電梯機械故障的診斷及優化設計探究

張振華 金衛琴 王愛敏

摘要：分析了電梯發生機械故障的主要原因，提出了電梯機械故障的診斷及排除方法，闡述了電梯機械故障診斷的優化設計要點，以不斷提高電梯運行的安全性和穩定性。

關鍵詞：電梯;機械故障;診斷;優化設計

0 引言

高層建筑及地鐵車站等場所會使用到大量電梯設備，既方便了人們的生活，又提高了建筑的空間利用率。然而，電梯在日常使用過程中一般處于高負荷運行狀態，故障率相對較高，易引發安全事故等問題，尤其近幾年頻繁發生的電梯安全事故，進一步提升了人們對這一方面的關注程度。因此，相關單位和人員只有重視電梯故障診斷維修，及時排除電梯機械故障，不斷對其進行設計優化，才能有效保證電梯使用過程中的安全性。

1 電梯發生機械故障的原因分析

當下電梯運行中機械故障的發生率相對較高，比如電梯內相關零部件脫落、軸承振動、轎門無法正常啟閉等，通過進一步調查分析發現，目前電梯的機械故障主要體現在以下幾方面：（1）電梯超負荷運行所導致的故障。在電梯使用過程中，超負荷運行情況不可避免，尤其在人口密度較大的區域，比如辦公樓、商場、高層住宅區等，電梯基本都長期處于超負荷運行狀態，致使電梯限速器產生故障，進而影響電梯的正常使用[1]。（2）電梯使用中因機械磨損而引起的故障。機械零件在使用過程中都會出現磨損，當磨損達到一定程度后，機械零件的性能就會降低，無法保證電梯的安全運行。所以在電梯檢測維修工作中，工作人員要做好對相關零部件的檢查，評估其磨損程度，如果磨損嚴重，則需要及時更換，以減少電梯故障風險。同時，工作人員還要做好對機械零部件的保養維護，減緩機械零部件的磨損速度。在進行磨損檢查時，尤其需要檢查鋼絲繩、軸承、輪槽等構件的磨損情況，及時更換磨損嚴重的零部件。（3）連接件松動導致的故障。電梯因為使用頻率較高，需要一直維持運行狀態，所以電梯內部的相關連接件會因為電梯上下振動而出現松動的問題，一旦松動情況嚴重，就會產生機械滑脫等情況，使各連接部件的磨損加劇，增加電梯故障風險。此外，潤滑故障和機械疲勞故障也是電梯在運行中常見的機械故障類型[2]。（4）潤滑系統失靈故障。電梯如果處于長期運行狀態，發熱情況就會比較嚴重，進而導致出現抱軸、零件磨損等問題，使電梯潤滑失靈，影響電梯的安全使用。

2 電梯機械故障的診斷及排除方法

2.1 ? ?基于數學模型的故障診斷方法

該方法通過數學模型實現對機械故障的診斷，在具體應用中需先結合診斷對象構建相應的數學模型，再通過仿真實現對相關信號數據的獲取，之后再通過測試獲得實際的監測信息，通過對比模型和實際監測所得到的信息，能夠有效識別二者間的差異，進而完成對相關故障的判斷評估。該方法在很久以前已經被應用到電梯故障診斷中，雖然該方法操作簡單，但是在具體應用中必須保證所構建數學模型的精確性，只有這樣才能保證該故障診斷方法的準確性和有效性。在具體應用中，該方法可分為參數估計法、狀態估計法和等價空間法，需要注意的是，以上幾種方法在具體應用中并不是單獨使用的，而是需要根據具體情況聯合使用相應方法，才能獲得最為準確的診斷結果[3]。

2.2 ? ?基于信號處理的故障診斷方法

基于信號處理的故障診斷主要是利用電梯內零部件在振動頻率、頻譜等方面的差異性來展開診斷分析。在具體應用中，該方法可以分為小波變換法、模態估計法、信息融合法以及主元分析法等。前兩種方法在當下電梯機械故障診斷中最為常用。

