電梯運(yùn)行質(zhì)量的評估而分析

張亞東

隨著電梯行業(yè)科技成果的不斷推廣和應(yīng)用，電梯安裝、維保專業(yè)人員素質(zhì)及管理水平的不斷提高，電梯運(yùn)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(yùn)行過程中的舒適感正在受到人們的關(guān)注。因此，從建筑物的地基勘查，建筑設(shè)計(jì)與施工，，電梯系統(tǒng)、電梯部件的設(shè)計(jì)方案，電梯安裝、電梯維保等各個環(huán)節(jié)，了解影響電梯運(yùn)行舒適感及運(yùn)行噪聲的因素，尋找引起電梯運(yùn)行振動和噪聲的原因，是分析和解決問題的關(guān)鍵。

一、電梯運(yùn)行舒適感的界定與評估

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

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電梯技術(shù)條件》中規(guī)定：乘客電梯轎廂運(yùn)行時垂直方向與水平方向振動加速度的單峰值應(yīng)分別不大于25cm/s2和15cm/s2；梯速小于2.5m/s時，轎內(nèi)運(yùn)行噪聲值≤55db（A），梯速為2.5m/s時，轎內(nèi)運(yùn)行噪聲值≤60db（A）?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電梯試驗(yàn)方法》中規(guī)定：加速度、減速度檢測儀表的精度為±5%；記錄轎廂運(yùn)行振動加速度信號的頻率范圍上限為100Hz；轎廂運(yùn)行振動加速度取轎廂在額定速度運(yùn)行過程中的最大值，以單峰值作為計(jì)算與評估的依據(jù)。按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)對電梯進(jìn)行振動加速度檢測時，因不要求對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)處理，所以在一定程度上，檢測結(jié)果與人體在轎內(nèi)的感受存在一定的背離，甚至出現(xiàn)人體感覺好的電梯，而檢測數(shù)據(jù)卻超標(biāo)的情況。嚴(yán)格地說，在某種程度上這種檢測結(jié)果不能用來評價電梯運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)ISO8041《人體對振動的響應(yīng)—測量儀表》、ISO2631—1《機(jī)械振動與沖擊—人體對全身振動響應(yīng)的評估—第1部分：一般要求》中，概括總結(jié)歸納了人類對這一問題研究成果。統(tǒng)計(jì)結(jié)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(qiáng)。因此，在評價電梯運(yùn)行舒適感的過程中，應(yīng)充分考慮人體的這一特點(diǎn)，在對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)處理時，對不同的振動頻率取用不同的加權(quán)系數(shù)，以使檢測結(jié)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(yīng)確定為運(yùn)行質(zhì)量差，應(yīng)是可接受的。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS18738《電梯—電梯運(yùn)行質(zhì)量的測量》中，吸收了上述兩個國際標(biāo)準(zhǔn)的成果與結(jié)論，對電梯運(yùn)行舒適感進(jìn)行了明確的定義，提出源于電梯運(yùn)行的振動信號應(yīng)按ISO8041的規(guī)定進(jìn)行技術(shù)處理，使檢測分析結(jié)果符合人體的真實(shí)感受。同時，在ISO8041標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還規(guī)定了電梯運(yùn)行舒適感檢測儀表的精度（±8%）、分辨率、環(huán)境、測量范圍要求。因人體對振動的感受為統(tǒng)計(jì)值，所以，對檢測儀表的精度要求過高沒什么實(shí)際意義。雖然ISO/TC178技術(shù)委員會組織ISO成員對ISO/2DIS18738標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(yù)計(jì)正式出版發(fā)行和實(shí)施的具體日期還需一段時間，但其先進(jìn)的核心思想早已在有的電梯公司內(nèi)部得到采納和應(yīng)用，這也充分說明ISO/DIS18738標(biāo)準(zhǔn)出臺也是國際電梯行業(yè)多年的實(shí)踐總結(jié)。

