电梯平层保持精度相关问题探讨_孙斌.pdf

20China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022研究设计Research&Design 孙 斌1，韩 丹2/SUN Bin,HAN Dan1.河南省特种设备安全检测研究院许昌分院，河南许昌 461000；2.天津高盛钢丝绳有限公司，天津 301616电梯平层保持精度相关问题探讨Discussion on Problems Related to Elevator Floor Maintenance AccuracyGB 7588-2003电梯制造与安装安全规范第1 号修改单对一些电梯制造安装安全项目作出了具体要求，其中轿厢意外移动保护装置的配置对平层保持精度的控制有着直接的影响，如果电梯未配置再平层功能，平层保持精度一旦超出标准要求将无法校正。由于装卸载造成的平层保持精度值受系统综合因素影响，且电梯并不是必须配置再平层功能，所以电梯制造厂家设计选型不当、计算不够准确等都会在电梯后期使用过程中出现问题。在本文中，笔者以相关标准要求为出发点，分析平层保持精度检验时的注意事项，结合主要影响因素和实例计算，为电梯制造厂家有效控制平层保持精度提供思路。1 国家标准对轿厢意外移动保护装置和电梯平层保持精度的要求GB 7588-2003 第 1 号修改单第 9.11 条要求：电梯需具备轿厢意外移动保护装置。该装置是为了防止轿厢在层站处发生意外移动给人员造成伤害。如表 1所示，常用的轿厢意外移动保护装置的设计组合大致分为 4 类：(1)采用有齿轮曳引机，具有开门情况下的平层、再平层和预备操作功能，驱动主机制动器不能兼作制停元件；(2)采用有齿轮曳引机，不具有开门情况下的平层、再平层和预备操作功能，驱动主机制动器不能兼作制停元件；(3)采用无齿轮曳引机，具有开门情况下的平层、再平层和预备操作功能，驱动主机制动器不能兼作制停元件；(4)采用无齿轮曳引机，不具有开门情况下的平层、再平层和预备操作功能，驱动主机制动器可兼作制停元件。GB 7588-2003 第 1 号修改单第 9.11.1 条提出：“不具有符合 14.2.1.2 的开门情况下的平层、再平层和预备操作的电梯，并且其制停部件是符合 9.11.3 和 摘要 电梯的设计、安装、使用过程都会对平层保持精度有影响，导致电梯设计人员不能很好地控制平层保持精度。在本文中，从轿厢意外移动保护装置的配置与平层保持精度的关系入手，就轿厢意外移动检验时关于平层保持精度的注意事项、影响平层保持精度的主要因素以及改善电梯轿厢下沉量的措施等进行分析。关键词 电梯；平层保持精度；轿厢意外移动保护装置；钢丝绳；轿厢下沉量 中图分类号 TU857 文献标识码 B 文章编号 1001-7151(2022)24-0020-05序号电梯配置是否具有开门运行功能轿厢意外移动保护装置配置1无齿轮驱动主机是检测子系统+制停子系统(如采用夹绳器、安全钳等其他制动元件)2有齿轮驱动主机3无齿轮驱动主机，驱动主机制动器可以兼作制停元件否驱动主机制动器作为制停子系统+自监测子系统4有齿轮驱动主机，驱动主机制动器不能兼作制停元件检测子系统+制停子系统(如采用夹绳器、安全钳等其他制动元件)表 1 常用的轿厢意外移动保护装置各子系统配置 21中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日9.11.4 的驱动主机制动器，不需要检测轿厢的意外移动。”“不需要检测”是指不需要配置轿厢意外移动保护装置的检测子系统。从表1中第4种配置可以看出，该类型的轿厢意外移动保护装置配置组合中没有检测子系统。这里需要特别说明的是，不检测轿厢意外移动并不是不需要具备轿厢意外移动保护功能，因为设备虽然不具有开门运行功能，避免了由于驱动控制系统的任何单一元件失效而导致的轿厢意外移动的可能，但是仍存在驱动主机失效可能。而如果在层站位置，层、轿门开启的情况下，驱动主机的失效也会引起轿厢意外移动，所以该装置始终需要配置制停子系统。