩解電梯運行因啟動、制動曲線不佳導致振動等影響舒適性的問題[4]。

3 機械工程中影響電梯運行安全的因素

3.1 電梯曳引能力對電梯運行安全帶來的影響

對于曳引式電梯而言，其運行主要是依靠曳引機動能來進行驅動，也就是說，利用轎廂和對重的自重對曳引鋼絲繩施加一定壓力，使鋼絲繩和曳引輪之間所產生的摩擦力帶動轎廂，沿著軌道進行升降運動，而如果曳引機曳引力不足，就可能會引發電梯打滑的情況，甚至發生沖頂或蹲底事故，從而導致電梯安全受到影響[5]。

電梯平衡系數是保證曳引能力的關鍵要素，平衡系數的取值與相關規定不符容易引發電梯運行安全事故的發生，依據我國相關規定，“曳引電梯的平衡系數應當保持在0.40~0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設計值”。

即取W=P+KQ

W為對重重量，P為轎廂自重，K為平衡系數取值，Q為轎廂額定載荷。

由上式可以看出電梯平衡系數的相對性并不是一直成立的，因此，在取K值時，只能盡量接近平衡，需考慮電梯日常運行工況，K取0.40~0.50較為合適，這一區間既滿足了曳引系統的曳引能力，又能起到一定的節能作用。

3.2 曳引鋼絲繩張力對電梯運行安全的影響

平衡系數取值準確與否直接關系到電梯曳引系統的可靠性，同時也會間接對曳引輪兩端曳引鋼絲繩張力產生影響。鋼絲繩張力強弱對鋼絲繩在繩槽內的內比會產生較大影響，內比越大，鋼絲繩所能夠提供的曳引能力越強，而如果曳引能力不足、曳引鋼絲繩過分伸長導致的繩徑變細或曳引輪槽發生磨損，都將會影響電梯運行安全。

另外，曳引鋼絲繩張力不均也將導致曳引輪個別輪槽加快磨損，會形成節徑差，而且長期的磨損是不可逆的，這會進一步引發曳引鋼絲繩在輪槽內的相對滑動，影響電梯運行舒適度，甚至造成部件損壞，引發安全事故。

3.3 安全保護裝置對電梯運行安全的影響

當電梯超速上行或下行時，將觸發其安全保護裝置，以保證乘客安全。

①轎廂限速器安全鉗。轎廂限速器安全鉗系統在轎廂超速下行時，通過限速器觸發轎廂安全鉗，使電梯轎廂制停在導軌上，防止轎廂發生蹲底的情況。②電梯上行超速保護裝置。電梯上行超速保護裝置在轎廂超速上行時，通過速度檢測裝置（限速器等）觸發上行超速保護系統使轎廂制停或者至少使其速度降低至對重緩沖器的設計范圍，防止轎廂沖頂。③極限開關。極限開關設置在井道上下兩端，該開關在轎廂或對重接觸緩沖器前起作用，并在緩沖器被壓縮期間保持其動作狀態。該開關動作時，將切斷驅動主機和制動器的供電回路，以確保電梯不會超出行程。④緩沖器。緩沖器設置在轎廂和對重的行程底部極限位置。緩沖器可以根據電梯的額定速度進行配置，蓄能型緩沖器適用于額定速度不大于1m/s的電梯，耗能型緩沖器適用于任何額定速度的電梯[6]。

由上述分析可見，電梯安全運行容易受多種因素影響，這些因素會威脅電梯運行質量和乘客的生命財產安全，對電梯運行效果會產生直接的影響，需從每個細小的環節和關鍵點入手，了解可能對運行效果產生影響的因素，采取有效措施避免誘發電梯故障或安全事故的發生，以提高電梯運行效果。

4 保障機械工程中電梯運行效果的策略

4.1 做好電梯安裝后調整自檢工作的落實

（1）做好驅動主機檢查：檢查驅動主機工作時有無異常噪聲和振動；曳引輪槽是否有缺損或不正常磨損；制動器動作是否靈活可靠；緊急救援裝置是否可靠工作。

（2）控制系統：確認各電氣控制系統是否功正常運行；冗余設計的電氣保護裝置是否功能有效。

（3）井道部件：層門的設置是否符合要求；驗證導軌支架間距、支架數量、導軌垂直度和軌距是否符合要求；轎廂與井道壁間距是否在控制范圍內；井道內運動部件的防護是否做到位。

