电梯运行阻力大、电动机温升过高的检验案例分析

张俊杰

摘  要：我国是电梯使用大国，电梯的运行安全关乎人民的生命财产安全。曳引驱动部件是电梯的核心部件，传统的蜗轮蜗杆驱动能耗高、噪声大且易发生运行故障。该文作者在对某电梯定期检验时，发现其存在运行阻力大、电机温度高的现象，通过技术分析，发现其原因是由于蜗轮、蜗杆在制造安装过程中螺旋角不一致、制造公差超标、蜗杆轴的轴间游动间隙偏小，润滑和热补偿受阻而造成的。最后介绍了永磁同步曳引技术的优越性，给广大电梯使用单位选择产品提供了参考。

关键词：电梯;运行阻力;电机;检验案例

中图分类号：TM306            文献标志码：A

0 引言

我国是电梯使用大国，根据国家市场监督管理总局公布的2019年数据，全国的在用电梯保有量已达到709万余台，占所有特种设备数量的46%以上[1]。电梯关乎人们的日常出行安全，国家市场监管总局出台了设计、制造、安装、检验、维护保养的全过程监管以保障其安全运行。电梯的定期检验是保障其安全运行的一种重要方法，对定期检验发现的一些问题进行深入分析，掌握其发生的原因，对于防范事故化解风险和警示后人具有重要意义。笔者通过在电梯检验中发现的一台设备，存在运行阻力大，电机温度过高的案例进行分析，给同行带来一些参考。

1 设备基本情况

某单位使用的一台电梯，2009年制造，已办理使用登记证，其基本情况为额定载重量为800 kg、速度为1.6 m/s、提升高度为39.21 m、曳引比为1∶1、12层12门12站的有齿曳引VVVF控制的乘客电梯。该单位安全意识较高，在电梯投用后都及时申报了定期检验，以往检验均未发现异常情况，在2019年定期检验时候，发现其存在电梯运行阻力大、电动机温升过高的情况。

2 故障表现

在检验时，发现存在以下3种异常情况。1）乘梯上机房时，发现电梯在启动运行过程中阻力较大，非常吃力，在平层时比正常情况又稍快一些。2）定期检验时间为9月，气温在20 ℃左右，天气不算炎热，但是进入机房后，能明显感觉到机房温度较高。采用多功能环境表对机房各方位进行温度测量，检测结果如下。a）机房整体温度33 ℃。b）曳引机55 ℃。c）电动机70 ℃。3）在平衡系数检测过程中，空载下行和额载上行的运行电流超过额定电流5 A和4 A，在75%载荷时运行电流已达到额定电流，平衡系数超出0.4～0.5，增加对重块和减少对重块再进行测试，平衡系数均不在0.4～0.5，在测试过程中电机温度升至75 ℃。

3 问题分析与处理

通过分析研究，该次检验中问题的主要表现为电梯传动阻力大，运行电流增大，电动机产生大量热能，温升超标。综合考虑电梯的运行环境、该电梯的曳引传动特性，推测可能存在的原因如下。

3.1 轨道原因

轨道间距和垂直度超差，轨道成曲线状，使电梯运行产生卡阻，针对这种判断，对轨道的间距按检规的要求进行检测，同时利用激光铅垂仪对轨道的垂直度进行检测，有些区段还用磁力线坠分段测量，结果均符合要求，根据这结果可排除轨道这一因素的影响。

3.2 电机和减速箱匹配的原因以及电机的功率达不到要求的影响

3.2.1 与设计文件进行核对

检查整机型式试验报告，并询问了型式试验单位，电机的型号与和功率以及额定电流等参数与型式试验的样机相符合;减速箱的减速比以及铭牌内容与型式试验的样机相符合，使用单位在使用过程中不存在私换上述配件的情况。

3.2.2 电动机输出功率验证

对电动机的绝缘性能进行了测量，同时断开联轴器，测出电动机的空载电流，这两项值都符合要求，并与原电动机生产厂家联系，确认了电动机输出功率符合要求。

根据以上2点可以排除电机输出功率以及电动机与减速箱匹配的原因引起的发热过大的问题。

3.2.3 蜗轮、蜗杆减速箱故障原因

电梯出现运行阻力大、电动机温升过高的情况如下。1）蜗轮、蜗杆不润滑，影响运行。2）蜗轮、蜗杆材料不符合要求以及表面处理达不到硬化表面的要求，运行中产生咬合。 3）蜗轮、蜗杆是旧设备回收后翻新产品，齿表面磨损严重，内层硬度达不到运行要求，运行中产生咬合。 4）蜗杆轴与电机轴不同心而影响运行。 5）蜗轮、蜗杆在制造安装过程中蜗轮、蜗杆的螺旋角不一致，制造公差超标，同时蜗杆轴的轴间游动间隙偏小，使轴承得不到良好的润滑，在产品出厂时未做负载试验，没有发现以上问题。

