曳引驱动电梯轮槽磨损与检验检测分析

仲磊

安徽省淮南市特种设备监督检验中心 安徽 淮南 232000

引言

电梯轿厢的起停和加减速必然会涉及速度变化，其控制系统必须能够通过一定的驱动方式来改变电动机的转速，且其调速系统应平滑、连续且稳定。实现上述要求的关键是，通过规律连续地改变相应的参数配合软件算法，使新旧速度两个相交点的转速差趋近于零，以此实现平滑调速。

1 曳引驱动电梯基本概述

①工作原理。常见的曳引电梯的主体为一个轿厢，两次固定有刚性导轨，电梯在其间运行。曳引电梯的核心构件由机动装置和电气控制器件组成。牵引机为电梯提供上下行的作用力，通过为电梯提供动力保证保证电梯平稳上下行。牵引机的核心构成器件为：电动装置、制动装置、联轴器、框架以及滑轮组。为避免电梯厢与电梯井的墙壁剐蹭，在电梯厢上端会固定滑轮组和钢丝绳，利用其摩擦力上下运动。电机系统具有四种运行机制，分别属于四大象限[1]。当电机处于第一、二象限时，电机转速的方向与转矩旋转的方向相同，电梯向上行驶；处于第三、四象限时，电梯为下行模式。②运行特点。配重系统的使用，使得电梯厢在高载重上行以及低载重向下运动时，牵引机处于最大功率。当配重重量与载重的重量基本相同时，牵引机的功率最小，消耗的能量也最少。目前，电梯使用高阻值电阻损耗电梯运行产生的电量，但这一技术直接导致机房的表面温度升高，从结果来看反而会增加能量的损耗。

2 问题成因的分析

2.1 轮槽和钢丝绳的匹配度较低

想要让曳引驱动型电梯实现安全与稳定的运行，曳引轮与钢丝绳间就必须要有一个良好的匹配度。然而就当前的研究来看，绝大多数电梯均存在曳引轮与钢丝绳不匹配以及匹配度偏低等问题，从而使得电梯在日常运行过程中轮槽的磨损极快，最终导致电梯发生运行故障。

2.2 钢丝绳受力不均

曳引驱动电梯在实际运行期间，钢丝绳与轮槽会进行充分接触，这时曳引轮轮槽与钢丝绳之间会相互作用，从而实现运动，保证曳引驱动电梯能够处于稳定状态下[2]。但是，在实际曳引驱动电梯运行过程中，由于钢丝绳张进力调整不当会导致钢丝绳出现受力不均问题，从而导致钢丝绳与曳引轮轮槽之间无法进行充分接触，进而造成曳引轮轮槽磨损，增大发生安全事故的可能性。

2.3 材料不达标

在为曳引驱动型电梯挑选曳引轮时，最好使用耐腐蚀与耐磨性能比较出色的曳引轮，而且曳引轮的轮槽也应当具有能够承受极强外来冲击力的能力。但是，目前在挑选曳引轮时往往缺少科学以及合理的挑选标准，部分材料的质量达不到规定要求，不管是轮槽耐磨度还是抗腐蚀能力均无法满足应用标准，进而使得电梯中曳引轮的轮槽在使用一段时间后便会出现极为严重的磨损。除了上述因素之外，轮槽的制作工艺同样也会影响电梯使用质量，倘若制作水平较低，那么电梯运行时的安全性则无法得到有效保障。

3 对检测检验进行的分析

3.1 对钢丝绳进行检验检测

现阶段，主要借助以下几种方案对钢丝绳进行检验检测[3]：首先是观察法，这一方法对于检验人员有着较高的要求，观察法主要是利用检验人员已有的经验对其外观进行检验，例如钢丝绳磨损的程度以及异常情况等，同时还要用肉眼来评估与判断轮槽实际的磨损状况；其次是拉力检测，这种检测方式将钢丝绳作为了载体，借助试验来确定钢丝绳具体的拉力值，然后按照实验的结果对其磨损状况做科学评估。当开展拉力检测工作时，除了要明确拉力值区间之外，还应当根据电梯行业的规定做更深层次的判断和评估，以此来保证磨损评估的科学与严谨性。

