電梯運行質量的評估而分析

張亞東

隨著電梯行業科技成果的不斷推廣和應用，電梯安裝、維保專業人員素質及管理水平的不斷提高，電梯運行過程中的故障率正逐步降低。但隨著高層建筑的增多和電梯額定速度的提升，電梯運行過程中的舒適感正在受到人們的關注。因此，從建筑物的地基勘查，建筑設計與施工，，電梯系統、電梯部件的設計方案，電梯安裝、電梯維保等各個環節，了解影響電梯運行舒適感及運行噪聲的因素，尋找引起電梯運行振動和噪聲的原因，是分析和解決問題的關鍵。

一、電梯運行舒適感的界定與評估

通常意義所說的電梯運行舒適感是指電梯運行時人體所感知的轎廂內運行噪聲及轎廂地板的水平與垂直振動。有時也稱為電梯運行質量或電梯乘運質量。振動的強度用振動加速度描述。

現行國家標準《電梯技術條件》中規定：乘客電梯轎廂運行時垂直方向與水平方向振動加速度的單峰值應分別不大于25cm/s2和15cm/s2；梯速小于2.5m/s時，轎內運行噪聲值≤55db（A），梯速為2.5m/s時，轎內運行噪聲值≤60db（A）?，F行國家標準《電梯試驗方法》中規定：加速度、減速度檢測儀表的精度為±5%；記錄轎廂運行振動加速度信號的頻率范圍上限為100Hz；轎廂運行振動加速度取轎廂在額定速度運行過程中的最大值，以單峰值作為計算與評估的依據。按照現行國家標準對電梯進行振動加速度檢測時，因不要求對檢測數據進行技術處理，所以在一定程度上，檢測結果與人體在轎內的感受存在一定的背離，甚至出現人體感覺好的電梯，而檢測數據卻超標的情況。嚴格地說，在某種程度上這種檢測結果不能用來評價電梯運行舒適感。

人體對相同大小但不同振動頻率振源的感覺不同。國際標準ISO8041《人體對振動的響應—測量儀表》、ISO2631—1《機械振動與沖擊—人體對全身振動響應的評估—第1部分：一般要求》中，概括總結歸納了人類對這一問題研究成果。統計結果表明，人體對大約6.3Hz的垂直振動和1Hz的水平振動感覺較強。因此，在評價電梯運行舒適感的過程中，應充分考慮人體的這一特點，在對檢測數據進行技術處理時，對不同的振動頻率取用不同的加權系數，以使檢測結果與人員乘坐的感受一致，見圖1、圖2。具體地說，對于振動值偏大，但因振動頻率較高，人體無明顯不適感的電梯不應確定為運行質量差，應是可接受的。國際標準ISO/DIS18738《電梯—電梯運行質量的測量》中，吸收了上述兩個國際標準的成果與結論，對電梯運行舒適感進行了明確的定義，提出源于電梯運行的振動信號應按ISO8041的規定進行技術處理，使檢測分析結果符合人體的真實感受。同時，在ISO8041標準的基礎上，還規定了電梯運行舒適感檢測儀表的精度（±8%）、分辨率、環境、測量范圍要求。因人體對振動的感受為統計值，所以，對檢測儀表的精度要求過高沒什么實際意義。雖然ISO/TC178技術委員會組織ISO成員對ISO/2DIS18738標準進行了投票表決（2001年11月22日至2002年4月22日），但目前仍屬段，預計正式出版發行和實施的具體日期還需一段時間，但其先進的核心思想早已在有的電梯公司內部得到采納和應用，這也充分說明ISO/DIS18738標準出臺也是國際電梯行業多年的實踐總結。

美國PMT公司生產的EVA625電梯檢測儀，采用數據采集器和先進的數據分析軟件，為世界電梯行業提供了一種記錄和評價電梯運行舒適感的手段。在其功能強大分析軟件中設計了符合ISO8041要求的過濾器，經過該過濾器處理的數據與人體在轎內的感受是一致的，用以評定電梯運行質量較為合理。但由于中國現行相關國家標準與國際標準的差異，目前用此得到的數據僅能作為參考值或公司內部使用。希望在ISO18738標準正式出版發行后，盡快修訂中國標準，能夠及早與國際標準接軌。以使大家能夠以一個共同的標準和尺度對同一部電梯進行客觀的評價和比較，而且符合人們的真實感受。

二、影響電梯運行舒適感的因素

機械振動是機械工程中的一個分支，是一項專門的學科，具有系統的基礎理論，同時他又是一門應用科學。機械振動具有一定的復雜性，在一個具體的問題中，往往涉及到的相關因素較多，一個現象有時是多種因素復合作用的綜合效果，產生同樣現象的原因可能是不同的。在處理一個具體問題時，需要我們對問題進行必要的概括和抽象，對數學模型進行適當的分析和研究，解析激擾（振源）、系統特性和影響三者之間的關系。當然，這些研究需要借助于數學工具、先進的儀器以及豐富的經驗。

具體到電梯振動問題，根據我們收集掌握的資料與經驗，引起電梯抖動與振動及運行噪聲的主要原因有以下18項之多：

1.沒有按有關規定的要求進行井道的土建設計，沒有留出井道通風孔或所留出的通風孔的面積不足，導致電梯在運行中由于轎廂活塞效應，引起噪聲和抖動；

2.建筑物基礎的不均勻沉降與變形，引起導軌支架的位移，導軌的扭曲變形等；

3.建筑物中機房樓板厚度不足；

4.曳引機支撐梁剛度不足；

5.電梯缺乏總體設計環節或總體設計環節考慮不周；

6.在電梯設計中，對某些電梯部件不恰當地追求基于降低成本的簡化，導致電梯投入使用后，明顯存在難以彌補的設計缺陷；

7.曳引機與支撐梁之間減振墊的材料、數量、布置不合理及受力不均勻；

8.齒輪箱的齒輪油變質或油量不足，齒輪油牌號不對（通常制造廠家對齒輪油的運動黏度等性能指標有嚴格的要求，如要求使用合成齒輪油，在其中添加硼或其他微量元素，以利于提高吸振作用）；

9.導軌支架的剛度不足

10.導軌支架的間距過大；選擇的導軌規格型號小，導軌的穩定性不足；

11.電梯導軌接頭制造和安裝缺陷；電梯導軌運輸、存儲不當引起的變形；

12.貫通井道中間隔梁型材的受力方向錯誤；

13.與曳引鋼絲繩性能有關的因素或曳引鋼絲繩之間的張力均衡差異過大；

14.高速旋轉機械部件（如電動機的轉子）的動平衡差；機械減速裝置的制造加工水平差（如蝸輪蝸桿的嚙合、齒輪的嚙合）；

15.電梯轎廂不平衡（轎廂懸掛點與轎廂物理重心偏離過大）；

16.電梯轎廂結構不合理，電梯轎廂沒有考慮降噪吸振措施，尤其對于中高速電梯；

17.電梯轎廂零部件安裝不到位，沒有達到設計技術要求；

18.電氣系統的高次諧波和信號反饋的質量差。endprint