超高速电梯的关键技术探讨

超高速电梯的关键技术探讨

范俊俊

浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310000

摘要：随着科技和经济快速发展，中国城市化进程加快，超高层建筑迅猛增加。超高层建筑运输和消防要求必须应用高速或超高速电梯。超高速电梯是今后电梯行业发展的重点，了解超高速电梯开发研究过程中的关键技术手段，探究关键技术以及材料，可以在根本上提升电梯的安全性与舒适度。现阶段，我国已经具备了超高速电梯开发研究能力，分析了解超高速电梯的关键技术，解决存在的技术难题，对于我国社会经济发展来说具有积极的推动作用。

关键词：超高速电梯；关键技术

1电梯主要部件介绍

电梯设备是由机电合一的相关部件和组合件组装在一起的整体设备，每个部件都发挥着其各自的作用，有着各负其责的使命。（1）马达：也叫曳引机，它的主要功能是将自身的动力输出给电梯，使电梯上下运行，它是电梯的动力系统。电梯轿厢、对重、钢丝绳、补偿绳、乘客等重量都通过马达支架安装到机房土建上的，所以它同时也是电梯主要运动部件重量的载体。（2）控制柜：控制柜内部一般由两部分组成，一部分是控制系统，它的主要功能是控制电梯运行和停止；另一部分是驱动系统，它的主要功能是驱动马达运行。所以，控制柜是电梯的“大脑”。（3）限速器：电梯的安全部件之一，它的主要功能是监控轿厢或对重的运行速度。（4）轿厢：轿厢是运送乘客或货物的电梯载体，也是乘客能够直接接触的电梯重要运动部件之一。（5）门系统：门系统是乘客进出电梯的入口，是层站和轿厢的连接部分。轿门、层门、门机、门锁装置等构成了门系统。（6）导轨：主要功能是保证和限制轿厢和对重只能沿着导轨做上下升降运动。（7）对重：也叫平衡铁，它的主要功能是平衡轿厢的重量，使曳引系统的功率消耗减半，达到节能和提高效率的作用。（8）缓冲器：电梯的安全部件之一，它的主要功能是在特定条件下起到缓冲作用，减少直接撞击的伤害。

2超高速电梯的关键技术

通过采购高速电梯的部件，在试验井道中组装一台超高速电梯，目前不是一件难事，但要达到运行安全、可靠，特别是乘坐舒适的程度却不是一件易事，因此我们要研究其中的关键技术。

2.1电梯轿厢噪音的控制

电梯轿厢内部产生噪音的主要原因主要包含以下因素：电梯轿厢的外形、整个电梯轿厢的基本结构、电梯轿厢的底部基本结构等方面，在通常情况下，一般的电梯都是四方形结构，而超高速的普通电梯的结构具有很大的区别。而观光电梯的结构外形也属于例外，因为观光梯的结构外形设计并不是为了降低电梯运行中的噪音而进行设计的，由于电梯的运行中速度不高，因此，在电梯外形结构方面对于运行的阻力影响往往也相对较小。对于超高速电梯运行过程中电梯轿厢内的噪音控制问题来说，会在电梯轿厢的顶部与电梯轿厢的底部设置整流罩，由于整流罩属于流线型基本结构，因此，可以在超高速电梯的运行结构中起到控制风阻的作用，从而也就在一定程度上有效地降低了电梯轿厢在超高速电梯运行过程中的噪音问题。而对于超高速电梯而言，降低电梯轿厢噪音最有效的方法是采取圆形轿厢并且配合使用圆柱形隧道的方式，通过使用这种设计，电梯轿厢壁到井道内壁的距离相等，可以通过电梯轿厢的外形设计达到降低噪音的目的，作为超高速电梯而言，轿厢壁可以使用双层结构，这样一来，可以在最大程度上实现降低噪音的目的，因此，可以在电梯轿厢的内部采用抽真空的壁板。除此之外，还可以使用隔音以及其他防治噪音的材料作为电梯轿厢的材料，进而可以在一定程度上达到降低噪音的目的。

