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一种新型电梯稳定系统 发表日期：2014-04-01 [返回]: 摘要：一种新型曳引电梯稳定系统，不论电梯是动态还是静态的，可以使电梯曳引电梯稳定系统在1% 之内，从而消除了电梯钢丝绳与曳引轮之间的蠕动，增加了电梯的安全性和使用寿命，同时解决了困扰高速电梯设计者因电梯运行中的钢丝绳横向与纵向振动引发的高速电梯的垂直振动及水平振动的难题。此种电梯稳定系统的另一个功能就是对电梯的一组钢丝绳的每一根都实施动态张力趋势变化的监测，可以提前通知维保人员进行维护，增加了电梯悬挂系统的可控性和使用寿命，消除电梯的安全隐患。
关键词：曳引电梯稳定系统电梯稳定系统蠕动垂直振动张力趋势变化

随着我国城镇化的加速发展，电梯数量快速增长，使用愈加频繁，与人民群众日常生活密不可分，电梯安全直接关系人民群众的生命安全和生活质量。
电梯的悬挂提升系统是影响电梯安全性和可靠性的关键因素，曳引钢丝绳与曳引轮的运行质量是保障电梯悬挂提升系统安全性和可靠性的主要因素之一。而曳引钢丝绳的电梯稳定系统又是影响曳引钢丝绳与曳引轮运行质量的重要指标，因此曳引钢丝绳物上发表了数十篇相关文章，呼吁重视曳引绳张力均衡的影响。电梯稳定系统是影响曳引电梯安全性和可靠性关键中的关键。
由于电梯的提升高度及运行速度的提高，即使电梯悬挂提升系统关键部件曳引轮和钢丝绳出现微小误差，也会引起钢丝绳在曳引轮上的滑移，从而导致电梯有关部件的安全性和寿命大大降低，实际运行中有些电梯的曳引轮和钢丝绳一年就要换一次，大大增加了电梯的运行成本。造成问题的主要原因是钢丝绳的电梯稳定系统无法保证，特别是钢丝绳的动态张力均衡，为此很多业内专业人士在国家专业刊物上发表了数十篇相关文章，呼吁重视曳引绳张力均衡的影响。
1 背景
电梯属于特种设备，产品的质量与使用者的生命息息相关，我国高度重视电梯的产品质量和安全性，但目前国内因电梯事故造成的人员伤亡和经济损失的实例很多。主要原因是由于在电梯驱动技术不断发展的条件下，电梯的提升高度以及运行速度有了很大的提高，而电梯钢丝绳的张力不均衡，导致了电梯的曳引钢丝绳与曳引轮过度磨损，使电梯的使用成本增大，且安全性和寿命大大降低。因此，有关标准对电梯自身的安全性和可靠性提出了技术要求。
1.1 国家标准
电梯悬挂曳引系统因钢丝绳受力不均出现的问题很多，因此国家标准方面也做了相应的规定，如：目前标准GB/T 10060-2011《电梯安装验收规范》第5.5.1.9 条：“至少应在悬挂钢丝绳或链条的一端设置一个自动调节装置，用来平衡各绳或链间的张力，使任何一根绳或链的张力与所有绳或链之张力平均值的偏差不大于 5%。”GB 50310-2002《电梯工程施工质量验收规范》第4.9.5 规定，“每根钢丝绳张力与平均值偏差不大于5%”，也十分明确地规定了张力的偏差范围。
1.2 业内人士建议
行业内人士多次发表有关文章呼吁重视曳引电梯稳定系统的重要性。如：《中国电梯》2010 年第17 期《电梯曳引绳张力分析》中“各根绳间的受力一致性将成为曳引绳寿命的关键因素之一”。第四部分“曳引绳张力差的控制标准探讨”中的第一段“理想条件下对重侧的张力基本恒定，但是轿厢侧的曳引绳的张力随着轿厢载荷不同而变化。在不同载荷条件下，测得同样的偏差数值将由基础张力的不同而得到不同的结论”。第二段“给予曳引轮两侧的曳引绳张力和平均值的偏差控制，曳引绳相对张力差的控制标准应加以修正。为了统一测量后控制的标准，笔者建议将曳引绳张力差的控制要求修改为‘每根曳引钢丝绳在曳引轮两侧的张力之和与各根绳的平均值偏差不应不大于2%’”。