3.2 混合动力系统特点

与储能器相互协调，从而有效降低牵引机的工作耗能和能量损失。所选泵体器件应该具有以下特点：器件在工作时一定要能够做到正向和反向转动；要达到较快的转速水平，有效配合变频调速系统的调控行为；器件自吸油性能好。混合驱动系统的关键点是将液压泵体与储能器构建为电-势能转化器件，将其直接使用到现有的、较发达的电梯动力系统上，通过将发电机产生的额外电量转变为势能存储起来，为牵引机增加额外的作用力，减少动力系统的能量损耗，以达到提高节能效果的目的。

3.3 检验检测中的可操作性

检验方法是由施工或者维保单位进行试验，检验人员现场确认。从上面的分析可知，对于采用验证制动器提起(或释放)的则在定期维保时要验证制动力。在检验过程中这一项如何验证并无明确说明。对于自监测中包含验证制动力的，则根据自监测形式的不同其制动力自监测周期分别为15天和24h。这里也并未说明制动力到底是两组制动臂分别检测还是整体验证。从上面分析可以看出仅单组制动臂使空载轿厢不溜车是不完全满足标准要求的，且这里的自监测周期到底应以何种类型存储、存储的时间以及故障的清除均未做出明确规定，这给现场检验带来了很多不便，也给检验机构和检验员带来了风险。

3.4 对曳引轮槽进行的检验检测

在检验轮槽磨损时，检查电梯曳引轮是否出现钢丝绳下沉是最为核心的一个检测内容，倘若存在下沉问题，就需要对下沉量进行计算。卵巢的下沉在电梯行业有着极为明确的要求，如果下沉量处于标准范围中就表明轮槽可以实现安全正常的运行，而如果超过此区间，便表明了卵巢的磨损问题过于严重，一定要立即进行维修或更换。除此之外，磨损是否均匀也是轮槽检验工作的检验重点。当电梯处于正常工作状态时，轮槽应当表现为均匀磨损，这时仅进行维修或更换便可确保电梯实现安全运行，然而如果轮槽发生不均匀磨损，就表明曳引系统之中出现了不协调以及其他类型的问题，此时需要对问题进行全面排查，并对其中的隐患进行科学处理，而且在完成轮槽更换之后，还需要做二次检验，在轮槽的检验达到规定标准后才能投入使用。

3.5 实行空超载试验

如果想要对曳引驱动电梯曳引轮实际运行情况进行检查，可以上行制动试验、静载试验以及下行制动试验来完成。对曳引驱动电梯进行上行制动试验以及静载试验，在两种试验进行过程中可以对曳引驱动电梯的运行状况与制停距离进行仔细观察与分析。与此同时，如果想要对曳引驱动电梯进一步进行检测，那么则需要在电梯装载125%额定载重量以额定速度下行时将电源切断。在这一过程中电梯将会紧急制停，如果在紧急停靠过程中轿厢没有损坏情况，并且轿厢能够可靠制停，那么说明曳引驱动电梯轮槽磨损情况在可控范围内。但是如果在紧急停靠过程中，电梯箱体无法立即停止或者箱体出现损坏，那么说明曳引驱动电梯轮槽磨损情况较为严重，电梯安全运行无法得到保障。这时，就需要根据实际情况对曳引驱动电梯轮槽进行维护或者更换，从而保障曳引驱动电梯的安全稳定运行，为人们的生活创造更多便利。

