电梯运行共振原因及解决措施

2023-01-04石莉，朱垚，关岳

装备制造技术 2022年5期

石莉，朱垚，关岳

（北京市海淀区特种设备检测所，北京 100083）

0 引言

城市建筑向高空发展，电梯已经成为高层建筑中的常见设备，也是在人们生活中出现频率较高的运输设备，对提高人们生活质量以及出行便捷具有积极意义。近些年，因为电梯故障而出现的安全事故频发，引起人们对电梯安全的高度重视。要保障电梯运行安全，必须及时对电梯进行检测，排除安全隐患。电梯运行共振是电梯的常见故障，是电梯在运行过程中产生的一种比较明显的振动声音，一旦出现电梯运行共振，除了会对乘客造成乘坐体验不佳，还会对电梯的构件造成损伤，从而引发安全事故或影响电梯的使用寿命。

1 电梯相关知识

电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备，是集机、电、电子技术一体化的装备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构便于乘客出入或装卸货物。其机械部分好比是人的躯体、电气部分相当于人的神经、微机控制部分相当于人的大脑。各部分密切协同，使电梯能可靠地运行。电梯一般由其所依附的建筑物和不同功能的8 个系统组成，分别为：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。电梯的基本要求是：安全可靠、方便舒适。电梯的安全性和可靠性是一个系统工程，由设计、制造、安装、维护各个环节和元器件的可靠性来保证。舒适主要是人的主观感觉，故一般称为舒适感，主要与电梯的速度变化和振动有关[1]。

2 电梯运行时产生共振的原因

2.1 导轨和导靴引起的共振问题

导轨和导靴作为电梯导向系统的组成部分，如果导轨和导靴出现问题，那么很可能会导致电梯在运行中产生共振情况，严重的会影响电梯运行的安全性及稳定性。由导轨与导靴因素对电梯产生共振的影响大致有以下几个方面：

（1）由安装产生的影响，当电梯安装结束后，需要对平衡方向和电梯垂直方向按照承建标准与实际运行需求，进行合理的矫正，以保证电梯运行更加稳定，然而在电梯安装实际过程中，却容易出现忽视矫正的情况，导致出现导轨偏移问题，进而引发电梯共振。

（2）导轨与导靴表面的润滑能力不强，在运行过程中很容易出现表面摩擦现象，使轿厢运行的水平振动明显增大。

（3）磨损。导靴在长期的使用中，由于维护保养不到位、检修不及时，使导靴磨损严重，电梯在运行中阻力增大，电梯运行系统不稳定，从而引发电梯故障，导致电梯运行共振的情况发生。

由此可见，导轨、导靴安装不严谨也是导致电梯运行共振的原因之一。

2.2 曳引机和钢丝绳引起共振原因

电梯运行共振主要是曳引机和钢丝因素导致的，这种成因较多，电梯曳引钢丝绳承受着电梯全部的悬挂重量，并在运转时绕着曳引轮、导向轮或反绳轮单向或交变弯曲，钢丝绳在绳槽中也承受着较高的挤压应力。

（1）曳引机。每一台电梯都对应着一台曳引机，电梯曳引机通常由电动机、制动器、减速箱、机架和曳引轮、盘车手轮等组成。若润滑油注入量不足则会导致曳引机蜗轮和蜗杆磨损严重，进而出现由润滑油不足而引发的运行过程中曳引卡顿，从而造成电梯运行共振。如果没能得到及时处理，严重时会出现电梯骤停或坠落的情况，威胁乘客的生命安全。此外，外力冲击也是导致共振的原因之一。

（2）曳引轮的磨损。曳引轮是直接传动钢丝绳的部件，要承受轿厢、负载、曳引机、对重等运动装置的全部动、静载荷，因此要求其具备强度要求大、韧性好、耐磨损、耐冲击的特性。

电梯在运行中，钢丝绳与绳槽相互作用引起绳槽的磨损是正常的，但若磨损过快，尤其是各绳槽不均匀磨损时，不但会影响曳引轮的寿命，还会造成电梯运行的不平稳。造成磨损的因素很多，在曳引轮方面主要有材质及其物理性能，尤其是轮槽材质的均匀性、槽面硬度的差异以及节圆半径不一和轮槽形状偏差。在载荷方面主要是载荷过大造成钢丝绳张力过大，曳引轮两侧钢丝绳的张力差过大和各钢丝绳之间的张力偏差等。