《中国电梯》2005 年第5 期和第9 期、《电梯工业》2009年02 期、《中国特种设备》安全2009 年第7 期中，均提到电梯曳引钢丝绳的张力问题，会导致曳引轮和钢丝绳之间的滑移。多名权威人士曾经强调，曳引钢丝绳张力偏差值经常会大于5%，即使刚刚调整好运行一段时间以后张力还会变化。正常使用的电梯每天滑移量多达2.9m，此问题直接影响钢丝绳和曳引轮的使用寿命。
《中国电梯》2012 年第23 期中强调曳引绳张力均衡装置应该广泛地应用。电梯行业的专业人士所发表的关于电梯钢丝绳张力问题的文章仅仅在《中国电梯》杂志上发表的文章就有20 多篇。由此可见，电梯钢丝绳张力问题严重影响了电梯的安全性和可靠性及寿命，电梯钢丝绳张力均衡问题是目前电梯行业迫在眉睫需要解决的技术难题。
1.3 现状
目前的电梯曳引悬挂提升系统中，为了保证一组钢丝绳中每根钢丝绳所受的拉力都相等，均采用压缩弹簧预紧钢丝绳的均力方式，依靠弹簧的弹力调整来控制每根钢丝绳所受的拉力差，弹簧的弹力一致性的调整是由人为进行调整的。但这种方案的不足表现在以下2 个方面。
(1) 存在人为调整的误差，在静态的环境下，经测试常用弹簧高度相差1mm 其最大受力相差30kg 左右，一般情况调整后弹簧高度要相差2~5mm，所以依靠人为调整弹簧的弹力很难保证每根钢丝绳所受的张力都相等。
(2) 即使人为调整弹簧使钢丝绳张力基本一致，也仅仅是静态的，由于电梯的运行是动态的，弹簧处在长期可变的工作状态，加之曳引轮绳槽直径及钢丝绳直径一致性的微小误差，电梯一旦运行会导致每个弹簧的压缩量发生变化，导致曳引钢丝绳的张力严重不一致，经过对多台电梯实际检测，发现在一次全行程运行中，绳头弹簧的不一致变化相差5~20mm 不等，相差多的就必然产生滑移现象，即钢丝绳在曳引轮绳槽内窜动，从而对曳引绳的使用寿命和电梯安全性方面产生很大的危害。
2 实例和分析
目前社会发展的需要，对电梯的提升高度以及行驶速度有了更高的要求，电梯悬挂牵引系统技术方面的安全问题随之突显出来，电梯曳引系统本身的微小误差，会因为提升高度的增加被成倍地放大，导致电梯的安全性和寿命大大降低。
曳引轮钢丝绳槽一致性有微小的误差，哪怕是只有0.1mm( 直径误差) 就会导致寿命大大降低，如果考虑到钢丝绳直径也有微小的变化，曳引轮和钢丝绳的寿命更要成倍地降低，有很多电梯不到一年钢丝绳和曳引轮就要全部更换，电梯的使用成本大幅度提高，见图1。下面用实例进行说明。

图1 是正常使用半年的电梯，该电梯为28 层28 站的住宅电梯，提升高度：80m，速度：2m/s，钢丝绳根数：5 根，钢丝绳直径：10mm，曳引轮直径：400mm，曳引比：2:1，载重量：1 000kg。
根据已知，当电梯提升全行程时曳引轮转动圈数为N，N=2×80×1000÷(400×3.14)=127( 圈)。