GB 7588-2003 第 1 号修改单第 12.12 条要求：“轿厢的平层准确度应为 10mm。平层保持精度应为 20mm，如果装卸载时超出 20mm，应校正到10mm 以内。”平层准确度在电梯的设计、安装、使用过程中都能很好地满足要求，在此需要重点提到的是平层保持精度。GB/T 7024-2008电梯、自动扶梯、自动人行道术语中第 3.1.28.3 条对平层保持精度定义为：“电梯装卸载过程中轿厢地坎和层站地坎间铅垂方向的最大差值。”也就是说电梯轿厢在平层位置时，装卸载所导致的轿厢地坎和层站地坎间铅垂方向的最大差值均应控制在 20mm 以内。需要注意的是，在对该项进行判断时，平层准确度 10mm也应包含在平层保持精度 20mm 以内。GB 7588-2003 第 1 号修改单第 12.12 条提到的“校正”，指的是 GB/T 7024-2008 中第 3.1.28.4 条的“再平层(微动平层)”功能，即：“当电梯停靠开门期间，由于负载变化，检测到轿厢地坎与层门地坎平层差距过大时，电梯自动运行使轿厢地坎与层门地坎再次平层的功能。”因此，在电梯装卸载过程中，平层保持精度只要有超出 20mm 的可能，电梯必须有再平层(微动平层)功能来进行校正。综合以上内容可知，虽然不具有开门情况下的平层、再平层和预备操作功能的电梯不需要配备轿厢意外移动保护装置检测子系统，系统本身通过光电开关、隔磁板也可以计算电梯的位置，通过一次运行操作来进行补偿，但是由于无法开门校正，所以平层保持精度应始终控制在 20mm 以内。如图 1 所示，其目的是为了预防因电梯轿厢装卸载导致轿厢地坎与层门地坎的铅垂距离发生变化引起的装卸载困难、乘客摔倒等风险。2 在对轿厢意外移动保护检验时关于平层保持精度的注意事项(1)查看电梯销售合同以及检查机房控制柜确认是否配备提前开门板，若没有配备开门情况下的平层、再平层和预备操作功能：对于乘客电梯，应根据 GB/T7588.1-2020电梯制造与安装安全规范 第 1 部分：乘客电梯和载货电梯第 5.12.1.2.2 条的要求，在电梯运行行程的最底层负载 110%额定载重量，观察平层保持精度的变化；对于载货电梯，则应符合 GB/T7588.1-2020 第 5.4.2.2.1 条的规定。(2)进入轿顶查看是否配置用来再平层的感应器。(3)定期检验时核对平衡系数是否发生变化。(4)检查隔磁板与平层感应器是否存在安装缺陷。(5)结合 GB/T 8903-2018电梯用钢丝绳中的规定，检查钢丝绳是否达到报废条件以及是否出现因钢丝绳张力不均导致曳引轮槽的过度磨损。3 影响平层保持精度的主要因素影响平层保持精度的因素诸多，例如：电梯提升高度、电梯额定载重量、钢丝绳数量、钢丝绳的结构特性、钢丝绳绳头弹簧、驱动主机减振橡胶、轿底减振橡胶或弹簧等。其中一些弹性部件的刚度不易论证，制造厂家实际的设计选型也仅仅是依靠配件供应商提图 1 轿厢在底层装卸载轿厢高度差底层地面22China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022研究设计Research&Design供的参数，根据负载压缩量来选取，包括钢丝绳绳头弹簧，轿底减振橡胶或弹簧的选配都是如此，其产生的压缩量从设计试验到后期使用都相对固定。而钢丝绳由于结构特性，其伸长量需要从多方面考虑，在此笔者从设计、安装、使用 3 个方面进行分析。(1)设计。钢丝绳在承受载荷时，会产生弹性伸长和结构伸长。弹性伸长和结构伸长与钢丝绳材料选用、结构设计以及制造过程有关，区别在于弹性伸长是可以恢复的，而结构伸长会随着钢丝绳反复受力而逐渐减小，并且在钢丝绳稳定后基本消除。在钢丝绳承受载荷时，这些间隙逐渐减小，捻制应力也会逐渐消失，钢丝绳直径变小。现有的电梯用钢丝绳生产工艺会采用预张拉的方式减小钢丝绳的结构伸长，但不同厂家的预张拉工艺参数不同，导致预张拉的效果和结构伸长都存在较大差异。有些厂家是根据钢丝绳的弹性模量来计算，而有些厂家对钢丝绳的弹性模量并无具体要求，而是对钢丝绳的弹性伸长率进行了规定1，电梯制造厂家在选型设计时务必通过试验测定验证后才能使用。