电梯检验技术及安全的方法论简述

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霜法纪
7 years ago
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1 电梯安全检验的技术进展与趋势简述李剑 ( 河北省特种设备监督检验院石家庄 ) 摘要 : 电梯检验包括机房井道轿厢层站底坑整机功能检验整机性能试验等项目, 对这一系列项目进行安全检验, 是电梯定期检验的重要工作, 它包括有目视检测导轨无损检测曳引钢丝绳漏磁检测等, 每个检测技术的针对项目和检测工具与方法各异关键词 : 电梯安全检验 ; 导轨 ; 曳引钢丝绳 ; 功能试验 ; 智能化中图分类号 :TU857 文献标识码 :A 0 前言电梯安全问题已成重大民生问题, 电梯及电梯安全检验技术对控制和预防电梯发生安全问题的重要作用越来越突出以河北省为样本, 目前河北省在册电梯数目超过 10 万部, 仅 2013 年新增近 2 万部, 这一统计数字较 2009 年时增加了 7 万部, 其中住宅电梯占总电梯数的 90% 以上另据河北省质监部门统计, 住宅电梯位居特种设备投诉举报之首, 且逐年上升科学的电梯安全检验技术, 能够帮助及时排查发现电梯运行中存在的隐患和被忽略的质量缺陷, 从而及时解决问题, 避免酿成重大安全事故 1 电梯安全检验技术进展按照电梯监督检验和定期检验规则自动扶梯与自动人行道和电梯监督检验和定期检验规则曳引与强制驱动电梯, 现场检验在所有的模块中, 占用的时间最长, 工作最复杂电梯检验包括机房井道轿厢层站底坑整机功能检验整机性能试验等项目, 对这一系列项目进行安全检验, 是定期检验的主要工作, 它包括有目视检测导轨无损检测曳引钢丝绳漏磁检测等, 每个检测技术的针对项目和检测工具与方法的技术进展各异 1.1 目视检测技术目视检测用于电梯外观检测和前期检测它通过搭配游标卡尺钢直尺卷尺等常用专用工具手动检查和测试电梯各相关设施及零部件的有效性和功能可靠性及各种尺寸的达标性该技术是基于检验人员的电梯型号结构及运行原理等专业知识, 通过耳听目测手触等一系列感性手段进行检测该方法一般需参照有关标准数据, 且一般劳动强度大, 漏检率高, 所以多数仅使用于电梯检测校准期 1.2 导轨无损检测技术导轨多为 T 字形, 分实心导轨对重空心导轨和扶梯导轨三种它安装在电梯井道中或楼层之间, 保证轿厢和对重沿其作上下运动, 为电梯轿厢对重装置或梯级提供导向直线度和扭曲度是导轨的两大核心要素, 它们确保了电梯的安全性和舒适度, 是导轨检测重点传统的导轨检测方法为线锤法, 虽然使用的测量工具简单, 但测量数据直观, 缺点是基准难以固定误差大数据记录繁琐工作效率低约上世纪 70 年代, 诞生了电梯导轨检测激光垂准仪, 其原理只是用激光代替传统吊线, 但仍需人工检测和记录数据近年, 常使用激光垂准技术和图像识别处理相结合的原理, 采用 CCD 摄像模块作为激光光斑接收器, 经 PC 机进行光斑位移数据处理此方法测速较快, 精度也得到了相应提高, 但激光发射器

2 和光斑接收器件分离, 还需要对激光垂准校直, 仍然存在费时费力检测器件分散等缺点随着电梯的不断升高, 导轨的高精度高速度发展, 糅合激光器光学准直系统自动补偿系统供电系统及相关专用机械为一体的垂直度自动监测仪越来越受青睐, 它与数显光靶等配合应用, 小巧便捷, 使用方便近两年, 更有刘旭戴士杰等人撰文研究电梯导轨垂直度检测机器人机构设计, 利用前后顶磁轮导向轮压紧轮倾角传感器位移传感器驱动装置和控制等系统, 设计出自动检测机器人它基于倾角的检测原理, 新颖别致, 摒弃了传统检测法, 同时将检测装置和信号采集集成在同一机构, 大大提高了检测效率和精确性 1.3 曳引钢丝绳无损检测技术钢丝绳受静应力动应力弯曲应力接触应力编捻应力等作用易造成静载安全系数挠性磨损性等安全性能的降低, 