机械工程中影响电梯运行效果的因素探究

王幸捷

厦门市特种设备检验检测院，福建厦门，361000

0 引言

近年来，随着我国经济水平的提升和城市化建设范围的不断扩大，城市高层建筑与大型商场以及商超的数量持续增长，垂直运行电梯与自动扶梯开始得到广泛应用。在实际运行过程中，除保证电梯安全水平与舒适性之外，还要注重电梯整体运行的效果，如果电梯运行质量较差，例如存在较大的震动和较高的振动频率，往往会为乘客带来严重的不适感，甚至产生恐惧感，而且电梯运行效果不佳也会产生安全隐患，威胁乘客的生命安全。因此，需要注重从机械工程角度分析电梯运行效果的影响因素，掌握机械工程中影响电梯运行舒适和运行安全的各项因素，从而制定针对性保障电梯运行效果的策略，提高电梯运行的舒适性与安全性。

1 机械工程中影响电梯运行效果的因素分析

1.1 设计制造过程

电梯制造商为了低价中标，获得更多的经济利润，常常会采用一些不正当的手段来最大程度上降低生产的成本，例如，降低电梯生产精度要求、部件的安全余量设计等，适度配置一些成本较低的配套设备和生产材料，这一行为不但会大大降低电梯运行的可靠性与安全性，同时也会严重损害使用者的利益，从而使电梯故障发生率持续升高，且使用寿命也大大缩短，严重威胁乘客的生命安全。另外，也有部分电梯制造商为实现自身经济利润的最大化，会将电梯招标过程或采购环节分成多个部分进行，这一做法会导致部分电梯产品部件来自非电梯专业生产厂商，这些产品部件很可能存在一些质量低下的假冒伪劣产品，从而导致电梯整体质量的降低，从而影响电梯运行效果。

1.2 电梯安装环节

在进行电梯安装的过程当中，如果部分电梯安装人员专业技术水平不高或职业素质低下，就容易对电梯运行效果造成严重的影响，尤其机械工程当中，电梯安装过程较为复杂，且技术要求较高，一些精密的部件如果安装不可靠或未按照既定程序和步骤予以操作安装，就容易造成电梯安装质量低下的问题，也会为电梯运行效果留下不小的安全隐患和故障隐患。例如电梯安装过程不够缜密、电梯曳引钢丝绳张力不均、导轨衔接过渡部分不够平滑等均会导致电梯运行当中发出声响或产生剧烈的振动，这都会影响电梯运行的效果[1]。

1.3 电梯维护保养阶段

电梯是属于较为复杂的大型机械产品，其由多个大型构件和零部件共同构成，在长时间的负荷运行下，部分部件容易发生老化、磨损以及腐蚀的问题，如果没有进行妥善的维护与保养，就容易产生安全隐患。目前来讲，部分电梯生产商、电梯维保单位没有重视对维保人员专业技术水平的培训，使得这些电梯维保人员知识储备与技术水平无法满足电梯维保管理的标准要求，甚至部分电梯维保人员并没有通过专业的培训，也未获得国家所承认的专业技能岗位认证，不完全具备维保人员的上岗资格，在进行电梯维保过程中，一旦出现技术故障，无法迅速做出准确判断，或很难有效解决故障所引发的问题，就会对电梯运行造成严重影响，而且也会产生更多的安全隐患。

2 机械工程中影响电梯运行舒适性的因素

2.1 机械系统因素对电梯运行舒适性的影响

从机械系统方面角度来说，能够影响到电梯运行舒适感的因素主要包括了曳引机蜗轮蜗杆装配合理性、导靴的间隙及导靴润滑度、导轨是否垂直、表面平整度与连接处是否衔接平稳、两列导轨顶面间距需达到标准要求、曳引钢丝绳张力是否均匀、轿厢安装是否紧固等等。从机械系统复杂性角度就可以看出，一旦这些因素中的一个或多个出现异常，电梯运行的平稳度会受到严重的影响。

（1）当曳引机蜗轮蜗杆装配不当，或使用过程中的过度磨损，导致其啮合不好，在电梯加减速过程中发生轴向窜动，影响运行舒适性。

（2）导靴间隙偏小会导致电梯启制动时出现阻滞感，导靴间隙太大会导致运行过程中轿厢发生晃动；导轨接头间隙和台阶尺寸发生超差，当轿厢导轨接头处间隙台阶超差较大时，或导轨工作面垂直度、共面度超差，电梯运行就会出现水平方向的间歇式振动，从而影响乘坐的舒适感。