在材质正常时，钢丝绳对曳引轮的径向力也就是绳在槽内的比压与绳槽的磨损几乎成正比。比压是由钢丝绳的张力形成的，所以各钢丝绳的张力不一，使各槽的比压不同，就会造成不均匀的磨损。另外各槽的节圆直径不同，使各钢丝绳的曳引速度也不相同，运行时部分钢丝绳在槽中产生滑动，使绳槽的磨损加剧。所以电梯安装后钢丝绳的张力必须认真调节，各绳的张力差要严格控制，而且曳引轮各槽节径的相对误差一般应不大于0.10 mm[2]。

（3）曳引钢丝绳受力情况。在对电梯轿厢的提升过程中，如果存在一方受力不均的情况，就会导致向一方偏离，出现失衡情况，造成曳引钢丝在受力处出现磨损现象，进而导致电梯在运行过程中产生共振。

（4）曳引钢丝绳材质。曳引钢丝绳应有较高的强度、挠性和耐磨性。若选用的曳引钢丝绳材质是较硬的绳索，其整体柔韧性不够，在电梯运行的时候，自身无法完成减压动作，电梯在运行中就会出现运行振动。

2.3 对重与补偿装置引起的共振

（1）对重装置。对重装置是曳引驱动不可缺少的部分，它还平衡轿厢的重量和部分载荷重量，减少了曳引机功率损耗。对重装置位于井道内，通过曳引绳经曳引轮与轿厢连接。在电梯运行过程中，对重装置通过对重导靴在对重导轨上滑行，起到平衡作用。若对重装置导靴出现磨损严重或安装不牢，在运行过程中同样会带动轿厢产生共振。

（2）补偿装置。电梯在运行时，轿厢侧和对重侧的钢丝绳及轿厢下随行电缆的长度不断变化。

为减少电梯运行中由钢丝绳和随行电缆长度变化造成的曳引轮两侧的张力差，提高曳引质量，可以采用补偿装置来补偿上述的张力变化。补偿装置的形式有：补偿链、补偿绳、补偿缆。

补偿链：为了减少运行时链节之间摩擦和碰撞产生的噪声，常在铁链中穿上旗绳麻绳或聚乙烯护套，没有导向轮，常用于速度低于1.6 m/s 的电梯。

补偿绳：以钢丝绳为主，底坑设有导向装置，运行平稳，适用于1.5 m/s 以上的电梯；当V＞2.5 m/s，为了防止平衡绳在电梯运行中的漂移，电梯井道中需设置张紧装置；当V＞3.5 m/s 时，平衡绳或张紧装置中需配置防跳装置。

补偿缆：近年发展起来的新型的、高密度的补偿装置，补偿缆的中间有钢制成的环链，填塞物为金属颗粒与聚氯乙烯的混合物，形成圆形保护层，链套采用具有防火、防氧化的聚氯乙烯套，运行噪音小，适用于各类中、高速电梯。

2.4 轿厢引起共振

轿厢是电梯用以承载和运送人员和物资的箱型空间，是电梯运行中的重要部分。对于电梯轿厢的设置，一是在电梯安装过程中出现受力不均，导致轿厢重力偏移，使曳引驱动受到阻力，从而在运行过程中形成运行共振问题；二是轿厢材质不达标，在电梯运行中使轿厢受力导致变形，进而导致运行共振问题发生；三是电梯轿厢在使用过程中维修保养不到位也会引发电梯运行的问题发生。

3 电梯检测中电梯运行共振解决措施

3.1 重视电梯安装的过程细节

电梯安装人员在对电梯进行安装的时候，必须要充分意识到电梯安装细节的重要性，抓好每一个安装细节，确保每一个细节都能够符合相关标准要求，进而保障电梯安装质量，防止电梯在运行过程中出现严重的共振问题，使人们乘坐电梯时的安全性及舒适性得到有效提高。例如：在对导轨、导靴进行安装的时候，必须要保证其平衡性以及垂直性能够满足安装规范要求，并提高其润滑能力；在对曳引机进行安装的时候，需要对安装高低进行详细的测量与确定，不可盲目地进行安装，从而使其曳引作用得到更加充分发挥；在对轿厢进行安装时，严格测量，提高轿厢安装的紧密性与密封性，从而防止电梯在运行过程中出现运行振动问题，进而保障电梯的使用安全。