因此需定期检查钢丝绳检测通常采用观察法摸查法无损探伤法等方法观察法指在电梯检修慢速行使状态下, 检查人员在轿顶对曳引钢丝绳的整体及局部状态进行检查, 一般可用于扭结弯折畸变等情况 ; 摸查法指在电梯检修慢速行使状态下, 检查人员在轿顶用手 ( 带手套 ) 握紧对重侧曳引钢丝绳通过手的触觉, 感觉钢丝绳是否存在变形扭结弯折断丝直径变化等情况, 以及了解钢丝绳的整体含油量是否充足, 用此方法可以大致掌握整条钢丝绳的质量状态上述两种方法虽配合以放大镜卡尺等工具, 但多难免因精度不高出现错判所以利用钢丝绳探测仪的无损探伤法更为关键钢丝绳探测仪自百年前在南非诞生后, 经历了技术的不断革新, 主要分磁检测技术和非磁检测技术两类, 其中声学检测射线检测机械检测涡流检测超声波检测振动检测等非磁检测因易受干扰结果难记录设备费用高局限性大而未能普及发展, 电磁检测技术成为钢丝绳检测的核心技术从早期的 LF 检测到上世纪 80 年代的 LMA 检测, 再到之后的 LF 和 LMA 双功能检测, 电磁检测发展迅猛目前, 我国市场该设备主要有国产的 TCK MTC KST, 美国产的 LMA, 俄罗斯产的 IN TROS 等但是, 电磁无损检测仪还需进一步改造传感器, 适应无机房电梯的狭小空间, 解决抗干扰性差人工选择设定参数等问题, 并向检测钢丝绳金属截面积损失钢丝绳强度评估寿命预判等方向发展 1.4 功能试验中的无损检测技术姚泽华沈功田在电梯无损检测技术一文中指出 : 功能试验是检验电梯各种功能和安全装置的可靠性, 多是带载荷和超载荷的试验电梯功能测试是按照需求编写出来的测试用例, 输入数据在预期结果和实际结果之间进行评测, 进而提出等价类划分边界值分析错误推测因果图和综合策略等, 从而使产品达到用户使用的要求各类无损检测技术在不同的功能实验中都极有帮助上述一文中同样总结出有电梯平衡系数测试电梯速度测试与电梯起制动加速度和振动加速度测试电梯噪声测试等几方面无损功能试验检测电梯平衡系数试验无损检测平衡系数是曳引式驱动电梯的重要性能指标, 关系到电梯运行性能和曳引电动机输出功率 ( 能耗 ) 大小目前, 检验人员主要通过采取轿厢和对重处于同一水平时的电流 - 负荷曲线图测量平衡系数检测这种动态检验方法未综合考虑曳引轮轿厢侧与对重侧的重量差, 电梯运行中的轿厢导靴对重侧导靴等的摩擦阻力影响, 以及人工标示目测的误差平衡系数检测一般有以下几种测量方法 : 1 直接测量法, 直接测量电梯轿厢总重 P 和对重总重量 W, 然后计算得出平衡系数 K=(W P)/QR 这种方法虽然直接, 但需将轿厢和对重搬至井道外组装, 操作繁琐且极易出现遗漏, 一般不适用 ;2 手动盘车法, 根据预设平衡系数, 往轿厢内装相当定量载荷, 然后手动盘车, 人为感知两侧平衡后, 通过平衡装置测得此时的两侧重量差值 B, 则有 :W=P+M+B, 而又 :W=P+KQR, 由此可得平衡系数 :

3 K= M+B QR 此方法虽较上述方法可信度高过程方便, 但仍然人力作用多, 存在很大误差 ; 3 电流法, 这是国家标准上所推荐的方法, 但也如上文提及存在一定不足其实, 平衡系数的检测关键在于找准轿厢与对重的平衡状态随着科技发展, 平衡状态的检测越来越自动化智能化, 逐渐开始摒弃以往的层高估计法钢丝绳标记法, 诞生出许多非接触式接近开关 ( 接近开关指 : 利用传感器对物体接近的敏感特性来实现通断控制目的 ) 检测, 该类检测包括涡流式接近开关霍尔式接近开关光电开关限位开关等技术, 还可以利用超声波测量距离的原理进行超声波检测等另外, 近年来, 无载测试技术也得到了大量研究安徽省特种设备检测院研发了通过检测曳引轮两侧钢丝绳张力确定平衡系数的方法和检测仪 ; 辽宁石油化工大学研发出轿厢与对重的质量差称量法及便携式电梯平衡系数测试仪, 能一次性完成测试并现场打印输出结果 ; 德国 TUV 公司推出 