电梯轿厢加装空调存在的风险及防范建议_张东旭.pdf

64China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022改造更新Modernization&Renewal 张东旭/ZHANG Dongxu福建省特种设备检验研究院，福州 350008电梯轿厢加装空调存在的风险及防范建议Risks and Preventive Suggestions of Elevator Car with Air Conditioning随着人们生活水平的不断提高，人们对于乘坐电梯的舒适感和环境要求也越来越高，例如轿厢需要有空调设备。然而，很多电梯在新安装时轿厢并没有配置空调，这就需要在电梯投入使用后加装空调。但空调设备的选择、安装水平高低等因素，会影响电梯的设计参数和运行工况，可能造成一定的安全隐患。电梯轿厢加装空调一般安装在顶部，采用二次冷凝水蒸发的方式，以保证使用环境的清爽干净。在本文中，笔者以使用最广泛的曳引电梯为例，对电梯轿厢加装空调进行分析，参数如下：电梯额定载重量为 1 000kg，选用 1Ps 单冷空调，外形尺寸为 530mm(长)450mm(宽)350mm(高)，净重量为 30kg，工作电压为 220V(192 242V)/50Hz，制冷额定功率为 1 050W。将空调主机直接安装在轿顶，制冷效果较好，耗能较少，但是增加了电梯轿厢的重量，安装维修比较麻烦，滴水问题也难杜绝。1 电梯轿厢加装空调存在的风险1.1 过度装修的风险1.1.1 施工告知和检验风险国家市场监督管理总局 2019 年发布的市场监管总局关于调整电梯施工类别划分表的通知(国市监特设函 2019 64号)指出：改变电梯的轿厢自重(制造单位明确的预留装饰重量或累计增加/减少质量不超过额定载重量的 5%除外)属于改造。上述案例中电梯轿厢加装空调后，电梯自重增加3%(30/1 000100%=3%)，本身没有达到改造的范围。但是在实际中，电梯使用单位常常还额外增加电梯自重，如轿厢装修、铺设地板、安装广告栏等，这就使得电梯自重容易超过额定载重量的 5%。电梯改造需要事先告知特种设备检验机构并获得允许才可以施工，施工完毕后同样需要检验机构验收合格后方可投入使用。如果电梯使用单位对于加装电梯空调是否达到电梯改造范围没有意识或者没有意愿主动去申请报检，就会使得电梯使用存在一定的风险。1.1.2 改变电梯平衡系数的风险GB 7588-2003电梯制造与安装安全规范附录G 规定：平衡系数，即额定载重量与轿厢质量由对重(或平衡重)平衡的量。平衡系数的数学表达式为：k=(W-P)/Q100%。(1)式中：k 平衡系数；W 对重质量，kg；摘要 随着人们对于乘坐电梯的舒适感和环境要求不断提高，越来越多的电梯轿厢加装了空调，由此带来了一些安全风险。根据电梯检验规则与制造安全规范，从电梯过度装修、顶层空间要求、电源接线、安装保养等方面对电梯轿厢加装空调存在的风险进行分析，并提出防范这些风险的建议。关键词 电梯轿厢；加装空调；风险；防范 中图分类号 TU857 文献标识码 B 文章编号 1001-7151(2022)24-0064-04 65中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日P 轿厢质量，kg；Q 额定载荷，kg。TSG T7001-2009电梯监督检验和定期检验规则曳引与强制驱动电梯附件 A 第 8.1 项“平衡系数试验”规定：曳引电梯的平衡系数应当在0.400.50之间，或者符合制造(改造)单位的设计值。同时附件 A“注 A-7 说明：只有当本条检验结果为符合时方能进行第 8.2 8.13 项的检验。这就是说平衡系数试验合格是其他试验的前提条件。由式(1)可知，若上述案例中轿厢自重因为加装空调增加 30kg，电梯额定载荷和对重质量不变，平衡系数将相应减少，再结合轿厢装修等因素，平衡系数将减少更多，可能会导致低于规范要求的 0.40，或者制造(改造)单位的设计值。