智能電梯項(xiàng)目應(yīng)用管理

任志平 張俊杰 杜福祥 王 荔 楊書海 蔡春曉 呂桂元 侯春明

（中建三局集團(tuán)有限公司成都分公司， 成都 610041）

0 引言

建筑施工中，施工電梯已成為高層或超高層項(xiàng)目不可或缺的垂直運(yùn)輸設(shè)備，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)使用的施工電梯均采用人工操作方式，在運(yùn)行過(guò)程中存在著一般無(wú)可靠超載限制、無(wú)可靠樓層呼叫及顯示功能、無(wú)自動(dòng)平層功能、無(wú)樓層?？恐悄芊治鱿到y(tǒng)、安全保障能力有限。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)智能電梯的安全保障系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出一種智能操控施工電梯，包括吊籠故障智能檢測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)。

目前，智能操控施工電梯已成功應(yīng)用于成都綠地中心468 項(xiàng)目，它具有安全性能更高、有效利用率高、智能化程度高、人工成本低等眾多優(yōu)勢(shì)。

1 智能施工電梯安全保障系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

施工電梯整體運(yùn)行中采用通道障礙物監(jiān)測(cè)、自動(dòng)門防夾監(jiān)測(cè)、層門限位監(jiān)測(cè)、超速監(jiān)測(cè)、編碼器監(jiān)測(cè)、分時(shí)段負(fù)載監(jiān)測(cè)等安全系統(tǒng)，同時(shí)配備吊籠故障智能檢測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)共同保障施工電梯運(yùn)行安全。

1.1 智能施工電梯通道障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

傳統(tǒng)施工電梯由專職駕駛員操作電梯的運(yùn)行及停止，當(dāng)障礙物從層門伸出影響電梯運(yùn)行時(shí)，電梯駕駛員憑感覺(jué)來(lái)判斷，存在一定的安全隱患。

本設(shè)計(jì)以吊籠出層門側(cè)超出籠頂圍欄和籠底設(shè)置鋼絲繩，鋼絲繩固定在籠底帶有配重，鋼絲繩碰到障礙物時(shí)，配重直接碰到限位，限位信號(hào)到PLC，PLC 控制接觸器切斷電機(jī)及電機(jī)抱閘的動(dòng)力供應(yīng)，利用電機(jī)抱閘的摩擦力將吊籠制動(dòng)。從而確保電梯在軌道上安全運(yùn)行。

智能施工電梯上下運(yùn)行防碰撞裝置示意圖如圖1 所示：

圖1 智能施工電梯上下運(yùn)行防碰撞裝置示意圖Fig1 Schematic diagram of anti collision device for intelligent construction elevator running up and down

該裝置在使用過(guò)程中，電梯在上下運(yùn)行，當(dāng)存在外物伸出樓層，阻擋其運(yùn)行通道時(shí)，外伸物體會(huì)使得鋼絲繩的路徑軌跡發(fā)生變化，即拉伸或壓縮鋼絲繩時(shí)，自由端鋼絲繩會(huì)拉動(dòng)配重往上移動(dòng)，從而觸碰電氣限位，使其動(dòng)作，電梯停止運(yùn)行。當(dāng)解除了外物壓縮或拉伸鋼絲繩時(shí)，在配重的重量條件下，使得鋼絲繩恢復(fù)原來(lái)的路徑，同時(shí)配重離開電氣限位位置，電梯恢復(fù)正常。

該裝置的設(shè)計(jì)能夠?qū)﹄娞萃ǖ婪秶鷥?nèi)的干涉物進(jìn)行預(yù)先探測(cè)，當(dāng)有干涉物阻擋電梯時(shí)通過(guò)該裝置的緩沖結(jié)構(gòu)，完成電梯的自動(dòng)停止，避免了電梯損壞和人員傷亡，當(dāng)排出干涉物體時(shí)，電梯則可以恢復(fù)正常運(yùn)行，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