ADIASYSTEM 电梯检测系统, 利用轿厢侧加力平衡法, 测量结果可通过 USB 电缆直接传输到电脑, 再用专用软件详细分析得出平衡系数 ; 湖南省地方标准 DB43/T 提出曳引驱动电梯平衡系数免载荷检测法, 通过两次不同状态下的张力值 FB 和载荷率 K1 K2 计算平衡系数 :K=(FA/Q+FB/Q)/2g 或 K=(K1+K2)/2 近两年, 温州特检院借鉴湖南特检院科技和 TUV 公司测试方案开发的无载动态平衡系数检测仪, 是如今市场推出最具性价比的仪器, 但也存在无机房电梯安装不便等问题电梯起制动加速度和振动加速度测试电梯运行时垂直 Z 方向水平 X Y 方向的振动, 电梯平稳运行时的速度及电梯的制动距离, 都是表征电梯质量的重要参数电梯起制动振动加速度的测算方法主要是位移微分法, 因为根据加速度是速度的微分, 速度是位移的微分, 只要测出其中一项, 理论上就可求出其余两项目前, 在实践操作中, 有关加速度测算的测试仪相对发展成熟, 市场上产品较多, 总结起来该类仪器主要由传感器数据采集器和计算机等三方面构成传感器经过发展已经进入 3D 版传感器应用时代, 它可以高精准度的测量三个维度方向的相关变量 ; 计算机则直接实现对电梯起制动及振动特性各项参数和图谱 ( 起动加速度 A95 加速度制动减速度 A95 减速度和最大速度振动 A95 值等数条曲线 ) 的测量实时动态显示存储分析和打印随着技术的发展, 数字滤波振动频谱分析功能等得到应用, 零点动态校零技术产生, 有的检测仪还可实现电梯运行过程速度曲线的全程动态显示, 且速度曲线归零电梯噪声检测法 GB/T 电梯技术条件中对乘客电梯噪声的检验内容作了规定电梯噪声包括运行时的机房噪声电梯轿厢噪声电梯开关门噪声和房屋室内关键点噪声电梯噪声值为 : 额定速度不大于 2.5m/s 的电梯, 额定速度运行时机房内平均噪声不大于 80db(A), 额定速度大于 2.5m/s 小于等于 6.0m/s 的电梯, 额定速度运行时机房内平均噪声不大于 85db (A); 额定速度不大于 2.5m/s 的电梯, 运行中轿厢内最大噪声不大于 55db(A), 额定速度大于 2.5m/s 小于等于 6.0m/s 的电梯, 运行中轿厢内最大噪声不大于 60db(A);; 开关门过程最大噪声不大于 65db(a) 依据社会生活环境噪声排放标准及声环境质量标准仪器要求 : 用于环境噪声监测的仪器为积分平均声级计或环境噪声自动监测仪, 即至少要能测量等效连续声级 Leq 值噪声的声压声强声功率等物理参量中, 声压因较易用仪器来度量检测, 而用声压级作为检测噪声的基本物理量声级计按精度可分为精密声级计和普通声级计精密声级计的测量误差约为土 1dB, 普通声级计约为土 3dB; 按用途可分为两类 : 一类用于测量稳态噪声, 一类则用于测量不稳态噪声和脉冲噪声噪声剂量计也是一种积分式声级计, 主要用来测量噪声暴露量积分式声级计是用来测量一段时间内不稳态噪声的等效声级

4 目前国外有丹麦 B&K ( 在实验室作标准仪器使 ),B&K ( 在实验室作精密测量用 ),B&K2219( 现场测量的通用仪器 ) 我国自主研发的与丹麦用途相对用的仪器有 NF 系列 ND 系列及 SJ 系列等产品, 还有台湾地区研发生产的 TES 系列产品近年来, 声级计还可以外接滤波器和记录仪, 对噪声做频谱分析 1.5 电梯综合性能检测法随着科技的发展, 多功能一体化的便携式综合性能检测装置得到发展它充分利用现代化的信息网络技术和高科技硬件技术, 通过多种电子传感组合设备, 高效的数据采集方式和强大的数据分析软件, 对电梯进行综合性检测现在,EVA 系统和 LiftPC 系统是这方面技术的典型代表 EVA-625 系统的宽带响应可诊断电梯和扶梯系统的机械和控制元件, 使有缺陷和已磨损的组件在电梯发生故障前就可辨别出来由德国 HENNING 公司研发的电梯综合性能检测系统 