基于測試電梯轎廂運行做功量動態(tài)參數(shù)的分析

■文/滕逸飛 王 浩 高 炯

梁俊平 趙雄翔 周朋飛

如今，高層樓體建設(shè)規(guī)模已經(jīng)成為一個城市建設(shè)發(fā)展程度的標(biāo)志，在我國在用的電梯中，有一部分電梯使用年限已經(jīng)超過15年，甚至20年，這些老舊電梯在技術(shù)上已經(jīng)落后，其安全性、節(jié)能性都與新裝電梯存在較大差距。近年來，老舊電梯事故頻發(fā)，老舊電梯的使用管理、維修保養(yǎng)、檢驗工作問題已成為我國特種設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的熱點話題。

相同品牌新舊電梯數(shù)據(jù)調(diào)研、對比數(shù)據(jù)

選取某品牌1995年、2000年、2005年、2010年制造安裝的4臺電梯進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研數(shù)據(jù)（見表1）。在表1中，電梯用電量試驗條件為：首層到頂層空載持續(xù)運行1h；呼梯等待時間試驗條件為:人在1樓外呼在3樓的電梯以額定速度1.0m/s運行至1樓的時間；維保費用的數(shù)據(jù)從電梯維修保養(yǎng)合同中獲得；故障次數(shù)從維修保養(yǎng)記錄中查閱。

通過表1中的數(shù)據(jù)得知，老舊電梯在使用過程中相比新裝電梯存在4方面問題（相對于新電梯比對）。一是能耗高，不符合國家特種設(shè)備節(jié)能理念。二是由于當(dāng)時電梯技術(shù)不成熟，控制系統(tǒng)響應(yīng)慢，影響乘梯效率。三是老舊電梯維修保養(yǎng)費用比新裝電梯高。同一臺電梯，一年周期內(nèi)投入維修保養(yǎng)費用同比增加。四是故障頻繁，維修保養(yǎng)次數(shù)增加，存在安全事故隱患（例如：困人、溜梯等）。

從2014年1月1日起施行的《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》第三條規(guī)定：特種設(shè)備安全工作應(yīng)當(dāng)堅持安全第一、預(yù)防為主、節(jié)能環(huán)保、綜合治理的原則。由此可見，國家要求特種設(shè)備制造不斷向節(jié)能化、安全化的方向發(fā)展，因而需要對老舊電梯安全與節(jié)能問題展開研究。參照機動車輛，引入測試電梯運行做功量動態(tài)參數(shù)的研究（從使用開始）是制定老舊電梯更換磨損部件、電梯報廢標(biāo)準(zhǔn)的參考依據(jù)之一。這樣可有效地避免老舊電梯在使用管理、維修保養(yǎng)中發(fā)生的耗能、安全方面的問題。

測試電梯運行做功量動態(tài)參數(shù)的意義

一是啟用不同等級的使用管理、維護(hù)保養(yǎng)、檢驗電梯工作等級方案：W=M*L W:電梯做功量 M:轎廂的重量（轎廂自重加載重）L:電梯運行的距離。

可以采用微積分的方法來計算一臺電梯的年周期做功量，電梯是靠鋼絲繩與曳引輪的摩擦力實現(xiàn)曳引提升轎廂的，鋼絲繩、曳引輪隨著電梯運行做功量的增加磨損程度也增加。在同等比壓、張力、曳引輪槽型條件下，當(dāng)電梯運行做功量達(dá)到一定程度時，一些磨損部件因磨損超標(biāo)需要更換（小修），這時記錄測試的運行做功量參數(shù)值為W1。隨著電梯運行做功量繼續(xù)增加，電梯故障率增加，需要大修改造，一年周期內(nèi)維修次數(shù)增加，維修成本增加，這時記錄測試的運行做功量參數(shù)值為W2。長久使用，大修、改造的投入費用增加，無大修改造價值時記錄測試的運行做功量參數(shù)值為W3（不同電梯存在的誤差因素有比壓、張力、曳引輪槽型，因此每臺電梯的小修、大修、報廢做功界限參數(shù)值是不一樣的，可以參照機動車更換磨損部件依據(jù)運行里程量的方法）。