1.2 自動(dòng)門防夾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

智能施工電梯自動(dòng)門控制系統(tǒng)中采用了機(jī)械防撞檢測(cè)、電梯光幕檢測(cè)裝置與控制系統(tǒng)共同組成自動(dòng)門防夾檢測(cè)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門防夾功能。

機(jī)械防撞檢測(cè)裝置包括固定座、導(dǎo)向桿、螺旋壓縮彈簧、鋁方管和電氣限位開關(guān)。結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖2 所示：

圖2 機(jī)械防撞檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig2 Schematic diagram of mechanical collision avoidance device

設(shè)計(jì)原理：當(dāng)在單開門關(guān)閉的過(guò)程中，有外物阻礙其關(guān)閉時(shí)，即外物觸碰方管，使得方管沿導(dǎo)向桿軸向往上移動(dòng)，從而使得電氣限位動(dòng)作，單開門電機(jī)停止運(yùn)行，單開門停止下行，發(fā)出蜂鳴器警報(bào)聲，可以提醒工人在第一時(shí)間排除阻礙。當(dāng)移除障礙物時(shí)，方管在壓縮彈簧彈力和方管重力的作用下，往下運(yùn)動(dòng)，使得方管與電氣限位分離，單開門電機(jī)恢復(fù)正常。

通過(guò)限位開關(guān)和鋁方管出發(fā)機(jī)構(gòu)相配合，提供了障礙物夾入時(shí)的緩沖和停機(jī)觸發(fā)，裝置配合智能施工電梯中電動(dòng)吊籠門開啟使用，以確保在無(wú)人操作的吊籠門開啟過(guò)程中人與物品之間的安全。

光幕是在機(jī)械碰撞檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上安裝的防夾檢測(cè)裝置，即在吊籠門兩側(cè)各安裝一條光幕條，每條光幕有32 個(gè)紅外發(fā)射點(diǎn)，共發(fā)射154 束光幕，如檢測(cè)到物體，籠門停止關(guān)閉，自動(dòng)打開。

圖3 光幕檢測(cè)裝置示意圖及實(shí)景圖Fig3 Sketch and real map of light curtain detection device

（3）層門限位監(jiān)測(cè)、超速監(jiān)測(cè)、編碼器監(jiān)測(cè)、分時(shí)段負(fù)載監(jiān)測(cè)等安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

①層門限位監(jiān)測(cè)：開、關(guān)門到位限位失效或開、關(guān)門被卡住時(shí)智能控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行故障提醒，施工電梯無(wú)法運(yùn)行。當(dāng)故障排除后，施工電梯恢復(fù)正常運(yùn)行。

②超速檢測(cè)：超速檢測(cè)系統(tǒng)主要由防墜器、電機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)組成。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)失速時(shí)，防墜器沒(méi)有可靠制動(dòng)，且速度達(dá)到一定值時(shí)，超速保護(hù)動(dòng)作，切斷電機(jī)及剎車動(dòng)力供應(yīng)，設(shè)備緊急制動(dòng)。限速值大于防墜器的額定動(dòng)作速度，一般設(shè)定為設(shè)備額定速度的1.6 倍。

③編碼器檢測(cè)：旋轉(zhuǎn)編碼器位于吊籠籠頂，與智能施工電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)齒輪相連接，當(dāng)智能施工電梯上下運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)產(chǎn)生脈沖個(gè)數(shù)，應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器軟件編程計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停層功能。當(dāng)編碼器計(jì)數(shù)不準(zhǔn)或不計(jì)數(shù)檢測(cè)時(shí)智能控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行故障提醒，施工電梯無(wú)法運(yùn)行。當(dāng)故障排除后，施工電梯恢復(fù)正常運(yùn)行。

④分時(shí)段負(fù)載檢測(cè)：過(guò)載保護(hù)器與控制系統(tǒng)相連，可通過(guò)控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面自行設(shè)置某段時(shí)間內(nèi)的升降機(jī)負(fù)載，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，設(shè)備靜止時(shí)負(fù)載達(dá)到設(shè)定值時(shí)，禁止設(shè)備啟動(dòng)。