2.2电梯运行减振技术

电梯在运行过程中会受到各种因素影响产生不同程度的振动，导轨的质量以及动态的实施控制都是主要的因素，进行电梯减振控制，主要就是通过电磁或者次磁悬浮式的动态控制导靴以及自学习功能导靴。其电磁以及磁悬浮式动态控制导靴是可以提升减振效果的有效方式，在运行中可以有效的转变被动的通过导轮弹簧达到减震的模式。自学习功能导靴可以记录导轨每次的实际运行振动，通过自动的方式设定运行补偿值，进而减少振动的幅度。

2.3安全部件的开发与研究

（1）安全钳与限速器

传统安全钳楔块是由铸铁材料制成，实验表明，当制停速度超过10m/s时，铸铁楔块将严重磨损。而现在超高速电梯的运行速度已经超过21m/s，且重量远大于传统轿厢重量，故超高速电梯安全钳的楔块，普遍采用具有耐摩擦、耐高温及恒制动力性能的复合型陶瓷材料。普通电梯一般上、下速度是一样的，但由于受人的生理结构和心理因素的影响，超高速电梯的下行速度是有限定值的，小于上行速度。因此超高速电梯的限速器对应上、下不同的速度进行触发动作，以满足上行和下行不同速度的超速保护。

（2）缓冲器

按现行规范要求，当电梯额定速度大于4m/s时，可以采用减行程缓冲器，其实际行程可取常规计算行程的1/3，如果电梯速度为20m/s，所用缓存器行程至少为9.0m，如果采用单级缓冲器的话，其自由高度至少是行程的两倍以上。为此，超高速电梯所配置的缓存器普遍采用物理多段式结构，即多级式缓冲器，其自由高度可减少30%一40%。图1为日立超高速电梯的液压缓存器，其采用四级式结构，速度为20m/s电梯的缓存器高度约为15m。

图1日立超高速电梯液压缓冲器

2.4开发新型驱动电机

永磁同步电机的优点是节能和低速大转矩，随着技术的不断提升，永磁同步电机的不断发展，容量上的有了大大的提升，它将是超高速电梯开发更新换代的主要驱动主机。通过采用永磁同步电机，电梯主机一般能够降低20%的体积，功率能提高至少15%，振动和噪音能降低10dB。因为永磁同步电机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，跟直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点；和异步电机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测控制性能好；和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。新型驱动电机应同时具备能量反馈技术。顾名思义能量反馈技术即可以将电梯运行时，产生的势能和动能通过能量转化装置转换为电能并反馈到其他用电设备当中。电梯轻载上行或满载下行时，由于对重装置或轿厢会比另一侧重，当速度达到了额定速度后，电梯系统便会产生多余的势能，通过多重整流技术转化为电能并回馈到电网，由此可减少设备的能耗，满足节能环保要求。

2.5群控技术

群控技术就是通过对特定数量电梯进行群控制管理方式，在一般状况之下群控制管理会对8台电梯进行系统化管理，在特殊状况之下，超高层建筑会对20台以上的电梯进行控制，在群控制管理中主要通过分区调控技术进行控制管理，在群控管理中通过静态分区以及动态分区方式进行管理，因为静态分区会造成电梯无法均匀配置的问题，会降低电梯应用效率。而动态分区效果显著，可以基于电梯位置以及运行环境状况、方向等因素合理调整，可以在根本上提升电梯运行的效率与质量。

3结束语

在本篇文章当中，主要研究分析了电梯轿厢的噪音控制技术以及运行振动减少技术，分析了安全钳材料的应用情况，在这个基础上提出了需要加大对安全钳技术的研究。在当前阶段，我们国内的一些企业已经具备了研发超高速电梯的能力，熟练地掌握了超高速电梯的关键技术，从而实现了企业对超高速电梯关键技术的突破。

参考文献

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[2]周爱国,梅存浩,林宝照.超高速电梯气压控制系统的风口布局优化分析[J].计算机仿真,2015,3201:278-282+376.

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