一般曳引轮绳槽直径误差允许值为0.1mm，假如5 个绳槽的其中一个在负公差的极限，其余的4 个绳槽一致，那么在电梯的全行程的过程中，一个直径小0.1mm 的绳槽的钢丝绳就相对于其他4 根钢丝绳少运行了(0.1×3.14×127)mm=39.87mm，因其他4 根钢丝绳的曳引力远大于这一根钢丝绳，也就是直径小0.1mm 的绳槽的钢丝绳会与相应的绳槽产生约等于39.87mm的蠕动情况，导致钢丝绳与曳引轮相互磨损，由于电梯每天上下往复的运动，使这一直径相对小的绳槽会越来越小，如果该绳槽磨损到比其他4 根绳槽直径小0.5mm 时，那么电梯的每个全行程钢丝绳就会蠕动近200mm，如果该绳槽磨损到比其他4 根绳槽直径小1mm 时，那么电梯的每个全行程钢丝绳就会蠕动近400mm，也就是说曳引轮绳槽的磨损会越来越快，考虑钢丝绳磨损和钢丝绳直径误差的情况下，其磨损的速度会加倍，从而导致图片中的曳引轮使用不到半年就磨损到了这种地步，相应的钢丝也磨损得不能使用了。通过以上事例说明解决上述问题关键需要解决钢丝绳的均力问题。
3 一种新的解决方案
3.1 方案比较
目前国内已有两家公司拥有该类产品可以应用到电梯产品，但其中一种的均力装置体积比较大，结构复杂，通用性较差。而另一种( 电梯稳定系统) 在体积、安装、可靠性、均力精度、安全性和功能方面都比较优越( 见图2)。

3.2 原理简介
该电梯稳定系统通过简单的机械结构，将每根曳引钢丝绳均关联起来，并且使每根钢丝绳在这一整组曳引钢丝绳中具有固定比例的分力，使每根曳引钢丝绳受力达到相等，达到了电梯曳引钢丝绳组中每根曳引绳在曳引轮槽内缠绕而产生的摩擦力一致的目的，这样钢丝绳就不会在曳引轮绳槽内蠕动，保证了电梯的使用寿命和安全性( 见图3、图4)。

3.3 功能
3.3.1 基本功能
电梯曳引钢丝绳根据不同的载重量钢丝绳的根数也不全部相同，目前常用的电梯钢丝绳的根数有4 根为一组的、5 根为一组的、6 根为一组的、7 根为一组的等。不论是几根为一组的，均力装置都使其钢丝绳受力均等。
由于在电梯运行过程中，曳引轮绳槽直径及钢丝绳直径的微小误差，使钢丝绳张力产生微小变化，导致电梯钢丝绳的张力大小不一致，电梯稳定系统在电梯的整个运行过程中，消除了曳引轮绳槽直径及钢丝绳直径的微小误差，可进行自动调节均衡每根钢丝绳的张力，使每根钢丝绳张力一致，一方面钢丝绳就不会在曳引轮绳槽内蠕动，另一方面减小了曳引绳张力不匀带来的曳引绳弹动，提高了电梯的全性和可靠性，并增加了电梯的使用寿命和舒适感。
利用遥感应技术和微电子控制技术对均力装置的动态变化实施监控，并通过电梯微机控制系统对电梯钢丝绳张力实施动态监控，如电梯稳定系统误差过大，可以提前通知维保人员进行维护，消除电梯的安全隐患( 见图5)。
3.3.2 消除电梯振动功能
在电梯系统中，轿厢的振动水平作为衡量电梯乘坐舒适性的一个重要指标历来受到业内人士的高度重视，设计人员总是力图使系统的垂直振动固有频率避开曳引机的转动频率和绳头弹簧的固有频率，以防共振现象的发生，而电梯钢丝绳参数激励横向振动对电梯运行平稳性的影响，因为其隐蔽性和复杂性，一直是困扰高速电梯研发人员的技术难题。
对于长度时变的曳引钢丝绳载重钢丝绳来说，电梯的悬挂牵引系统不论是单饶和复绕，当其受到垂直方向的简谐激励时，一旦垂直激励的频率与钢丝绳横向振动一阶固频满足一定数量关系，且垂直激励幅度超过某个临界数值时，钢丝绳将发生参数共振，大幅度的钢丝绳横向振动转而加剧绳端集中载荷的垂直振动。
