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                电梯曳引钢丝绳断丝断股与跳槽的原因分析及预

                作者: admin 编辑: admin 来源:admin 发布日期:2022-09-13 11:12
                信息摘要:
                近期,某住宅小区一栋楼2号电梯发生一起电梯困人事件,时间是晚上10点多。经勘验,2号电梯制造日期为2015年3月1日,额定载重量为1000kg,层/站/门数为35/35/35,额定速度为2.50m/s。该电
                近期,某住宅小区一栋楼2号电梯发生一起电梯困人事件,时间是晚上10点多。经勘验,2号电梯制造日期为2015年3月1日,额定载重量为1000kg,层/站/门数为35/35/35,额定速度为2.50m/s。该电梯曳引钢丝绳发生断股(见图1),由于缺少电气保护装置无法使电梯立即停止,电梯仍然处于运行状态,致使钢丝绳防跳槽挡板受钢丝绳的冲击发生变形,钢丝绳陆续跳槽(见图2),最后滑入曳引轮与侧板之间导致旋转编码器挤压变形(见图3),同时轿顶和对重反绳轮卡死。所幸该栋楼楼层间距不大,且轿厢即将平层,没有影响救援工作。此次事件充分说明,在缺乏电气保护装置的情况下,一旦电梯曳引钢丝绳跳槽后继续运行,很大概率会对设备造成二次破坏(如本次事件中的编码器),不仅增加了后期电梯的维修成本、维修周期,也造成特殊状态下的电梯救援工作难以开展。

                1国家标准对曳引钢丝绳防跳装置的规定
                GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定,机房内的曳引轮、滑轮、链轮、限速器,并道内的曳引轮、滑轮、链轮、限速器及其张紧轮、补偿绳张紧轮,轿厢上的滑轮、链轮等形成传动的旋转部件,均应当设置防护装置,以避免:(1)人身伤害;(2)钢丝绳或链条因松弛而脱离绳槽或链轮;(3)异物进入绳与绳槽或链与链轮之间。很显然,国家标准中并没有强制要求必须设置电气保护装置来防止钢丝绳脱离绳槽,也没有对该机械防护装置的结构形式和强度进行规定,因此大部分制造商在电梯出厂时仅配置了单薄的曳引轮防护罩或采用钢丝绳防跳挡杆或挡板(如图4、图5所示),加上这种防跳槽挡杆或挡板与曳引轮顶面之间的间距也没有定性的数据要求,导致在现场实施检验时,检验人员很难判定该装置是否符合要求。


                2曳引钢丝绳短期运行后出现断丝断股的原因
                曳引钢丝绳是电梯的载重部件,承载着电梯轿厢的所有重量,所以其必须具备可靠的安全性能。国家标准中明确规定,悬挂钢丝的抗拉强度为:(1)对于单强度钢丝绳,宜为1570MPa或1770MPa;(2)对于双强度钢丝绳,外层钢丝宜为1370MPa,内层钢丝宜为1770MPa。如果钢丝绳出厂质量本身就有问题,或者规格型号选择不符合要求,必然导致其抗拉强度和韧性达不到电梯使用要求,使用不久就会疲劳过度导致断丝断股。此外,对于高层建筑而言,钢丝绳较长,如果在电梯安装过程中,放绳方式不合理,有可能造成钢丝绳扭结,破坏钢丝绳的原本结构:同时,若安装工人操作不规范,也会导致钢丝绳受挤压、撞击或弯折产生机械损伤。这些都是钢丝绳短期运行后发生断丝断股的重要原因。

                3曳引钢丝绳跳槽的原因
                3.1曳引钢丝绳断股,导致钢丝绳张力不均,偏差过大
                钢丝绳断丝断股后,首先张力发生变化,如果电梯继续运行,断裂处可能出现绞绳,绞绳在经过曳引轮时,就会出现抖动现象。尤其是对于高层建筑,电梯多采用2:1或4:1的绕绳方式,曳引钢丝绳的线速度实际上是轿厢速度的2倍或4倍,在轿厢减速或急停时,由于钢丝绳速度惯性大,张力一旦有过大的偏差就很可能导致钢丝绳跳出绳槽。
                3.2旋转保护装置不能有效地防止曳引钢丝绳跳槽(1)机械保护装置强度不足。正如上文所述,国家标准中并没有对曳引轮旋转防护装置的机械强度和结构形式作明确要求,导致很多制造商出厂时配置的保护装置因强度不足无法起到保护作用。如图6所示,这种单薄的金属板以及直径太小的挡杆装置完全承受不了钢丝绳跳槽时的动能冲击,仅仅能起到防止异物卷入的作用,实际上并不符合检验规则的(2)防脱槽挡杆装置与曳引轮顶面间距过大。很多制造厂家都要求此间距不超过曳引钢丝绳直径的0.5倍,而在实际的检验中经常发现,现场并没有按照行业标准或厂家标准去安装和调整。例如图7中该间距明显已经严重超标。所以对于那些单一的采用防跳挡杆或挡板的形式来保护钢丝绳跳糖的电梯,一旦该挡杆或挡板与曳引轮顶面间距过大,钢丝绳则完全失去防护。

