电梯检测及对急停故障诊断的探析

吴亚峰 陈 龙

(湖州市敬业特种设备技术咨询有限公司,浙江 湖州313000)

随着城市化的深度发展,城市土地资源日益紧张。为了缓解人口过多涌入带来的居住压力,现代城市在发展规划过程中均十分注重提高土地资源利用率。一种明显的现象为,城市的高层、超高层建筑几乎完全取代了传统的矮层多单元建筑。受建筑形式的影响,电梯已经成为城市居民日常工作、生活不可缺少的重要交通工具。因此,保证电梯的稳定运行至关重要,有关单位需不断提升电梯检测质量。

1 基于平衡系数的电梯检测方法一般概念梳理

1.1 基于平衡系数的电梯检测法数值分析

现代建筑中的电梯分为曳引驱动、强制驱动、液压驱动等多种方式,其中,以曳引驱动最为常见[1]。通常情况下,曳引式电梯的轿厢与对重通过钢丝绳悬挂在曳引轮的两侧,轿厢与对中装置的重力使曳引钢丝绳被紧紧地压在曳引轮的绳槽内。当电动机转动时,会受到来自曳引轮的绳槽曳引钢丝绳产生的压力,进而带动钢丝绳,使轿厢与对重产生相对运动,控制轿厢在电梯井中沿着导轨上下运行。作为曳引式电梯运行过程中的一个重要指标,平衡系数存在的意义在于,可利用对重,平衡轿厢自重及轿内负载的总重量,使曳引电机运行时的负荷减轻。轿厢内负载的大小随着运载乘客、物品的数量、重量而变化,但在电梯安装调试完成后,对重已经固定且无法随意改变。曳引式电梯的组成原理图及对重平衡原理简化运行原理如图1 所示。为了使电梯运行全程保持理想的平衡状态,需要确定一个平衡系数。综合而言,当电梯的平衡系数维持稳定状态时,电梯整体的运行情况能够保持良好；如果平衡系数出现偏差,则电梯也会发生故障。平衡系数的计算公式如下:

图1 曳引式电梯的组成原理图及对重平衡原理简化运行原理示意图

在公式(1)中,p 指代轿厢本身的重量,W 指代对重的重量,q·h 指代交响的额定载荷,位于等式左端的K 即为平衡系数。按照国家标准gb/t10058-1997《电梯技术条件》3.3.8 条规定,曳引式电梯的平衡系数应控制在0.4～0.5 范围内,高于或低于上述范围,则电梯很可能已经处于异常运行状态,必须及时检修。

基于平衡系数检验电梯是否出现运行故障时,还需明确另一项因素。设电梯运行时(电梯是否处于正常状态未知)的实际载荷为△T,经过变换后,可得出则不平衡的载荷:

由公式(2)可知,曳引式电梯的平衡系数K 是决定曳引电梯系统最大不平衡载荷的关键因素。因此,通过对平衡系数进行检验计算,能够有效确定电梯的最大载荷是否发生偏差,进而确定平衡系数是否发生偏差,有助于准确判断电梯运行状态[2]。

1.2 使用平衡系数开展电梯定期检测工作的意义分析

通过对上述公式(1)、(2)进行整体分析后可发现,平衡系数具体的设定值直接关联电梯对重质量和不平衡载荷。作为决定电梯是否能够维持稳定运行状态的关键因素,平衡系数K 在经过电梯安装、核算调整,经过现场监督审计确认合理后,如果未出现严重情况一般不得随意改变[3]。但近年来,人们对电梯检修提出了更高的要求,其中一项原因在于:很多建筑中的电梯原本被分为人用和货用两种,有关平衡参数的设定标准存在差异。但在实际使用时,受多重因素的影响,人们几乎不会刻意区分客梯和货梯。比如民用高层建筑刚刚完成修建,交付于业主后,会在短时间内迎来集中装修期。此时,客梯中会承受大量家具,不乏空调、冰箱、实木沙发等重量可能在人之上的“大件”。在此种背景下,电梯轿厢承载总量虽然没有达到极限,但电梯的平衡系数很可能受到影响而发生变化。基于此,电梯运营负责单位必须制定基于平衡系数的定期检修方案,尽早排除安全隐患,降低事故发生率。

1.3 平衡系数改变后对电梯造成的影响

1.3.1 对曳引式电梯机组设备中电动机功率产生的影响

在曳引式电梯中,曳引系统电动机的功率初选安装及投入使用后的核算阶段,均可围绕净功率进行计算η,具体公式如下:

公式(3)中,P 指代曳引系统中电动机的实际功率,单位为kW,v 指代电梯在检测时的实时运行速度,单位m/s,Q 为曳引系统的额定载荷,单位kg,η 代表曳引系统机械传动的总效率,i则指代倍率。对公式(3)进行深入分析可知,电梯的平衡系数k的大小直接决定电梯运行过程中电动机的实际功率。如果平衡系数异常增大,则电动机的功率余量便会大幅度降低,一旦动力不足,电梯便面临失控的风险。

1.3.2 对电梯整体安全性造成的影响

平衡系数发生改变之后,会直接影响轿厢及对重装置总重量,进而使曳引钢丝绳、曳引轮绳槽、制动器等部件的参数均偏离正常范围。当曳引电梯的诸多组成部分均陷入异常状态之后,电梯运行的安全性必定大幅度下降。不仅如此,各项参数的改变还会导致电梯运行中启动、制动的加减速度严重偏离正常范围。比如电梯内有乘客时,轿厢原本的上升及下降加速度相对平稳,不会使乘客感到不适。如果加速度骤然提升,将会导致乘客出现失重等情况,进而造成伤损。由此可见,平衡系数发生偏离之后,电梯整体的安全性会受到影响。

2 基于平衡系数理论的电梯检测具体方式

2.1 载荷电流曲线图法

基于平衡系数理论的电梯载荷电流曲线图法是一种常见的故障检测方式。此方法的原理为:分别将电梯轿厢的载荷设定为30%～60%,平均增长幅度为10%,外加45%的载荷量,共设有5 个荷载量,使电梯上下运行。具体的观察指标为:当轿厢和对重在竖直方向达到同一水平高度时,记录曳引系统电动机的实时电流值,绘制出电流载荷曲线图。此时,电梯上行、下行运行曲线的交点即为平衡系数。如图2 所示。

图2 载荷电流曲线图法示意图

2.2 二次加载电流法

除了上述方法之外,运用二次加载电流法也能够准确测量电梯的平衡系数。此种方法无需设置过多的轿厢载荷水平,只需设定40%、50%两个值,进行上下行实验即可。与载荷电流曲线图法相同,同样记录轿厢和对重在纵向达到同一水平高度时的电动机实时电流值。具体的计算求解公式如下:

公式(4)中,k 为平衡系数,△1 为轿厢载荷40%的上行电流值与下行电流值之间的差值,△2 是轿厢载荷50%的上行电流值与下行电流值之间的差值。通过此种方法,能够更加精确地测量并计算出电梯实时的平衡系数,有助于判断电梯是否处于安全运行状态。

3 电梯急停故障的诊断及维修方法

通过平衡系数的检验及计算能够从整体角度判断电梯是否处于正常运行的状态,但无法确认具体的故障。比如,人们乘坐电梯时经常常常遇到电梯急停等故障,检修人员也需予以重视。

3.1 电梯安全回路故障诊断及维修方式

电梯各个安全部件中均装由一个安全开关,且处于整体串联的状态,控制一只安全继电器。当所有安全开关均处于接通的状态下,安全继电器才能够正常吸合,电梯才能够正常运行。当安全回路出现问题时,电梯会即时启动急停程序,位于轿厢顶部的检修箱急停开关等均会迅速启动,使电梯从运行状态转变为停止状态。导致该故障的原因可能是安全钳出现异常动作,限速器或地坑绳轮因失油而发生误动作。此外,安全继电器若出现接触不良情况也会导致急停。维修的方法为,技术人员应前往机房,通过控制屏观察安全继电器处于何种状态,进而进行针对性维修。

3.2 电梯门无法正常开关故障及维修方式

为了保证电梯必须在所有门全部关闭后方可进入运行状态,电梯系统的每一扇厅门及轿门上郡设有电气连锁开关。当所有电气联锁开关全部处于接通状态时,安全继电器才会吸合,电梯才能运行。常见的故障状态为:全部门关闭的状态下,由于门锁回路发生故障,导致电梯迅速急停。此时,电梯会停到最近的一个楼层,自动开门后无法闭合。维修该故障的方法为:第一,检修人员需怀疑电梯停留层的门锁是否发生故障；第二,询问是否有人使用三角钥匙进行开门操作,可在外部使用三角钥匙重新开关门；第三,在控制屏分开短接厅门锁和厅门锁,判断是轿厢门还是厅门出现故障；第四,如果厅门发生故障,需以检修时的速度运行电梯,逐层对每一道厅门的连锁解除情况进行检测。

综合而言,电梯是一种应用于现在建筑中的交通工具。由智能控制系统、电力系统等多个系统组合而成。如果各系统均处与正常工作的状态,且各项零部件的磨损程度均处于正常范围内,则电梯能够正常运行。如果系统之间的协调性因故遭到破坏,或是零部件已经无法承载机组正常运行时产生的损耗,则电梯极其容易出现急停、开关门异常、坠落等故障。总之,电梯定期检修工作至关重要,有关单位必须予以重视。