（4）轎廂：轎廂的拼裝是否可靠，轎頂檢修裝置、轎內呼梯裝置、緊急報警裝置功能是否有效。

（5）底坑設備：緩沖器的安裝是否可靠合理、限速器張緊輪功能有效等。

（6）安全保護裝置及試驗：超載保護裝置、電梯平衡系數、轎廂上行超速保護裝置、轎廂意外移動保護裝置、電梯速度、限速器—安全鉗聯動試驗、下行制動試驗、電梯曳引能力試驗等是否符合要求。

（7）2000次無故障運行；轎廂分別以空載、半載、額載等工況，額定速度上、下運行，連續測試2000次無故障，方可進入報驗程序，并在檢驗合格后交付使用[7]。

4.2 落實使用單位主體責任

要求電梯使用單位依法履行管理職責和義務，建立并有效實施特種設備安全管理制度；設置安全管理機構配備相應的安全管理人員；落實電梯使用登記工作；建立設備臺賬和技術檔案；對維保人員的作業情況進行跟蹤檢查，及時糾正違章作業行為；做好電梯定期檢驗報檢工作，接受定期檢驗并做好配合工作；制定電梯事故應急預案，定期進行應急演練，發生事故時需及時上報，積極配合事故調查處理工作，有效推動使用管理單位完善安全風險防控“自辯、自評、自控”和隱患排查治理“自查、自報、自糾”的責任鏈條[8]。

4.3 落實電梯維修保養工作

需加強電梯維護保養單位的質保體系運轉情況檢查，確認維保作業人員資格、能力符合崗位要求，同時要建立電梯維護保養計劃，強化維保人員責任意識，嚴格按照《電梯維護保養規則》的要求開展維保工作。

維保過程中，如檢查出電梯存在故障隱患或電梯有可能出現質量問題時，需全面進行修復，針對老化或磨損嚴重的零部件需及時更換，如此方能夠有效預防安全事故的發生。維保工作不但需重視對電梯的質量與安全檢測，更重要的是需提前發現其中所存在的安全隱患，并予以排除。所以，相關技術人員在進行電梯維保工作時，需提前制定科學的計劃，定期進行常規性養護，不定期進行重要部件的檢查，并做好詳細的維護與保養記錄，從而大幅度降低電梯安全事故的發生率，延長電梯使用壽命[9]。

4.4 發揮檢驗機構作用，加強安全監管力度

通過電梯安裝過程監督檢驗和定期檢驗及時發現安全隱患，使用單位應結合檢驗機構所給出專業改進意見，積極排除隱患，實施閉環管理。監察部門需依據當地具體情況，針對電梯安裝、使用過程中可能存在的質量問題和安全隱患進行嚴密的調查和監管，制定合理的檢查方案，定期進行維保質量抽查，跟蹤檢驗不合格項目的落實以確保隱患得以排除。

相關檢驗機構和監察部門積極引導企業主動申報檢驗。檢驗機構要對相關的部分進行細化，包括準備材料、設計檢驗步驟、反饋受理結果等多方面，需予以大力支持，并將側重點放在為企業報檢提供專業化指導方面，如此方會形成信息共融共通的良好局面[10]。

5 結語

結合上述文章內容所述，隨著我國社會經濟的快速發展，城市化建設腳步逐步加快，電梯得到廣泛的應用，并且在現代科技的快速進步下，電梯的技術性能與安裝質量都得到大幅度提升，但電梯在實際運行過程中也容易受到多種因素的影響，使其舒適度、安全水平以及運行效率大幅度下降。這就需要相關電梯生產商能夠對多個環節進行電梯運行效率影響因素分析，嚴格依據相關法律法規要求，從機械工程角度進行電梯運行效果的分析，改善電梯運行質量，保證電梯乘客的人身安全，這也是能夠確保電梯行業得以持續發展的有力途徑。因此，相關單位要注重對電梯運行影響因素的研究，制定保障機械工程中電梯運行效果的策略，要從多個角度加強對電梯運行的監控與運維檢查，尤其要積極落實電梯安裝后調整工作，明確使用單位主體責任，做好電梯維修與保養，強化檢驗和安全監管力度，不斷加強對電梯相關技術的研究與更新，最大程度上降低各項影響因素對電梯運行效果的影響，從而確保電梯行業的穩定與可持續發展。