基于EVA-625综合分析仪的电梯振动分析

简龙艺

（福建省特种设备检验研究院漳州分院，福建 漳州 363000）

电梯作为现代都市高层建筑的垂直运输工具，越来越受到人们的广泛关注。人们日益增长的美好生活需要，不仅要求电梯运行安全，对乘坐舒适性的要求也越来越高。为了给人们提供舒适的乘梯体验，有必要对电梯振动进行研究，快速准确的找出振动产生的原因，以提高在用电梯的乘坐安全性及舒适性。

1 电梯振动分类

有学者依据振动的原因及频谱分析方法将振动分为[1]：①明显主振频率振动谱的振动；②主振频率不相同振动谱的振动；③无明显主振频率振动谱的振动；但该分类未能快速准确地判断出电梯振动的具体原因，因此，有必要对电梯振动的类型进行系统分类并总结其产生的部位及原因。

1.1 按轿厢三维空间方向分

按轿厢三维空间方向分可将电梯振动分为水平方向振动及垂直方向振动。

水平方向的振动主要来源于：

（1）导轨制造及安装精度低、导靴安装间隙过大或过小（导靴安装间隙一般不大于5mm）；

（2）导轨的垂直度、接头台阶不满足要求（导轨每隔5米，铅垂度应≤1.2mm，整列导轨的铅垂度应≤1mm；滑动导靴导轨接头间隙应≤0.5mm，台阶应≤0.05mm）；

（3）导轨压板或导轨支架松动；

（4）导轨缺油引起工作面摩擦系数增大。

垂直方向的振动主要来源于：

（1）电动机或曳引机的振动；

（2）变频器参数设置不合理，加减速度曲线太陡；

（3）曳引钢丝绳张力不均或由于绳头板孔位设计不合理引起钢丝绳扭曲变形。

1.2 按轿厢行程位置分

根据轿厢在不同行程位置可分为：

（1）启、停振动：异常振动只发生在电梯启停阶段；

（2）全程振动：电梯运行全过程中都有异常振动发生；

（3）偶然振动：一般情况下运行平稳、偶尔有异常振动；

（4）局部振动：发生在某个或某几个固定位置产生的异常振动。

启、停振动主要来源于：

（1）钢丝绳的张力不均引发的垂直振荡[2]；

（2）变频器参数设置不合理，加减速度曲线不平滑，太陡；

（3）抱闸启，闭时间与起、停车时间不协调；

（4）当平衡系数过小、过大时都会导致电梯在停止、启动瞬间抖动明显；

（5）启、制动时，曳引力矩调整不当。

全程振动主要来源于：

（1）导靴与导轨间隙调节不当或磨损；

（2）电动机与减速器同轴度不满足要求(当电动机与减速器之间联轴器为刚性联接时，同心度应小于0.02mm，当电动机与减速器之间联轴器为弹性联接时，同心度应小于0.1mm)；

（3）钢丝绳张力不均（各钢丝绳张力应在平均值的5%范围之内）；

（4）曳引轮轮槽不均匀磨损导致轮槽节圆直径偏差超标（节圆差应小于0.10mm）；

（5）曳引绳中心与轿厢重心不重合，运行时单边受力产生振动；

（6）曳引机减速器轴承及齿轮磨损；

（7）补偿链外套开胶、导向装置轴承损坏或补偿链过分伸长与地面碰撞；

（8）曳引机地脚螺栓松动或机座的橡胶垫失效；

（9）抱闸调整不当，电梯运行过程时抱闸未完全打开导致转速不均引起振动（两侧闸门间隙应在0.5mm～0.7mm）；

（10）控制线与信号线未分开布线或未采取屏蔽处理，如因屏蔽不良导致编码器信号受干扰(编码器的信号线应采用屏蔽线且最好单独走线槽)。

偶然振动主要来源于：

电网电压异常波动，导致电动机转速突变，引起轿厢振动。

外界对电梯控制信号的干扰。

局部振动主要来源于：

（1）导轨接头有台阶；

（2）导轨面不平，凹凸明显；

（3）导轨局部变形；

（4）导轨支架或导轨压板螺丝松动。

1.3 按轿厢振动频率分

按轿厢振动频率分，可分为高频振动和低频振动(人体比较敏感的频带范围是0.1Hz～30Hz，超出此频带范围的振动一般不会造成乘客的心理反应，电梯振动频率在30Hz以下的低频区域对人影响较为明显，而在30Hz以上的高频区域则相对较小。)。