隨之引入電梯管理、維護(hù)保養(yǎng)、檢驗等級的概念：隨著電梯運行做功量的增加，對電梯采取相應(yīng)不同程度的使用管理、維護(hù)保養(yǎng)、檢驗工作措施及預(yù)警等級。在不同的電梯運行做功量階段，電梯專業(yè)人員啟用不同等級的使用管理、維護(hù)保養(yǎng)、檢驗電梯工作方案。

二是作為實時監(jiān)測、衡量電梯一年周期內(nèi)使用頻率的精確參數(shù)。

電梯使用場合按運行做功量的多少可以區(qū)分為3類：高頻率使用場合（例如：火車站、商場、醫(yī)院等）、中頻率使用場合（例如：酒店、賓館、寫字樓等）、低頻率使用場合（例如單位辦公樓、住宅樓等）。通過1年周期內(nèi)不同場合電梯的運行做功量參數(shù)的測試可以得出高、中、低頻率使用場合的數(shù)據(jù)界限結(jié)論。例如：在1個地區(qū)內(nèi)抽樣不同使用頻率場合、不同使用次數(shù)的n臺電梯進(jìn)行試驗（分別取高頻率使用場合的電梯、中頻率使用場合電梯、低頻率使用場合電梯各n/3臺），按照高、中、低的順序記錄1年周期內(nèi)3種場合的n臺電梯運行做功量W1、W2……Wn，分別計算出一年周期3種使用頻率的運行做功平均量。

高頻率使用場合運行做功平均量Wg=（W1+W2+……Wn/3）/(n/3)；

中頻率使用場合做功平均量Wz=(Wn/3+1+Wn/3+2……W2n/3）/(n/3)；

低頻率使用場合做功平均量Wd=（W2n/3+1+W2n/3+2……Wn）/( n/3)。

通過Wg、Wz、Wd區(qū)間段進(jìn)一步計算劃分高、中、低頻率使用場合的數(shù)據(jù)界限。設(shè)：Wj1=(Wg+Wz)/2，Wj2=(Wz+Wd)/2。可根據(jù)這兩個數(shù)據(jù)的界限值劃分高、中、低頻率使用場合的數(shù)據(jù)界限。例如：隨機抽樣某個使用場合的某臺電梯，記錄一年內(nèi)的電梯運行做功量為Ws。

當(dāng)Ws≥Wj1時，這臺電梯為高頻率使用場合電梯；

當(dāng)Wj1>Ws≥Wj2 時，這臺電梯為中頻率使用場合電梯；

當(dāng)Ws﹤Wj2時，這臺電梯為低頻率使用場合電梯。

測試電梯運行做功量動態(tài)參數(shù)是實時監(jiān)測、衡量電梯1年周期內(nèi)使用頻率的精確參數(shù)，為電梯專業(yè)人員精確地掌握和研究、掌握電梯運行量動態(tài)參數(shù)提供參考依據(jù)。

三是測試電梯運行量精確程度較高的動態(tài)參數(shù)。

表2是同等曳引輪材質(zhì)、槽型、比壓以及鋼絲繩張力條件下不同頻率使用場合的兩臺曳引式電梯的調(diào)研。

同樣條件下，高頻率使用場合更換曳引輪、鋼絲繩是10年，中頻率使用場合是15年。兩臺同等曳引輪槽型、材質(zhì)、比壓、鋼絲繩張力條件下運行到一定的做功量就達(dá)到曳引輪磨損超標(biāo)，由此推斷出，兩臺同樣條件下的電梯的每年運行做功量不同。

目前，測試電梯運行量的參數(shù)有使用年限、運行次數(shù)、運行時間、運行里程。有些品牌、有些型號的電梯控制柜中配有電梯專用計數(shù)器與計時器測試電梯運行量。舉例：一年周期內(nèi)任意2臺不同場合的電梯，運行次數(shù)不同，運行次數(shù)多的磨損多，越接近更換磨損部件的程度。（證明測試電梯運行次數(shù)精確度大于使用年限）。