2.3 ? ?基于知識的故障診斷

現階段信息技術和傳感器技術發展迅速，人工智能技術也愈發成熟和完善，并在故障診斷方面得到了有效應用，大大促進了故障診斷技術的發展?；谥R的故障診斷就是建立在人工智能基礎上，利用專家診斷系統完成對電梯中相關故障的評估和分析。目前該方法具體可以分為專家系統、神經網絡、故障樹、灰色系統理論方法等多種診斷技術，前三種診斷方法在現階段的故障診斷中應用最為普遍。

3 電梯機械故障診斷的優化設計

3.1 ? ?安裝電梯超保護裝置

為了進一步提升電梯運行的安全性，需要優化和完善電梯系統，根據具體情況進行電梯超保護裝置的配置[4]。（1）活動性轎廂。轎廂架底盤之間需要安裝橡膠墊，實現對活動性轎廂的荷載評估，一旦轎廂產生超載問題，壓力就會沿著底盤作用到橡膠墊上，進而使橡膠墊產生形變，觸動橡膠墊下的微動開關，使電梯停止啟動?；顒有赞I廂雖然在安裝時需要耗費更多時間，流程也更加復雜，但是能夠大大增強電梯安全性能，降低電梯損耗，節約成本。（2）轎頂稱量。轎頂稱量所采用的是沉重原件壓縮彈簧組，當電梯處于不同荷載狀態下，繩頭組合就會帶動彈簧組，通過杠桿原理完成各方向的搖擺，如果轎廂超載，杠桿在搖擺過程中就會與微動開關接觸，進而關閉電梯控制功能。

3.2 ? ?電梯故障的前期預防

對于不同類型的電梯故障，其故障排除方法也存在差異性，并且即便在故障完成處理后，也無法徹底避免該類故障的再次發生。因此，電梯維護管理人員在日常工作中必須以更加負責細心的態度完成相關維護檢修工作，同時電梯用戶也要嚴格按照電梯使用流程正確操作，規范自身行為，避免破壞電梯，以此降低電梯運行中的故障風險。

相關單位和人員在具體工作中可以從以下幾方面入手開展電梯的故障前期預防工作：（1）根據電梯運行環境和運行要求，制定切實有效的維護保養制度和管理制度，以此實現對電梯維護管理人員的約束和規范，激發工作人員的積極性和責任心，提高維修保養工作的效率和質量，降低電梯發生故障的風險。（2）強化電梯用戶的安全保養意識，指導用戶正確使用電梯，同時還需要定期開展電梯自救訓練，幫助用戶掌握自救方法，增強用戶的電梯使用安全意識。（3）積極開展相關技能培訓和崗位培訓，不斷提高檢修維護人員的工作能力和綜合素質，增強維護檢修人員的崗位責任意識，為電梯檢修維護工作的開展奠定良好基礎。（4）根據電梯具體運行情況合理設置電梯故障排查周期，盡可能縮短排查周期，提高安全檢查頻率，及時排查和識別電梯中的故障和隱患，保證電梯使用的安全穩定性。同時，要準確記錄所發現的故障異常，將其編制成故障檔案，為后續電梯故障檢查工作的開展提供相關依據和參考。

3.3 ? ?加強電梯安全使用的管理措施

電梯用戶需遵循安全管理條例，履行業主責任，按照要求為電梯運行配置相應的管理部門和管理人員，并制定相應的安全管理制度和電梯檢修維護計劃，此外還需做好電梯定期報檢工作，由專業人員對電梯運行情況進行評估和檢測。

4 結語

電梯已經成為人們日常工作生活中一種重要的運輸設備，在使用中容易受多種因素影響而產生故障和異常，給用戶帶來安全風險。因此，相關電梯維護保養單位和管理人員，需要明確電梯在使用中的各種機械故障，做好對故障的診斷分析及優化設計工作，以不斷提高電梯運行的安全性和穩定性。

[參考文獻]

[1] 崔永兵.電梯起重機械故障診斷與優化設計[J].裝備制造技術，2014（10）：251-252.

[2] 楊志全，張宗耀.電梯常見故障的分析與排除方法應用[J].科技傳播，2013（18）：136-138.

[3] 文雪明.基于電梯起重機械故障的排除及優化設計的探討[J].建筑工程技術與設計，2017（23）：5281.

[4] 彭壯.電梯機械故障診斷及優化探討[J].決策探索，2018（1）：62-63.

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：張振華（1981—），男，浙江湖州人，高級工程師，研究方向：電梯管理。