电梯高频振动主要来源于：

（1）减振装置（钢丝绳端减振器、轿顶/轿底减振器、曳引机减振器等）弹性系数过大，产生的高频振动；

（2）因编码器原因引起的振动，主要表现在电梯出现振动和振动频率越来越高、越来越严重，停车抖动，不平层，冲过平层；

（3）电动机转动产生的脉动；

（4）曳引机啮合产生振动（主要来源于高速轴及其轴承）。

电梯低频振动主要来源于：

（1）曳引机啮合产生的振动（主要来源于低速轴或涡轮等）；

（2）导向系统（导轨、导靴等）产生的振动；

（3）减振装置（钢丝绳端减振器、轿顶/轿底减振器，曳引机减振器等）弹性系数过小，产生的低频振动；

（4）钢丝绳的弹性模量太小，引发的垂直振动。

2 实例分析

笔者在对某小区一台乘客电梯（额定载重量：800kg；额定速度1.75m/s；层站:19层19站；曳引轮直径：400mm）进行定检检验时发现：电梯启动瞬间，轿厢抖动明显，轿厢运行到7层位置，轿厢也出现明显抖动。采用EVA-625综合分析仪对该台电梯进行测试，按照GB/T 24474-2009/ISO18738：2003《电梯乘运质量测量》中的相关要求和方法进行。电梯轿厢在轻载工况下（轻载是指轿厢内不超过 2 人）分别进行一次全程上行、下行测试。笔者运用振动分类分析法对该振动故障进行了初步分析。首先，按振动的行程区段分，该电梯在启动瞬间抖动明显，该电梯振动故障属于启、停振动。轿厢运行到7层位置，轿厢也出现明显抖动，参照分类可知该故障属于电梯局部振动。结合上文总结可初步判断行程中部的振动主要来源于导轨，而启停振动相对复杂需要进对采集的数据在时域及频域进行分析方可得知电梯产生振动的根本原因。

图1 电梯上行振动数据图

图2 电梯上行Y轴15s～31s的频谱分析

图3 电梯下行振动数据图

图4 电梯下行Z轴5s～21s的频谱分析

图5 导轨支架螺栓松动

现场测试曲线及数据如图1～图4所示。振动信号应采用峰峰值评价，最大振动峰峰值是指在所定义的界限内所有峰峰值的最大值。A95（典型)振动峰峰值是指在所定义界限内95%的峰峰值小于或等于的值[3]。在水平方向（上行）振动的最大峰峰值为39.6cm/s2（见图1），对应的上行Y轴-FFT 频谱分析如图2所示，在水平方向振动（下行）的最大峰峰值为43.6cm/ s2（见图3）；在垂直方向振动的最大峰峰值为38.0cm/s2（见图3），对应的下行Z轴-FFT 数据频谱分析如图4所示。综上所述，水平振动的最大峰峰值为Y轴方向是43.6cm/s2，出现在电梯（下行）行程中部（见图3）；垂直振动的最大峰峰值为38.0cm/s2，出现在电梯（下行）启动瞬间（见图3）。对照GB/T 10058-2009《电梯技术条件》的要求：乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（Z轴）振动的最大峰峰值不应大于30cm/s2，A95峰峰值不应大于20cm/s2；乘客电梯轿厢运行期间水平（X轴和Y轴）振动的最大峰峰值不应大于20cm/s2，A95峰峰值不应大于15cm/s2。显然所测数据的水平方向振动最大峰峰值43.6cm/s2远大于要求值20cm/s2，垂直方向实测振动峰峰值38.0cm/s2也远大于要求值30cm/s2。曲线变化及测试数据分析表明，该电梯轿厢水平振动明显，垂直方向振动剧烈，Y、Z 轴振动的最大峰峰值均已经超标，乘运质量不符合要求。