（3）曳引钢丝绳张力偏差超过5%，就可能导致个别钢丝绳受力较大，致使曳引钢丝绳异常抖动，带动轿厢抖动。

（4）轿厢的拼装出现松动异响更是会直接影响乘坐人员感官，造成恐惧心理，降低乘坐体验感[2]。

依据我国现行电梯安装标准规定，要求“每列导轨工作面每5m铅垂线测量值间的相对最大偏差，轿厢导轨和设有安全钳的T型对重导轨不大于1.2mm，不设安全钳的T型对重导轨不大于2.0mm；两列导轨顶面的距离偏差，轿厢导轨为0~+2mm，对重导轨0~+3mm。”如此可以确保导靴沿导轨振动量减小至最低，且不影响电梯运行。而机械系统各部件质量与各部分之间协调性是决定电梯舒适性的主要因素，电气调速系统是在机械系统基础上对电梯运行中舒适感作出进一步改善的重要载体，因此，机械系统经检查且不存在隐患问题之后，方可对电气调速系统予以调整。

2.2 电梯调速系统对电梯运行舒适性的影响

电梯在启动和制动过程中，速度变化决定电梯运行的稳定性，如果速度设置合理，不但能够让电梯运行更加平稳，舒适度更强，同时也能够提高电梯运行的安全和效率，如果速度参数设置不合理，会发生加速上升或减速下降的情况，这都会造成乘客的不适，从而影响电梯运行的舒适性[3]。

在电梯调速系统当中，由于变频器是依据给定启动制动曲线来控制电动机运行，而电梯运行效率和该曲线又是一个相对矛盾的存在，要提高运行效率，就要增加电梯启制动的加减速度，而这又将降低乘坐人员的舒适度。变频器控制的电机对给定的启动制动曲线的反馈速度、跟踪程度以及主控电脑板发给变频器控制信号持续逻辑都会直接影响电梯运行的舒适性，因此，选用性能优良的变频器和驱动主机对提高电梯运行舒适感非常重要，其对于电梯运行加速、减速过程中启动制动曲线调整更为平顺，可以降低机械启动制动时的冲击，以有效缓解电梯运行因启动、制动曲线不佳导致振动等影响舒适性的问题[4]。

3 机械工程中影响电梯运行安全的因素

3.1 电梯曳引能力对电梯运行安全带来的影响

对于曳引式电梯而言，其运行主要是依靠曳引机动能来进行驱动，也就是说，利用轿厢和对重的自重对曳引钢丝绳施加一定压力，使钢丝绳和曳引轮之间所产生的摩擦力带动轿厢，沿着轨道进行升降运动，而如果曳引机曳引力不足，就可能会引发电梯打滑的情况，甚至发生冲顶或蹲底事故，从而导致电梯安全受到影响[5]。

电梯平衡系数是保证曳引能力的关键要素，平衡系数的取值与相关规定不符容易引发电梯运行安全事故的发生，依据我国相关规定，“曳引电梯的平衡系数应当保持在0.40~0.50之间，或者符合制造（改造）单位的设计值”。

即取W=P+KQ

W为对重重量，P为轿厢自重，K为平衡系数取值，Q为轿厢额定载荷。

由上式可以看出电梯平衡系数的相对性并不是一直成立的，因此，在取K值时，只能尽量接近平衡，需考虑电梯日常运行工况，K取0.40~0.50较为合适，这一区间既满足了曳引系统的曳引能力，又能起到一定的节能作用。

3.2 曳引钢丝绳张力对电梯运行安全的影响

平衡系数取值准确与否直接关系到电梯曳引系统的可靠性，同时也会间接对曳引轮两端曳引钢丝绳张力产生影响。钢丝绳张力强弱对钢丝绳在绳槽内的内比会产生较大影响，内比越大，钢丝绳所能够提供的曳引能力越强，而如果曳引能力不足、曳引钢丝绳过分伸长导致的绳径变细或曳引轮槽发生磨损，都将会影响电梯运行安全。

另外，曳引钢丝绳张力不均也将导致曳引轮个别轮槽加快磨损，会形成节径差，而且长期的磨损是不可逆的，这会进一步引发曳引钢丝绳在轮槽内的相对滑动，影响电梯运行舒适度，甚至造成部件损坏，引发安全事故。

3.3 安全保护装置对电梯运行安全的影响

当电梯超速上行或下行时，将触发其安全保护装置，以保证乘客安全。

①轿厢限速器安全钳。轿厢限速器安全钳系统在轿厢超速下行时，通过限速器触发轿厢安全钳，使电梯轿厢制停在导轨上，防止轿厢发生蹲底的情况。②电梯上行超速保护装置。电梯上行超速保护装置在轿厢超速上行时，通过速度检测装置（限速器等）触发上行超速保护系统使轿厢制停或者至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围，防止轿厢冲顶。③极限开关。极限开关设置在井道上下两端，该开关在轿厢或对重接触缓冲器前起作用，并在缓冲器被压缩期间保持其动作状态。该开关动作时，将切断驱动主机和制动器的供电回路，以确保电梯不会超出行程。④缓冲器。缓冲器设置在轿厢和对重的行程底部极限位置。缓冲器可以根据电梯的额定速度进行配置，蓄能型缓冲器适用于额定速度不大于1m/s的电梯，耗能型缓冲器适用于任何额定速度的电梯[6]。

