电梯过度装修的风险分析

引言

随着"中国制造2025"的提出以及政府对民生重点工程的重视,在住宅、商业配套、公共服务设施建设等方面电梯需求量逐年稳增,对乘梯舒适感和环境提出了更高要求。不断涌现的电梯私自装修的现象,改变了电梯设计参数和运行工况,存在的安全隐患不容忽视。

1基本原理

曳引式电梯轿厢与对重在曳引轮的两侧通过钢丝绳连接,轿厢与对重之间有相对运动趋势时,钢丝绳与曳引轮之间就产生静摩擦力,保证轿厢做上下往复运动。若轿厢与对重之间的重量差距过大,超过绳槽之间的静摩擦力时,就会存在极大风险。

电梯在设计之初将轿厢的悬挂中心、导轨中心与重心位置尽量重合。但由于材料工艺、现场安装等原因,存在安装后悬挂中心、导轨中心与重心位置错位现象。为此,需要安装现场进行调试,消除误差。

2风险探讨

相关研究指出:电梯过度装修会使平衡系数发生偏离、改变曳引能力、影响安全钳和缓冲器的正常工作、影响制动力矩产生溜梯现象等,并针对性提出了解决方案,但是对于轿厢装修载荷的分布对电梯运行质量的影响没有进行研究。

轿厢的悬挂位置是依据轿厢各部件组成的轿厢系统的重心位置确定的。若电梯在安装调试后私自改变轿厢的初始重心位置,将打破相对平衡状态,出现轿厢偏载过大现象,影响电梯的平稳运行。因此,电梯轿厢的载荷分布对电梯的运行质量和乘坐舒适感有重要作用。

2.1电梯轿厢装修后的偏载分析

轿厢装修的风格、材质差异导致轿厢装修后载荷分布存在很大的差异,直接影响轿厢的重心位置,引起轿厢偏载,影响电梯的安全运行。下面仅对轿厢装修前、后的载荷分布引起的偏载进行分析研究,由于乘客在电梯内随机站立,特别是乘客较多时,为了个人空间较大,乘客一般会均布站立,故电梯偏载在安装调试合格投入使用后一般与乘客无关。就算单趟偏载可能与乘客有关,但随机事件会导致电梯前后偏载的概率是一样的,在此不考虑轿厢承载状态时的运行状况。

如图1所示,假设装修前轿厢的重心位置距离A-B基线为X0,轿厢重量为M,轿厢装修重量为G1,装修重量重心位置距离A-B基线为X1。如果不考虑轿厢运动过程中的动载荷,可得轿厢装修后的重心位置X'。

同时对A-B基线求弯矩:

得出装修后的轿厢重心位置:

轿厢装修后的总重量相对于重心位置的偏载矩I:

可得:

通过计算后得到的轿厢装修后的重心位置可看出,装修后的轿厢重心位置发生了偏移,而且装修后的轿厢总质量发生改变,相对于之前的重心位置,会产生一个弯矩,弯矩最终将通过导靴作用在导轨上,并且影响到悬挂装置的受力平衡造成受力不均。

2.2电梯偏载存在的安全隐患

由上述分析可得,轿厢装修载荷影响装修后轿厢的重心位置,打破了原有轿厢的静、动平衡,导致悬挂中心和主轨中心与轿厢重心不再重合,相对于悬挂位置会产生偏心力矩,这个偏心力矩会使轿厢发生前倾或后倾,出现钢丝绳受力不均:导靴与导轨之间的作用力增大,增加了运行过程中的阻尼,随着时间的推移,将影响导靴的使用寿命:导靴磨损急剧增加,导轨受力不均,会导致电梯振动加剧,产生噪声:长时间的偏载运行,尤其是满载状况下的运行,偏载会导致导靴与导轨之间的作用力加大,引起导轨移位,降低电梯安全运行质量的稳定性。

根据《电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯》(TsGT7001一2009)6.12"轿门门刀与层门地坎,层门锁滚轮与轿厢地坎的间隙应当不小于5mm",因此,轿厢若出现前倾将导致该距离减小,出现门刀碰擦层门地坎的现象,引起电梯故障。如果出现后倾,则会出现轿门门刀无法有效触碰厅门门球的现象,导致厅门无法开启,出现电梯故障。

3解决建议

对轿厢进行装修不能只是简单地、填充式地"房屋装修",应充分考虑轿厢结构、重心位置和悬挂装置的相对位置,合理配置装修载荷。

(1)对轿内加铺大理石和加空调的装修,可在大理石装修后载荷分布影响到重心位置时根据空调的重量将其布置在相反的位置上。通过式(4)可看出要想使轿厢导靴对导轨的弯矩最小,就要尽量使轿厢装修载荷的重心与装修之前轿厢的重心位置接近或重合,进而使装修后的轿厢重心位置保持不变,使轿厢达到一个相对的平衡状态。

(2)在轿厢的各个导靴处添加压力传感器,测量对导轨的压力值,及时调整轿厢重心位置,使各压力值基本一致且趋于零。

(3)轿厢重心位置的分析也适用于对重,充分考虑轿厢与对重的载荷分布与重心和悬挂位置的相对关系,将有助于改善电梯的运行状况,对延长电梯的使用寿命有重要意义。

(4)轿厢装修后有条件的单位,可考虑对装修后的轿厢做静平衡和动平衡,让轿厢导靴的受力达到最小,对重侧的导靴受力达到均衡也同样重要。

(5)香港机电工程署关于升降机加装空调有严格的审核流程,如对于加装空调的电梯设计增加或者更换电缆的重量都要考虑在内,对承载构件和空调供电系统的安全性也要符合相关要求。

4结语

电梯的过度装修势必会影响到电梯安全运行,使用单位不能随意对电梯进行装修。2019年6月1日起实施的国市监特设函(2019)64号文对《电梯施工类别划分表》进行了重新定义,规定改变电梯的轿厢自重(制造单位明确地预留装饰重量或累计增加/减少质量不超过额定载重量的5%除外)视为改造,对改变质量的允许范围给出了明确界定。所以,轿厢装修必须要经电梯制造单位许可,并通过安全评估,制定施工方案,由专业的电梯施工单位进行施工,并经过特种设备检验机构检验合格,方可投入使用。

为防止部分使用单位私自进行电梯装修,建议检验机构在监督检验时详细记录被检电梯的装修预留重量以及装修情况,如是否加装空调机、轿厢内的装修现状(装修附着物、地面是否大理石)等,必要时拍照存档,以备年检时核查轿厢装修状况,尤其是重点核查新装修楼宇的电梯装修状况,从法定检验的源头上杜绝私自装修电梯的违法现象出现。