LiftPC, 实现了在电梯运行时使用笔记本电脑即时测量使数据迅速处理文件管理针对性保养和目的性维护成为可能除了笔记本电脑, 它也可以接手持终端进行测量由此可知, 这种综合性能检测仪器越来越表现出强烈的开放性和兼容性特征 2 电梯安全检验技术发展趋势前瞻产业研究院在其发布的年中国特种设备检验检测行业市场前瞻与投资战略规划分析报告中提出电梯安全检验技术将呈现绿色化智能化远程化的发展趋势, 笔者以为这种论述还有待补充 2.1 机械化, 去人为化电梯检验是一种科学检验, 随着电梯设备与技术的精准化发展, 对检测过程当中测量误差值要求越来越高而人为手动和感官性目测正成为阻碍精准发展的客观障碍因此在今后的电梯安全检验技术发展中会越来越表现出去人为化特征而随着电梯检测技术的成熟性发展, 相关机械设备将会不断创新, 检测流程的全面机械化将成为可能 2.2 多功能化, 智能化多功能化又称集成化检测在如今的电梯检测中已经有了一定发展当前我国普遍采用的是德国的 ADIASYSTEM 智能化电梯检测系统, 我国自主研发的智能化电梯检测集成系统于 2008 年诞生集成化检测有可自动采集数据检测数据精确检测项目齐全省时高效的特点, 并且携带方便, 安全可靠数字化技术计算机网络技术云技术等高精尖科技的发展, 将促使电梯检验技术智能化当下, 美日等发达国家已经使用机器人进行电梯检验工作和故障救援工作, 我国也在不断努力进行相关设备技术的研究工作, 并且已获得一定进展 2.3 环保化, 节能化低碳环保成为社会共同的追求, 也转变了电梯安全检验的发展思路在实践中, 技术人员不断探索, 完善电梯设备的设计工作, 努力研究低能耗环保的检验设备和检验方法如一些单位在检测中使用了环保的磁力线锤, 这有利于延长电梯设备使用寿命的延长, 同时还能够有效缓解电厂污染现象另外电梯安全检验环保化, 还可以确保避免因处理方式不当而产生二次污染减少能耗一直是电梯检验追求的方向经过努力, 检测实践中已推出空载法和加码法两种测试电梯能耗的方法, 把单位重量提升一定的距离作为能耗的一个衡量指标, 这两种技术将是未来我国电梯能效检测的发展重点 2.4 远程化电梯安全检验是一项颇具危险性的工作, 在检测期间存在无可预料的风险要想克服这种突发性随机性问题从根本上需改变传统的现场化操作模式通过使用机器人等替代设备, 将人力从检验现场解放出来, 对电梯检验工作进行远程控制如今随着网络化的技术覆盖,

5 远程操作逐渐成为可能 3 结语通过电梯安全检验方面的经验总结和理论梳理, 可以对当前的电梯安全检验工作建立一整套符合实际和紧跟技术发展趋势的理论认知这一电梯安全检验技术理论和经验的全面总结, 有利于构建检验人员较完整的安全检验知识体系和方法体系, 提高检验人员的专业技术知识素养, 并通过诉诸实操, 帮助检验工作提高效率, 对今后的电梯检验过程中的安全把控起着重要指导意义和参考价值, 也对电梯无损检测技术的下一步研究发展起到一定的理论借鉴作用参考文献 : [1] 刘旭戴士杰刘志东程秋平刘志云孙立新, 电梯导轨垂直度检测机器人机构设计 [J], 机械设计, [2] 陈文荣, 电梯设备检测探析 [J]. 科技风. 2009(21) [3] TSG T 电梯监督检验和定期检验规则- 曳引与强制驱动电梯 [4] 陈琳, 电梯钢丝绳无损检测技术应用研究 [J], 工艺与技术,2011(33) [5] 吴飞艳, 电梯平衡系数智能检测系统设计, 硕士学位论文, 北京, 中国科学技术大学,2012 [6] 白雍伟, 电梯噪声及其技术测量 [J], 科技风, [7] 姚泽华沈功田, 电梯无损检测技术 [J], 无损检测, 作者简介 : 李剑 (1979 年 ), 男, 河北省石家庄人, 助理工程师, 研究方向为电梯等特种设备检验检测

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