由上述分析可见，电梯安全运行容易受多种因素影响，这些因素会威胁电梯运行质量和乘客的生命财产安全，对电梯运行效果会产生直接的影响，需从每个细小的环节和关键点入手，了解可能对运行效果产生影响的因素，采取有效措施避免诱发电梯故障或安全事故的发生，以提高电梯运行效果。

4 保障机械工程中电梯运行效果的策略

4.1 做好电梯安装后调整自检工作的落实

（1）做好驱动主机检查：检查驱动主机工作时有无异常噪声和振动；曳引轮槽是否有缺损或不正常磨损；制动器动作是否灵活可靠；紧急救援装置是否可靠工作。

（2）控制系统：确认各电气控制系统是否功正常运行；冗余设计的电气保护装置是否功能有效。

（3）井道部件：层门的设置是否符合要求；验证导轨支架间距、支架数量、导轨垂直度和轨距是否符合要求；轿厢与井道壁间距是否在控制范围内；井道内运动部件的防护是否做到位。

（4）轿厢：轿厢的拼装是否可靠，轿顶检修装置、轿内呼梯装置、紧急报警装置功能是否有效。

（5）底坑设备：缓冲器的安装是否可靠合理、限速器张紧轮功能有效等。

（6）安全保护装置及试验：超载保护装置、电梯平衡系数、轿厢上行超速保护装置、轿厢意外移动保护装置、电梯速度、限速器—安全钳联动试验、下行制动试验、电梯曳引能力试验等是否符合要求。

（7）2000次无故障运行；轿厢分别以空载、半载、额载等工况，额定速度上、下运行，连续测试2000次无故障，方可进入报验程序，并在检验合格后交付使用[7]。

4.2 落实使用单位主体责任

要求电梯使用单位依法履行管理职责和义务，建立并有效实施特种设备安全管理制度；设置安全管理机构配备相应的安全管理人员；落实电梯使用登记工作；建立设备台账和技术档案；对维保人员的作业情况进行跟踪检查，及时纠正违章作业行为；做好电梯定期检验报检工作，接受定期检验并做好配合工作；制定电梯事故应急预案，定期进行应急演练，发生事故时需及时上报，积极配合事故调查处理工作，有效推动使用管理单位完善安全风险防控“自辩、自评、自控”和隐患排查治理“自查、自报、自纠”的责任链条[8]。

4.3 落实电梯维修保养工作

需加强电梯维护保养单位的质保体系运转情况检查，确认维保作业人员资格、能力符合岗位要求，同时要建立电梯维护保养计划，强化维保人员责任意识，严格按照《电梯维护保养规则》的要求开展维保工作。

维保过程中，如检查出电梯存在故障隐患或电梯有可能出现质量问题时，需全面进行修复，针对老化或磨损严重的零部件需及时更换，如此方能够有效预防安全事故的发生。维保工作不但需重视对电梯的质量与安全检测，更重要的是需提前发现其中所存在的安全隐患，并予以排除。所以，相关技术人员在进行电梯维保工作时，需提前制定科学的计划，定期进行常规性养护，不定期进行重要部件的检查，并做好详细的维护与保养记录，从而大幅度降低电梯安全事故的发生率，延长电梯使用寿命[9]。

4.4 发挥检验机构作用，加强安全监管力度

通过电梯安装过程监督检验和定期检验及时发现安全隐患，使用单位应结合检验机构所给出专业改进意见，积极排除隐患，实施闭环管理。监察部门需依据当地具体情况，针对电梯安装、使用过程中可能存在的质量问题和安全隐患进行严密的调查和监管，制定合理的检查方案，定期进行维保质量抽查，跟踪检验不合格项目的落实以确保隐患得以排除。

相关检验机构和监察部门积极引导企业主动申报检验。检验机构要对相关的部分进行细化，包括准备材料、设计检验步骤、反馈受理结果等多方面，需予以大力支持，并将侧重点放在为企业报检提供专业化指导方面，如此方会形成信息共融共通的良好局面[10]。

5 结语

结合上述文章内容所述，随着我国社会经济的快速发展，城市化建设脚步逐步加快，电梯得到广泛的应用，并且在现代科技的快速进步下，电梯的技术性能与安装质量都得到大幅度提升，但电梯在实际运行过程中也容易受到多种因素的影响，使其舒适度、安全水平以及运行效率大幅度下降。这就需要相关电梯生产商能够对多个环节进行电梯运行效率影响因素分析，严格依据相关法律法规要求，从机械工程角度进行电梯运行效果的分析，改善电梯运行质量，保证电梯乘客的人身安全，这也是能够确保电梯行业得以持续发展的有力途径。因此，相关单位要注重对电梯运行影响因素的研究，制定保障机械工程中电梯运行效果的策略，要从多个角度加强对电梯运行的监控与运维检查，尤其要积极落实电梯安装后调整工作，明确使用单位主体责任，做好电梯维修与保养，强化检验和安全监管力度，不断加强对电梯相关技术的研究与更新，最大程度上降低各项影响因素对电梯运行效果的影响，从而确保电梯行业的稳定与可持续发展。