3.2 加强对电梯的维护和保养

电梯在长期使用过程中，会出现零部件磨损、老化和松动等问题，所以维保单位定期对电梯进行维护和保养至关重要。通过完善电梯维护保养制度，对电梯进行定期自行检测工作，能够详细掌握电梯各个零部件的运行状态；对磨损的零部件，根据其磨损程度来确定是进行维修还是更换；定期添加润滑油，使零部件的运行表面保持润滑，减少摩擦损耗。定期检查零部件之间的距离，并按规范要求对其进行调整。检查防机械共振装置的运行性能，保证其能够正常运行。做好电梯的维护和保养工作是减少电梯共振的重要措施[3]。

3.3 提高使用单位的重视程度

电梯的安全运行，需要多方配合与维系，作为承担特种设备安全管理主体责任的使用单位，一定要重视安全管理制度，加强人员操作培训。根据《中华人民共和国特种设备安全法》规定，特种设备使用单位应当建立岗位责任、隐患治理、应急救援等安全管理制度，制定操作规程，保证特种设备安全运行；对其使用的特种设备进行经常性维护保养和定期自行检查，并作出记录。对其使用的特种设备的安全附件、安全保护装置进行定期校验、检修，并作出记录。建立特种设备安全技术档案[4]。

3.4 具体故障的解决措施

（1）针对导轨与导靴的解决措施。首先，严格按照电梯导轨与导靴安装规范要求施工，对电梯安装过程进行严格把控，完成安装工作后，需要进行放样测量，根据标准进行电梯导轨的支架膨胀螺栓孔的操作内容，保证支架孔固定的质量，保证其安装精度的在规定的范围之内，同时更要保证其导轨间的接口台阶的安装质量；对导轨与导靴之间的缝隙把控到位，防止因间隙过大而引起运行振动。其次，在电梯的定期检验过程中，根据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》，在电梯定期检验过程中，对导轨采用目测或者测量相关数据的方法，把好电梯使用中的检验质量关。导轨需要满足以下几个条件：

一是，每根导轨应当至少有2 个导轨支架，其间距一般不大于2.50 m（如果间距大于2.50 m 应当有计算依据），安装于井道上、下端部的非标准长度导轨的支架数量应当满足设计要求；

二是，导轨支架应当安装牢固，焊接支架的寒风满足设计要求，锚栓（如膨胀螺栓）固定只能在井道壁的混凝土构件上使用；

三是，每列导轨工作面每5 m 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1.2 mm，不设安全钳的T 型对重导轨不大于2.0 mm；

四是，两列导轨顶面的距离偏差，轿厢导轨为0 ～+2 mm，对重导轨为0 ～ +3 mm。最后，在使用过程中及时调整导靴与导轨的间距，减少导靴的磨损；对导靴上安装的油盒及时注入足够的润滑油，降低靴衬和导轨之间的摩擦力；及时更换滚动导靴有表面剥落的滚轮，从而降低轿厢运行的振动情况[5]。

（2）针对曳引机和钢丝绳的解决措施。对于曳引机，在支撑钢梁与曳引机底座设置减震橡胶，利用永磁同步曳引机降低噪音和振动，提高电梯的运行质量；在定期检验时，注意曳引机内部构件的质量和润滑程度，确保曳引机的正常使用；确保曳引机的质量过关，将曳引机的故障降到最低，以减少电梯运行振动问题的发生。

对于钢丝绳，首先选用合适、质量符合标准的材质；其次，维保人员在日常巡检中严格检查，及时更换因各种应力、摩擦和腐蚀等原因导致钢丝绳断丝或磨损；在曳引钢丝绳的安装过程中，注意钢丝绳和轿厢、对重或机房的固定结构连接情况，通过插入开口销防止楔块松动、脱落，起到固定作用，有效保证了钢丝绳在整个受力中的平衡性，缓解了钢丝绳的抖动状况，为轿厢的平稳运行起到保障作用。

（3）针对轿厢故障的措施。在设计环节中，要根据电梯的载荷要求科学规划轿厢的尺寸、规格及承重量，采用符合GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》要求的材质。轿厢体是形成轿厢空间的封闭围壁，除必要的出入口和通风孔外不再有其他开口，轿厢体由不易燃和不产生有害气体和烟雾的材料制成。通过在轿厢底部安装平衡铁，保证轿厢受力的均衡性和正常运转，降低发生危险事故情况。在安装环节内，要严格按照安装标准要求开展作业，确保轿厢安装质量，提高与其他结构的衔接性，避免使用不合格零件而影响安装效果。