平衡系数 k 的取值不仅决定了对重质量的大小，也决定了最大不平衡载荷的大小。电梯的驱动主机需要提供一个使得轿厢产生加速度，以及克服不平衡载荷的力矩。当电梯在进行 125%额定载荷下行制动试验和安全钳联动试验时，电梯的不平衡载荷最大，为 T=(1.25-k)Q。假设电梯的平衡系数 k=0.5，则T=0.75Q；当 k 0.85Q。当然进行上述试验时，不要求电梯能够承载 125%额定载荷上行。然而，由于电梯一般允许满足不大于 10%的超载运行，这时 T=(1.1-k)Q，当 k 0.7Q。由于电梯长期运行，电动机及变频器日益老化将可能导致电动机带不动轿厢，或者出现启动后轿厢倒拉现象，甚至发生溜车或蹾底事故。尤其是目前市场竞争日益激烈，电梯厂家的电动机与变频器的选择也越来越经济化，选用较小的功率。其次，平衡系数 k 值的大小影响曳引轮两侧钢丝绳的张力的大小，从而影响钢丝绳与轮槽之间摩擦力的大小和电梯曳引力的大小。当最大不平衡载荷大于电梯所能提供的最大曳引力时，钢丝绳与曳引轮槽之间会产生相对滑动，即钢丝绳打滑，发生溜车事故。在实践中，因为轿厢装修，电梯安装维保人员有时为应对检验机构的检验，会人为地增加对重质量使平衡系数满足要求，这是非常不负责任的做法，也是极其危险的。这种做法将增加电梯对重及轿厢系统总质量的大小，增大曳引轮两侧钢丝绳的张力，从而使钢丝绳在绳槽中压力加大，加剧了钢丝绳与绳槽的磨损。1.1.3 轿厢偏载运行的风险电梯轿厢加装空调后，将导致轿厢载荷分布产生偏移，影响轿厢的中心位置，导致轿厢偏载运行，进而影响电梯的运行质量。先从轿厢深度方向分析，如图 1 所示。电梯设计时，都是尽量将轿厢的重心与悬挂中心、导轨中心重合。假设加装空调前，轿厢质量为 P，轿厢的重心距离基准线 O-O 为 X0。空调质量为 G，加装的空调的重心位置距离 O-O 线为 X1，加装空调后轿厢新的中心距离 O-O 线为 X，则PX0+GX1=(P+G)X。(2)从而求得加装电梯后轿厢新的重心位置X=。(3)对于原重心位置产生的偏载矩I=G(X-X0)。(4)可以看出，加装空调后，轿厢的重心与悬挂中心和导轨中心发生了偏移，而且相对于原中心位置，产生了弯矩 I。同理，在轿厢宽度方向上，轿厢重心也会发生偏移，产生弯矩 I。这样，将使得悬挂装置受力不均，同时弯矩将通过导靴作用于导轨上，增加电梯运行过程中的阻力，加剧导靴的磨损，产生噪声，造成电梯运行抖动。此外，在轿厢深度方向上可能导致轿厢偏离基准线 O-O，造成轿厢前倾或后仰。TSG T7001-2009 附件 A 第 6.12 项要求：轿门门刀与层门地坎，层门锁MX0+GX1M+G图 1 电梯轿厢重心示意图空调轿厢导轨OX0XOX1GP66China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022改造更新Modernization&Renewal滚轮与轿厢地坎的间隙应当不小于 5mm；电梯运行时不得互相碰擦。轿厢的前倾或后仰偏移将可能导致上述间隙不符合要求，严重时会导致电梯运行门刀、层门锁滚轮与地坎刮擦，或者层门无法有效开关等故障。长时间偏载运行，特别是电梯经常高负荷运行的情况，可能会导致导轨移位，影响电梯的正常运行。1.2 顶部空间不足的风险TSG T7001-2009 附 件 A 第 3.2 项“曳 引 驱 动电梯顶部空间”规定：“当对重完全压在缓冲器上时，应当满足：井道顶的最低部件与轿厢设备的最高部件之间的间距(不包括导靴、钢丝绳附件等)不小于 0.3+0.035v2(m)，与导靴或者滚轮、曳引绳附件、垂直门的横梁或部件的最高部分之间的间距不小于 0.1+0.035v2(m)；轿顶上方有一个不小于0.50m0.60m0.80m 的空间(任意平面朝下即可)。”空调固定在轿顶，可以认为是轿厢设备的最高部件。因为空调通常都是在电梯运行一段时间后才安装的，安装时一般都没有考虑轿厢的顶部空间要求，导致垂直高度与水平空间不符合要求，存在安全隐患。