设计人员对于电梯轿厢侧绳头弹簧的选择较为复杂，因为在电梯的运动过程中钢丝绳的振动频率是可变的，所以目前高速电梯普遍对弹簧刚度的选择为最小值，来减小电梯运行过程中的振动，但效果非常有限，且电梯要频繁使用在平层功能，再平层功能是为了消除平层误差电梯的开门运行，对乘客是不安全的。电梯稳定系统，可以解决上述复杂的振动问题，可以消除60% 以上运行过程中钢丝绳的振动，并对导靴等影响轿厢的振动有明显的抑制作用，从而大幅度地提高了电梯的舒适感。
3.4 技术参数
适用于曳引电梯( 目前电梯主要为曳引电梯)。
包括曳引比为1:1、2:1、4:1 的曳引电梯( 单饶和复绕均可)。
适用钢丝绳直径φ8~φ19mm。
适用钢丝绳根数4~12 根。
自动调节范围：0~40mm，其中任意一根绳超出40mm 均报警。
装置机械强度：满载电梯重量的5 倍。
钢丝绳均力误差：小于1%。
3.5 实例验证
样机经过国家电梯检测中心检测。
钢丝绳的均力度误差为：小于1% ( 国家标准为5%)。
超程报警可靠，电梯垂直振动减小30%~70%。
实例：选择两台同样的28 层站电梯，一台安装均力装置，另一台未安装均力装置，经过12 个月运行后检测，安装均力装置的电梯其曳引轮和钢丝绳无磨损现象，另一台电梯曳引轮和钢丝绳则出现了过度磨损( 见图6、图7)。

3.6 市场前景
中国电梯行业内多为具有权威的专业人士，对该电梯稳定系统技术优势方面给予肯定，认为该电梯稳定系统解决了电梯多年来没有解决的技术难题，它不仅解决了静态钢丝绳均力，重要的是解决了动态钢丝绳的均力。对该均衡器的应用，使电梯曳引绳张力得以轻松满足国家标准的要求，并且可达到高于国家标准5 倍，对电梯的安全和可靠性方面有了更大的提升，是于国于民都有益的。该电梯稳定系统解决了困扰电梯业界20 多年的技术难题，业内人士对该电梯稳定系统给以了高度的评价，认为该产品技术处于国际前列位置，市场前景非常看好。
4 结论
电梯稳定系统的研制成功，进一步实现了电梯曳引钢丝绳均力装置在我国电梯行业内的技术应用，产品的技术水平处于国际前列位置，具有较高的经济效益和社会效益。实践检验证明：该电梯稳定系统可使钢丝绳曳引轮寿命增加1 倍以上，安全性可靠性提高50%~100%，电梯的舒适感提高30%以上，均力度高于国家标准5 倍以上；降低电梯的运行成本，按每台电梯全寿命使用周期计算可降低3 万元以上。可自动补偿钢丝绳长度的变化，定量反应钢丝绳张力变化的趋势和速度；对于高速电梯可大大改善运行舒适度；可提前预警并可定性定量的指导电梯维保，减少了维保的难度，对于钢丝绳和曳引轮绳槽的异常变化可远程监控提前报警提示，提前消除电梯的安全隐患。
电梯稳定系统的实际应用，确保了电梯在可靠性和安全性方面的进一步提高，同时也减少了电梯钢丝绳与曳引轮在电梯使用过程中的过度磨损所造成的不必要的安全隐患，且符合国家电梯行业规范和发展的需要。目前为止国际国内还没有同类产品在短期内替代或超越该产品，综合各方面需求及人们对电梯安全性能的认知，相信该产品会得到越来越广泛的应用。; 上一篇：电梯稳定系统测试结果分析; 下一篇：中国电梯关于电梯稳定系统相关文章

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