                3.3维保工作不到位
                (1)钢丝绳张力不均是电梯曳引钢丝绳不正常磨损的重要诱因。电梯随着使用年领的增长,钢丝绳会逐渐发生结构性伸长,而每根钢丝绳的伸长情况很可能不一致,必然导致钢丝绳张力不均。维保过程中如果缺乏对钢丝绳张力的检测和及时调整,会导致钢丝绳张力偏差越来越大,最后因过分松弛而跳槽。
                (2)电梯本身是靠钢丝绳的摩擦力来传动的,所以钢丝绳的磨损就必然存在。而电梯使用一定时间后,曳引钢丝绳会出现缺油现象,一旦缺油,钢丝绳不仅容易生锈,而且与绳轮槽之间的摩擦也会加剧,从而加速钢丝绳的磨损。平时维保时若没有定期给钢丝绳注油或清理油污结块,也会加剧钢丝绳的不正常磨损,导致发生断丝断股。
                (3)由于电梯曳引钢丝绳长度长,维保人员定期保养时往往不会全程观察钢丝绳情况,大多是通过观察机房曳引机下方地面是否有钢丝屑来判断钢丝绳断丝与否,这种方法实际上并不不可靠。

                4钢丝绳断丝断股以及跳槽的预防措施
                (1)应注意安装前钢丝绳的检查。通过比对质量证明书和型式试验证书,必要时可做相应的试验核定钢丝绳的结构、直径、不圆度、锌层质量、载荷限定值、最小破断拉力、抗拉强度、扭转试验结果、弯曲试验结果、绳芯润滑剂含量等,确定钢丝绳符合GB/T
                8903-2018《电梯用钢丝绳》的规定。
                (2)安装过程中应采用科学的、可靠的放绳方式,避免钢丝绳因操作不当,造成局部的机械损伤,影响使用寿命。采用轮轴式放绳方式时,安装过程中需要特别注意防止钢丝绳过度旋转。反向旋转过度会导致钢丝绳松弛,结构破坏,局部捻距变大,甚至造成绳芯受力断裂正向旋转过度则会导致钢丝绳扭曲变形,过早出现断丝。
                (3)采用可靠的、高强度的机械保护装置,严格按照行业标准或厂家标准调节保护装置与曳引轮顶面之间的距离,避免钢丝绳因断股后造成钢丝绳脱离绳槽。
                (4)维保过程中必须经常测量钢丝绳的张力,如发现钢丝绳张力差超过5%,应及时进行调整,确保各绳之间张力均匀,避免钢丝绳因松弛出现打滑现象,规避钢丝绳断丝断股的风险。
                (5)维保人员应及时清理钢丝绳表面和曳引轮轮缘
                上的油垢,减少钢丝绳的不正常磨损;定期对钢丝绳表面进行涂油保养,增加钢丝绳的摩擦力和防锈性,避免钢丝绳因锈蚀而断丝断股。

                5曳引钢丝绳防跳槽电气保护装置的探讨
                由对此次事件的分析可知,采用单一的机械保护装置来防止曳引钢丝绳跳槽具有一定的局限性,尤其是在钢丝绳跳槽后,如果电梯继续运行,不仅会对其他部件(如编码器、主机轴承、曳引轮以及轿顶防护装置等)造成损坏,还会引起轿厢剧烈抖动,导致乘客恐慌,威胁乘客的人身安全。所以加装电气保护装置就显得非常必要,这样能够在第一时间使电梯停止运行,避免其他安全隐患的发生。
                近两年来,在现场检验中也发现越来越多的电梯公司在曳引轮旁靠近钢丝绳的地方增设了一个电气保护开关,并将其串联在安全回路中,大部分采用的形式如图8所示。其原理:(1)钢丝绳因某种原因发生断股,通过断股的钢丝触发电气开关使电梯第一时间停止运行;(2)如发生钢丝绳跳槽,跳槽的钢丝绳必然会有不正常的抖动现象,也会大概率触发到该电气开关,使电梯停止运行。显然采用这种保护装置既节约了成本又起到了保护作用,得到了很多电梯使用方的认可。但是,经过长期的现场检验,也不难发现这种方式存在的弊端,例如开关的触发装置与钢丝绳之间的间距问题。如果间距过小容易发生误动作,尤其是高速电梯。正常运行时,垂直部分的钢丝绳本身会有不同程度的抖动,再加上使用年龄比较长的钢丝绳本身由于拉伸会发生不同程度的松弛,抖动会更加明显,频发的误动作反而增加了电梯的故障率。如果间距调太大,又会无法动作,失去保护意义。这说明,这种结构形式的电气保护装置虽然能解决钢丝绳断丝断股或跳槽后造成的二次安全隐患,但如果安装不到位会造成误动作,从而增加电梯困人事件的发生。所以,这种结构形式的电气保护装置还需要进一步的优化。另外,加装类似的电气保护装置时还应根据安全回路电流大小合理地进行电气配线,同时还要将该装置可靠地接地。
                笔者认为,加装曳引钢丝绳防跳槽电气保护装置能有效地防止钢丝绳跳槽后电梯继续运行造成的设备二次损坏和人员伤亡事故,但是其具体的结构和形式还需要进一步完善。在后续的电梯标准和检验规则进行修改时,应充分考虑加装此类电气保护装置的重要性,并对该装置提出完善的要求以及检验方法。

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