美國PMT公司生產(chǎn)的EVA625電梯檢測儀，采用數(shù)據(jù)采集器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析軟件，為世界電梯行業(yè)提供了一種記錄和評價電梯運(yùn)行舒適感的手段。在其功能強(qiáng)大分析軟件中設(shè)計(jì)了符合ISO8041要求的過濾器，經(jīng)過該過濾器處理的數(shù)據(jù)與人體在轎內(nèi)的感受是一致的，用以評定電梯運(yùn)行質(zhì)量較為合理。但由于中國現(xiàn)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的差異，目前用此得到的數(shù)據(jù)僅能作為參考值或公司內(nèi)部使用。希望在ISO18738標(biāo)準(zhǔn)正式出版發(fā)行后，盡快修訂中國標(biāo)準(zhǔn)，能夠及早與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。以使大家能夠以一個共同的標(biāo)準(zhǔn)和尺度對同一部電梯進(jìn)行客觀的評價和比較，而且符合人們的真實(shí)感受。

二、影響電梯運(yùn)行舒適感的因素

機(jī)械振動是機(jī)械工程中的一個分支，是一項(xiàng)專門的學(xué)科，具有系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，同時他又是一門應(yīng)用科學(xué)。機(jī)械振動具有一定的復(fù)雜性，在一個具體的問題中，往往涉及到的相關(guān)因素較多，一個現(xiàn)象有時是多種因素復(fù)合作用的綜合效果，產(chǎn)生同樣現(xiàn)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(jìn)行必要的概括和抽象，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治龊脱芯?，解析激擾（振源）、系統(tǒng)特性和影響三者之間的關(guān)系。當(dāng)然，這些研究需要借助于數(shù)學(xué)工具、先進(jìn)的儀器以及豐富的經(jīng)驗(yàn)。

具體到電梯振動問題，根據(jù)我們收集掌握的資料與經(jīng)驗(yàn)，引起電梯抖動與振動及運(yùn)行噪聲的主要原因有以下18項(xiàng)之多：

1.沒有按有關(guān)規(guī)定的要求進(jìn)行井道的土建設(shè)計(jì)，沒有留出井道通風(fēng)孔或所留出的通風(fēng)孔的面積不足，導(dǎo)致電梯在運(yùn)行中由于轎廂活塞效應(yīng)，引起噪聲和抖動；

2.建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降與變形，引起導(dǎo)軌支架的位移，導(dǎo)軌的扭曲變形等；

3.建筑物中機(jī)房樓板厚度不足；

4.曳引機(jī)支撐梁剛度不足；

5.電梯缺乏總體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)或總體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)考慮不周；

6.在電梯設(shè)計(jì)中，對某些電梯部件不恰當(dāng)?shù)刈非蠡诮档统杀镜暮喕?，?dǎo)致電梯投入使用后，明顯存在難以彌補(bǔ)的設(shè)計(jì)缺陷；

7.曳引機(jī)與支撐梁之間減振墊的材料、數(shù)量、布置不合理及受力不均勻；

8.齒輪箱的齒輪油變質(zhì)或油量不足，齒輪油牌號不對（通常制造廠家對齒輪油的運(yùn)動黏度等性能指標(biāo)有嚴(yán)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(dǎo)軌支架的剛度不足

10.導(dǎo)軌支架的間距過大；選擇的導(dǎo)軌規(guī)格型號小，導(dǎo)軌的穩(wěn)定性不足；

11.電梯導(dǎo)軌接頭制造和安裝缺陷；電梯導(dǎo)軌運(yùn)輸、存儲不當(dāng)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(guān)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(zhuǎn)機(jī)械部件（如電動機(jī)的轉(zhuǎn)子）的動平衡差；機(jī)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(diǎn)與轎廂物理重心偏離過大）；

16.電梯轎廂結(jié)構(gòu)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(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求；

18.電氣系統(tǒng)的高次諧波和信號反饋的質(zhì)量差。endprint