圖4 過(guò)載保護(hù)器及限載設(shè)置人機(jī)界面Fig4 Overload protector and load limit setting human machine interface

1、智能操控施工電梯在綠地468 項(xiàng)目的應(yīng)用管理

作為傳統(tǒng)施工升降機(jī)的技術(shù)性革新，智能操控施工升降機(jī)已成功應(yīng)用于成都綠地中心468 項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了施工電梯智能化、安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。在施工現(xiàn)場(chǎng)投入使用以來(lái)，總結(jié)了大量的應(yīng)用管理經(jīng)驗(yàn)。

（1）新安裝的施工電梯，需按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試及試驗(yàn)。主要有齒輪與齒條嚙合間隙調(diào)試、滾輪側(cè)隙調(diào)試、導(dǎo)輪與齒條背間隙調(diào)試、運(yùn)行功能測(cè)試、空載試驗(yàn)、額定載重試驗(yàn)、超載試驗(yàn)、墜落試驗(yàn)等。

（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用管理。

①試運(yùn)行階段每臺(tái)施工電梯每個(gè)吊籠內(nèi)配備了一名專業(yè)駕駛?cè)藛T，一是對(duì)乘坐的工人進(jìn)行進(jìn)一步的交底工作，二是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題及時(shí)反饋或及時(shí)作出相應(yīng)處理。

②對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的使用管理，項(xiàng)目部專門建立了微信群，以便項(xiàng)目管理人員與設(shè)備站、廠家等單位之間溝通交流，及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題，保證智能施工升降機(jī)的操作及運(yùn)行安全。

③試運(yùn)行階段針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題做好記錄臺(tái)賬，并制定相應(yīng)解決措施或方案。

（3）應(yīng)用效益

①經(jīng)濟(jì)效益

隨著全國(guó)施工電梯的使用量越來(lái)越多，操作人員資源越來(lái)越緊張且人工成本越來(lái)越高，智能操控施工電梯的應(yīng)用，可大幅降低人工成本。以常規(guī)房建類項(xiàng)目安裝4 臺(tái)（常規(guī)房建項(xiàng)目大多超過(guò)4 臺(tái)）普速施工電梯為例來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的分析，綜合制造成本、租賃費(fèi)用、人工成本及其他費(fèi)用可得知每年可為項(xiàng)目節(jié)約經(jīng)濟(jì)費(fèi)用45.96 萬(wàn)元?，F(xiàn)全國(guó)每年在用施工電梯約30 萬(wàn)臺(tái)。若推廣到全國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用，則每年可節(jié)約費(fèi)用達(dá)344.7 億元。

②社會(huì)效益

相較于傳統(tǒng)施工升降機(jī)，智能施工升降機(jī)由于采用“自動(dòng)平層”和“經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)”，可大幅提升施工升降機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)能環(huán)保，符合綠色施工的發(fā)展要求，是可持續(xù)發(fā)展思想在建筑工程中的應(yīng)用體現(xiàn)，是符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的施工新技術(shù)，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖5 智能操控施工電梯應(yīng)用實(shí)景圖Fig5 Application scene of intelligent control construction elevator

2 結(jié)語(yǔ)

智能施工電梯投入使用后，將不斷優(yōu)化全生命周期管理。即將施工電梯實(shí)時(shí)工況記錄、身份識(shí)別等功能接入云端，云端可隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)對(duì)大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，為每臺(tái)定制設(shè)備科學(xué)的保養(yǎng)周期，對(duì)設(shè)備維修、保養(yǎng)、拆裝、檢驗(yàn)等工況進(jìn)行人員及流程管控，并自動(dòng)生成永久圖文檔案。

智能施工電梯安全保障系統(tǒng)應(yīng)用管理的研究不僅僅具有非常重要示范作用，而且還推動(dòng)了行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為現(xiàn)代建筑發(fā)展智能化管理做出了巨大貢獻(xiàn)。