如图1电梯运行（上行）时间-位移曲线所示，Y轴方向（上行）振动最大峰峰值39.6cm/s2出现电梯离开基站运行20m位置，时间-位移曲线上显示电梯的总提升高度为54.49m，在已知该台电梯为19层，因此可得出电梯上行Y轴方向的局部振动来源于当轿厢位于7层位置左右，图3电梯（下行）时间与位移曲线所示，Y轴方向（下行）振动最大峰峰值43.6cm/s2出现在电梯离开顶层运行36m位置，同理可知，电梯下行Y轴方向的局部振动也来源于当轿厢位于7层位置左右，显然Y轴方向振动来自同一局部振源。根据上文按轿厢行程位置分可知电梯局部振动主要来源于导轨。局部振动主要来源于：①导轨接头有台阶。②导轨面不平，凹凸明显。③导轨局部变形。④导轨支架或导轨压板螺丝松动。进入井道检查后发现，7层位置的导轨支架螺栓松动（见图5），导致了电梯轿厢在Y轴方向的异常振动，重新调紧该松动螺栓后，再次测试，Y轴方向异常振动消失。

如图4所示，Z轴电梯振动主频为2.813Hz，属于低频振动；低频振动主要来源于：①曳引机啮合产生的振动（主要来源于低速轴或涡轮等）。②导向系统（导轨、导靴等）产生的振动。③减振装置（钢丝绳端减振器、轿顶/轿底减振器、曳引机减振器等）弹性系数过小，产生的低频振动。④钢丝绳的弹性模量太小，引发的垂直振动。考虑到该小区同批次的电梯都未出现与该台类似振动，基本上可以先排除由减振装置，钢丝绳等系统产生的振动。导靴产生的振动主要发生于全程振动，因此由导靴产生的振动也可排除。结合图3所示，电梯Z轴在启动瞬间的振动曲线呈明显且规律的锯齿状低频振动，且上下皆存在此现象。对其进行傅里叶变化分析，得出振动主频为2.813Hz，经计算与曳引轮的回转频率几乎一致（R：为吊挂比；V：电梯速度；D：曳引轮直径），由此判断该振动原因之一是由曳引轮引起。具体再结合轿厢行程位置分类分析，该台电梯启、制动振动明显可能来源于：①钢丝绳的张力不均引发的垂直振荡。②变频器等的参数设置不合理，加、减速度曲线不平滑，太抖。③抱闸启，闭时间与起、停车时间不协调。④起制动时，曳引力矩调整不当。⑤平衡系数过小或过大。钢丝绳张力不均可产生较大振动，在上下端站启动、制动时最突出[2]。用测力计测量各钢丝绳张力，偏差＜5%，满足GB7588要求，排除由于钢丝绳张力不均引起。电梯运行过程中，电梯曳引机并未有明显噪声，基本也可排除由于电梯曳引机的机械间隙引起的振动。平衡系数过小、过大时，主要表现在电梯在停止、启动的瞬间可明显感觉到抖动[2]，显然与该台电梯抖动只发生在启动阶段不符，也可排除。结合图3下行振动数据图，可知当时间坐标轴为5.1s时，Z轴首次出现周期性振动，此刻为曳引机刚启动，而当时间坐标轴为6.5s,位移为0，表明此刻为抱闸打开的瞬间，这两者的时间差1.4s为制动器松闸滞后时间，一般厂家为防止电梯启动倒溜，会设置延时松闸，但延时时间不宜太长，初步判断该异常振动是由于松闸滞后导致的。根据此推断重新调整松闸时间后，启动瞬间振动明显改善，证实了这一推断的正确性。

3 结语

综上所述，电梯水平Y轴的振动属于局部振动，主频率为2.438Hz为低频振动，主要由导轨支架螺栓松动引起。垂直Z轴方向的振动属于启停振动，主频为2.813Hz为低频振动，主要由制动器松闸滞后引起。电梯振动有时不仅仅是由单一因素引起的，可能存在几种因素耦合作用导致的，对电梯振动进行分门别类可以有效帮助我们凭借经验初步判断振动产生的原因及部位，然后结合EVA—625仪器检测分析，可以快速准确地找出电梯异常振动的具体原因，有助于提高电梯乘运行质量。