且目前越来越多的建筑基于建造成本等方面的考虑，电梯井道的尺寸很紧凑，特别是垂直方向上的尺寸，这一现象在采用无机房电梯时尤为明显。图 2 所示就是典型的电梯轿顶安装空调的情况，很明显加装空调的高度已经超出原有电梯的最高部件，新的尺寸是否满足要求需要重新核算。同样地，当空间有限时，加装空调后轿顶0.50m0.60m0.80m 的区域有时也很难保证，严重时空调安装后，空调轮廓直接超出电梯轿顶区域。然而 TSG T7001-2009 附件 A 第 3.2 项属于监督检验项目，年检时检验机构一般都不用重新开展检验核实，这样将可能使得电梯运行长期处于不合格状态中。1.3 电源接线不当的风险轿厢空调需要 220V 的电源，实践中经常会出现以下错误：(1)安装人员直接从电源主开关下端取电，如提供门机的电源点等。TSG T7001-2009 附件 A 第2.6项要求：主开关不得切断轿厢照明和通风、机房(机器设备间)照明和电源插座、轿顶与底坑的电源插座、电梯井道照明、报警装置的供电电路。所以主开关下端不能供电给与电梯自身无关的设备，包括照明和通风设备等，例如轿厢空调。(2)直接从轿厢照明处取电。在电梯安装之初，对于轿厢照明的电缆、保护断路器等的选择不可能考虑到加装空调使用，如上述案例中空调的功率达到 1 050W，擅自从轿厢照明处取电，长期超负荷运行安全隐患很大。正常的做法是重新布线，选择符合空调的电缆和断路器，当然同样要满足电梯主开关不能切断此断路器的供电。电缆与电梯原有随行电缆一道接至轿顶，供电给空调。同样，因为是后期安装的原因，电缆的走线有可能不太规范，会在井道中自由摆动，有可能与轿厢部件、井道部件(例如导轨支架、隔磁板等)发生干涉，导致电缆断裂或破皮漏电等问题，存在电击的风险。另外，空调的使用应有接地保护，后期加装空调的施工由于安全认识不足、设置复杂等原因，有时难以做到有效可靠的接地保护。1.4 其他风险(1)加装空调的施工人员通常都不是电梯制造厂家的专业人员，也没有得到电梯制造厂家的重新设计、施工许可，施工时无专业人员指导，处理问题简单粗暴，存在随意破坏轿顶结构、空调安装不牢固等问题。(2)电梯空调工作时必须保证冷凝水不乱滴，一般采用二次蒸发的方法将冷凝水重新蒸发，以保证安装环境的干燥。加装空调给电梯维保人员增加了工作量，同时由于电梯维保人员并非空调保养的专业人员，存在操作不专业、不适当的情况。(3)电梯加装空调后，空调经常处于长期工作的状态，甚至在深夜无人乘梯时图 2 电梯轿顶安装空调情况 67中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日也一直处于开机运行状态，不利于节能降耗。2 风险防范建议虽然电梯加装空调存在一定的风险，但是并不表示电梯就不能加装空调，加装空调在某种程度上满足了人们对于日益增长的物质生活的需要。针对上述风险笔者提出一些防范建议。(1)建议电梯使用单位为电梯加装空调时要结合轿厢装潢等因素，经电梯制造厂家许可，并通过相关的安全计算评估，制定合理的施工方案，由专业的施工单位施工。(2)对于轿厢加装空调属于电梯改造范围的情况，使用单位需按流程告知特种设备监管部门申请改造施工，并在检验机构检验合格后方可使用。(3)空调、断路器、电缆等部件应选择合格可靠的产品，并进行安全规范化配置。(4)定期检查电梯轿厢偏移情况。(5)由专业正规的电梯维保人员进行电梯维保。维保人员应具有专业知识和安全意识，保证电梯处于安全状态。(6)特种设备检验机构应结合电梯监督检验与年检的情况，加强检验对比，必要时拍照存档。对于加装空调的电梯开展针对性检验，或者开展安全评估。(编辑：李文楠)研究和实施过程中，得到了很多专业单位和专家的指导帮助，但同时也发现了一些不足之处。例如“一体化积木式”电梯的层间节技术，有一些新的产品方案出现，标准内容适用性有待加强，后续需要补充完善。该团体标准将继续进行推广并积累经验，后续可探索形成地方标准或国家标准、行业标准的可能性。参考文献1JIN Yingguo.Standards ensure safe operati