针对这5种可能性，打开减速箱顶孔，对减速箱进行了检测。1）首先，检查了减速箱的油位，油位符合润滑的要求，排除第1条的可能性。2）检查了蜗轮、蜗杆齿表面是新制造的，曲线分明，非返修齿轮，同时用硬度计和便携式金相仪，对蜗轮齿面的材料和表面硬度进行了检测均符合《设计手册》中和电梯行业对蜗轮、蜗杆齿轮的要求，排除了第2、3条的可能性。 3）用百分表等仪器测量了蜗杆轴和电机轴的同心度，结果符合要求，排除第4条的可能性。 4）开动电梯观察蜗轮、蝸杆的运行情况，蜗轮、蜗杆运行中确实存在咬合现象，而且非常严重。据分析咬合的原因就是因为制造中公差超标，导致螺旋角不一致或装配时蜗杆轴的轴向游动间隙过小而引起的。

排除其他因素，确定这一因素是造成这一问题的主要原因后，发函至厂家要求另发一台同型号同参数的减速箱，货到后按要求装配好后，按检规要求对整部电梯进行了全面的检验（包括平衡系数，运行电流，负载运行试验等），各个项目均符合要求，圆满地解决了这次检验中问题，确保了这部电梯安全可靠、方便舒适地运行，得到了用户和厂家的好评。

4 有齿曳引技术和无齿曳引技术的优缺点

通过上述问题的成因分析，作为电梯从业人员，有必要了解电梯的曳引方式中的有齿曳引技术和无齿曳引技术的优劣。从电梯的结构上看，曳引机是电梯中最为核心的驱动部件，制造时它选择的合理与否与电梯后续的运行安全具有重大影响。从曳引机的发展历程上看，它经历了蜗轮锅杆传动、行星齿轮和斜齿轮传动等技术，现在运用最广泛的是永磁同步曳引机，它以一系列优点如体积小、损耗低、能效高，而得以广泛的运用。现在永磁同步曳引机生产厂家众多，造价也适中，已经在新装客梯中占据主流[2]。

永磁同步电机是伴随着新型永磁材料的出现而发展起来的，相对于其他曳引电机，具有结构简单、体积小、重量轻，但是效率高、控制灵活的优势。采用永磁同步曳引系统不需要配设减速箱，可以避免机械摩擦、振动、齿廓摩擦等因素造成的噪声，而且也不存在漏油和废弃油的处理问题。整机环保噪声低，部件不易损坏，基本可以做到免维护。

在安全性能来看，有齿曳引或者非永磁同步电机驱动的电梯，如果要下行制停，采取的是轿厢下行速度达到额定速度触发限速器和安全钳的形式，这类电梯最大的缺陷是轿厢上行速度如果超标，则无法制停。而永磁同步电梯就解决了这个问题，当电梯失电或者上行速度过大的时候，电机所发的电量可用于制动电阻上，产生反向的制动转矩。而制动电阻可以设置为可调，智能的调节，将轿厢速度控制在安全范围之内，即可以实现双向限速。永磁同步电机曳引系统把曳引轮、制动轮和电机转子轴智能连接在一起，可以避免制动轮和曳引轮传动环节失效，最大限度地保证电梯运行安全。

对于一般参数的乘客电梯来说，永磁同步曳引技术已经成为驱动装置中的主流。传统的蜗轮蜗杆传动的电梯中，系统油耗，摩擦损耗，效率低，能耗高一直是电梯技术中的诟病，而永磁同步曳引技术则完美地解决了上述问题。蜗轮蜗杆传动中，机械效率一般在70%～80%，功率因数为0.65;而永磁同步曳引系统的机械效率高达90%以上，功率因数接近于1.0[3]。永磁同步曳引技术采用的是永磁材料，无励磁电流，不存在铜损损、铁损和发热等问题，定子损耗小，电机容量也小。永磁体最大的优势在于其能够智能调节，发出的电能可以消耗在制动电阻上，自动调节电梯运行速度在标准允许的范围内，安全又环保。

永磁同步曳引技术还进一步解决了能源消耗问题。当前，节能问题已成为世界关注的问题，能源消耗急剧增长和能源资源越来越匮乏是当今每个国家面临的重大挑战。在电梯节能方面，主要是从曳引技术上节能，我国和世界其他国家一样，经历了蜗轮蜗杆驱动到异步电机驱动，再到永磁同步驱动的发展历程。异步电机的驱动历经直流驱动、交流变极调速驱动、交流调压调速驱动和控制的异步电动机变频调速驱动，这些驱动方式存在的普遍问题就是电机转速高，能耗大，而电梯实际运行的速度却很低。现在使用的永磁同步曳引技术，以其低速大转矩、不需要减速机构以及极佳的能耗等优越性能逐渐成为电梯行业的重要组成部分。

5 结语

在该文的案例中，对发现问题的电梯进行全面分析和处理，找到其运行阻力大，电机温度过高的原因，给使用单位解决了实际问题。总结了传统的有齿轮曳引机传动和近几年发展起来的永磁同步无齿轮传动的优缺点，永磁同步无齿轮传动的电梯，电机轉速与曳引轮同步，无减速装置，省去一个环节也就少一个出故障的概率，而且在保养维护中也更简单方便，节能又环保，所以永磁同步无齿轮传动在电梯行业中广泛采用。

参考文献

[1]于海，梁云龙，张遂心.电梯曳引机用油现状、选用原则及发展趋势[J].石油商技，2017（2）：42-45.

[2]张仲明.浅析永磁同步曳引机的优缺点[J].价值工程，2015（1）：53-54.

[3]李生保.永磁同步无齿轮电梯的提速改造实例[J]，中国电梯，2020（6）：38-43.