(2)安装。钢丝绳的安装过程也尤为重要，钢丝绳生产完毕都要盘起来存放，所以材料内部本身就有应力存在，安装人员在放绳阶段有时未完全按照电梯制造厂家的要求去做，如果该应力不能得到完全释放，在后期的使用过程中就会对电梯整体的性能产生影响。由于钢丝绳之间的张力不同，导致轮槽磨损程度不一样，既影响曳引轮寿命，也影响钢丝绳寿命。需要注意的是，即使电梯配有轿厢意外移动保护装置检测子系统，隔磁板与平层感应器的安装质量也会导致平层保持精度难以满足要求。正确的安装方法应是：隔磁板的上下端面与上、下平层感应开关的光电触点距离20mm。如果电梯的平层精度符合 10mm 要求，当轿厢因为装载导致平层保持精度超过 20mm，隔磁板必然会脱开上、下平层感应器开关中的一个(此时上再平层和下再平层在隔磁板内)2，如果电梯有再平层功能则启动再平层，这样就能有效控制平层保持精度始终保持在规定范围内。(3)使用。钢丝绳因磨损或腐蚀使其截面积减小，从而引起蠕变伸长，这是研究钢丝绳在合理使用中不可忽视的一个重要方面。制动力不足也是影响轿厢下沉的一个关键因素，考虑到轿厢下沉的最不利点为电梯运行楼层的最底层，当电梯负有较重载荷时，如果曳引力不足，会出现钢丝绳在曳引轮上轻微打滑，从而使轿厢下沉，直接影响平层保持精度。导致曳引力不足的主要原因是电梯安装不规范或使用不当造成，例如电梯监督检验后，使用单位对电梯轿厢装修改变了电梯的平衡系数等行为，都会导致系统曳引力不足。4 关于影响平层保护精度的主要因素的实例分析为了在电梯设计时有更好的参照，笔者在此举例计算，探讨是否需要增加再平层功能。举例电梯的参数如下：额定载重量 Q=1 000kg，轿厢自重P=1 100kg，提升高度 H=30m，曳引比为 21。使用 n=6 根直径 D=8mm 的纤维芯钢丝绳，其拉伸曲线如图 2 所示，结构为 819S-NFC，采用双强度钢丝绳，其等级为 1 370/1 770MPa，钢丝绳单位长度重量为 W=0.231kg/m。(1)通 过 GB/T 8903-2018 中 表 A.2 确 定 819纤维芯类电梯用钢丝绳最小破断拉力系数 K=0.293；通过表 B.1 确定双强度钢丝绳等级为 1 370/1 770MPa时的钢丝绳强度级别 Rr=1 500MPa。则钢丝绳的最小破断拉力Fmin=图 2 使用的纤维芯钢丝绳的拉伸曲线2 7392 4902 2411 9921 7431 4971 245996747498249000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50.55力/N变形/mmKD2Rr1 0000.293821 5001 000 23中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日 =28.128(kN)。(1)(2)考虑到最不利状态下的钢丝绳弹性伸长应处于电梯运行层站的最底层，结合 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中的要求，在计算钢丝绳伸长量时，应重点考虑电梯空载到 110%额定载重量的变化过程。空载轿厢时单根钢丝绳所受力F空载=904(N)。(2)110%额定载重量时单根钢丝绳所受力F110=1 802(N)。(3)钢丝绳作为电梯上重要的涉及安全的部件，应符合 GB 7588-2003 关于安全系数的规定，即：采用 3根或 3 根以上钢丝绳的最小安全系数为 12。也就是说钢丝绳承受的最大载荷为 8.5%的钢丝绳最小破断拉力。本实例中电梯轿厢空载和 110%额定载重量分别是最小破断拉力的 3%和 6.4%。GB/T 24191-2009钢丝绳实际弹性模量测定方法规定的钢丝绳实际弹性模量是指在 10%30%的钢丝绳最小破断拉力区间内，GB/T 8903-2018 中附录 D“钢丝绳伸长率试验方法”中选取最小破断拉力的 3%、10%相对位移量计算钢丝绳伸长率。本实例中电梯装卸