4 测试曳引能力的效果

依据电梯制造与安装安全规范要求，曳引机额定制动能力安全裕度为实际需求的2倍以上，因此紧急制动必将产生较大的制动减速度。按照现行普遍设计的曳引能力减速度，理论上125%额定载荷制动试验必然产生曳引绳在曳引轮槽中滑移的现象。但鉴于曳引能力设计是为了保证在正常运行时曳引绳在轮槽中不产生滑移，因此在曳引能力设计中0.1的设计摩擦系数是一个具备足够安全裕度的设计值。在此情况下，必须了解曳引能力裕度能够产生实际的减速度。当电梯处于新装验收状态时，由于新的曳引绳与轮槽配合情况，依据试验测试的普遍结果，实际摩擦系数可达0.13左右。由此可计算得出曳引能力的增量。当轿重系数小于5的情况下，即使是新装电梯可能的当量曳引能力，也不足以承受的125%额定载荷制动减速度。在当前流行的设计条件下，125%额定载荷制动减速不打滑需要的曳引能力远大于实际曳引能力。在国内现行电梯轻量化、小曳引轮设计盛行的现实中，电梯实际的曳引能力设计值裕度均很小。在实际摩擦系数不大于0.13、轿重系数不大于5.4的情况下，电梯125%额定载荷制动试验一定会产生曳引绳在轮槽中打滑的现象；实际打滑距离很大程度取决于电梯额定速度。当曳引机制动能力大于2.3倍额定转矩，以及实际摩擦系数小于0.13时打滑现象将更为明显。只有在设计曳引能力裕度较为充裕的高速电梯复绕传动方式下，方有可能减小125%额定载荷制动试验曳引绳在轮槽中打滑的概率。由于额定速度增加时减速距离呈几何级数增加，当曳引机速度控制能力不足时，还会使125%载荷试验制停时的实际速度超过额定速度。在曳引机制动减速度远大于曳引能力实际制动减速度的情况下，由于曳引绳与轮槽的接触面积较小，随着打滑距离的增加，一次125%额定载荷制动即可造成曳引轮槽异常磨损失圆。该曳引轮槽状态必将造成电梯运行速度周期性变化，引发不可控的严重震颤。即使在新装电梯实际摩擦系数为0.13的情况下，因曳引机制动能力的保证值不小于2.3倍额定转矩，新装电梯承受125%额定载荷制动而不打滑的可能性也极小。由于在用电梯的曳引绳与轮槽间的实际摩擦系数，一般在运行半年至1年后降低为不大于0.11，而曳引机制动能力下降较小，因此在定期检验中实施125%额定载荷制动试验，必将造成曳引绳与轮槽严重打滑，极易造成轿厢蹾底或安全钳误动作，很可能带来曳引轮槽失圆，甚至产生报废的严重后果。对于一些使用年代较早的电梯，由于轿厢自重较大，曳引能力及制动能力裕度较大，以及设计上的一些缺陷，125%额定载荷制动试验将产生很大的过载，甚至导致弹性基座的曳引机发生倾覆，曳引机承重梁严重变形等事故[4]。上述情况显然是不可接受的，对此必须要有改进的措施。

5 预防措施

首先要对轮槽制造的工艺进行优化，借此确保轮槽耐磨性、耐腐蚀性和硬度等均可以达到电梯正常使用的标准；其次，要保证钢丝绳的松弛度处在可控区间内，确保其松弛度不大于5%；最后要制定有效措施提高钢丝绳的稳定性和轮槽的耐磨能力，并让曳引轮的耐久性得到进一步延长，进而使电梯在运行时的安全性实现进一步提升。除此之外，还要强化相关部门的监督能力，以此保证零件制造单位所生产的曳引轮可以满足行业规定的质量要求。

6 结束语

综上所述，曳引驱动电梯因为自身的众多优势，在建筑中得到广泛使用，并且已经在人们日常生产生活中发挥着不可替代的作用。但是，在曳引驱动电梯使用运行过程中，不可避免会出现曳引驱动电梯轮槽磨损问题，轮槽磨损将会对曳引驱动电梯正常运行产生影响。所以，为保障曳引驱动电梯的安全性与稳定性，相关工作人员需要对造成曳引驱动电梯轮槽磨损问题因素进行分析，从而加强检验检测力度，给出有效解决措施。