一年周期內(nèi)運行次數(shù)相同的2臺電梯運行時間不同，運行時間多的磨損多，越接近更換磨損部件的程度。（證明測試你電梯運行時間精確度大于運行次數(shù)）。

一年周期內(nèi)運行時間相同的2臺電梯因速度不同運行里程不同，運行里程量多的磨損多，越接近更換磨損部件的程度。（證明測試電梯運行里程量精確度大于運行時間）。

一年周期內(nèi)運行里程相同的2臺電梯，因轎廂平均載重量不同所以做功量不同,運行做功量多的磨損多，越接近更換磨損部件的程度（證明測試電梯運行做功量精確度大于運行里程）。

通過以上分析，對于部分磨損部件來說(例如曳引輪、鋼絲繩、導(dǎo)靴襯、扶手帶摩擦輪)電梯運行量參數(shù)由粗略到精確的排列依次是使用年限、運行次數(shù)、運行時間、運行里程、運行做功量。電梯運行做功量是測試電梯運行量精確程度較高的動態(tài)參數(shù)。

四是為制訂電梯更換磨損部件、電梯報廢標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

機動車更換部件及報廢標(biāo)準(zhǔn)的制訂依據(jù)是行駛里程量。如表3。電梯與機動車類似，是隨著運行做功量增加部件不斷磨損的交通設(shè)備。

機動車輛的一些部件在機動車運行到一定里程量后，需要更換，以達(dá)到安全運行的要求，再運行到一定里程量時執(zhí)行報廢程序。依此類推，電梯運行到一定做功量時，更換電梯磨損部件后也可以滿足安全運行的要求，運行到測試研究出的某個特定做功量后可執(zhí)行報廢程序。例如曳引輪、鋼絲繩、導(dǎo)靴襯、梳齒板、扶手帶摩擦輪等。這些易磨損部件更換的必要程度與電梯的運行做功量參數(shù)呈正比例關(guān)系（見圖1）。汽車部件更換周期、機動車強制報廢標(biāo)準(zhǔn)為制訂更換電梯磨損部件、電梯報廢標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)參考依據(jù)。

以電梯導(dǎo)靴襯為例，一臺電梯導(dǎo)靴襯運行到磨損超標(biāo)的程度所對應(yīng)的運行做功量為X1,一臺電梯導(dǎo)靴襯運行到報廢的程度所對應(yīng)的運行做功量為X2，X1、X2就是要研究測試的值。

結(jié) 論

通過以上科學(xué)論證、分析，測試電梯運行做功量動態(tài)參數(shù)具有以下意義：

一是測試電梯運行做功量有效地避免了老舊電梯在使用管理、維修保養(yǎng)中可能發(fā)生的耗能、安全方面的問題。

二是測試電梯運行做功量的研究和實施工作可以推動電梯專業(yè)人員工作等級方案的啟用、推廣，為電梯使用管理、維護(hù)保養(yǎng)、檢驗工作向?qū)哟位?、精?zhǔn)化、科學(xué)化的目標(biāo)發(fā)展提供依據(jù)。

三是測試電梯運行做功量是實時監(jiān)測、衡量電梯一年周期內(nèi)使用頻率的精確參數(shù)，為電梯專業(yè)人員精確地掌握和研究電梯運行量動態(tài)參數(shù)提供參考依據(jù)。

四是電梯運行量參數(shù)由粗略到精確的排列依次是使用年限、運行次數(shù)、運行時間、運行里程、運行做功量。電梯運行做功量是測試電梯運行量精確程度較高的動態(tài)參數(shù)。

五是測試電梯運行做功量是更換磨損部件的精確參考數(shù)據(jù)，為制訂電梯更換磨損部件、電梯報廢標(biāo)準(zhǔn)提供一個科學(xué)依據(jù)。

（作者單位：內(nèi)蒙古特種設(shè)備檢測院）