浅谈电梯机械故障的诊断及优化设计方会松

浅谈电梯机械故障的诊断及优化设计方会松

方会松

(浙江省特种设备科学研究院浙江杭州310012)

摘要：近年来，高层建筑的发展让电梯扮演着重要的角色，在一定程度上可以让人们的出行更加方便和快捷，同时对人们的生存空间的拓展有一定帮助。但是人们经常可以从新闻报道中看到有关电梯的安全事故，触目惊心的同时，也为排除电梯机械故障的工作人员敲响了警钟。为了避免相关事故的发生，对电梯机械故障的检修和排除，就成为了一件亟待解决的事情。基于此，优化电梯本身的设计，防止出现安全事故，是十分必要的。

关键词：电梯机械故障；诊断；优化设计

1电梯运行的基本原理

电梯是一种机电高度结合的设备，目前市场上的电梯大部分采取电力拖动钢丝绳曳引式结构。由钢丝绳悬挂在曳引轮上，其中一端与轿厢连接，另一端与对重连接。由于跨越曳引轮钢丝绳两端的拉力，所以钢丝绳对曳引轮产生挤压力，挤压力就形成了曳引轮与钢丝绳之间的静摩擦力。电梯运行时，电动机经减速机构带动曳引轮，曳引轮与钢丝绳之间产生的摩擦力，使曳引轮带动曳引钢丝绳提升轿厢升降。

2电梯机械系统故障及成因分析

电梯运行主要包括拖动回路、机械系统以及电气控制系统三个部分。结合多年的工作经验发现，电梯运行中的故障主要集中出现在机械系统方面，例如电梯连接件脱落、轴承振动、轿门不能打开以及制动器过热导致的电梯平层欠佳等。结合相关案例，电梯运行发生机械系统故障的主要原因集中在以下方面：：（1）由于长期过载运行引发的故障。在电梯的实际运行中，超载现象时有发生，这就导致了部分电梯在长时间的运行中经常处于超负荷运行的状态下，使得这些电梯的限速器运行异常，或是直接造成电梯的停止运行。（2）是因自然磨损而出现的故障问题。处于长期运转状态中的机械部件或多或少都会受到一定磨损，当磨损达到某一程度后，就不得不更换部件。因此，在电梯大检修之前，相关工作人员应当对易磨损部件进行检查与更换，进而有效降低故障出现几率。在电梯日常维修过程中，工作人员应当对机械部分器件进行适时调整与保养，只有如此才可有效保障电梯的顺利运行。如若工作人员不能在第一时间发现部件磨损情况，就会导致机械磨损加速，进而导致电梯故障出现。在日常工作中，工作人员应当对钢丝绳、各种运转轴承等易磨损器件定期进行检查更换。（3）是因连接件松脱出现的故障问题。由于电梯长期处于不间断运行状态，所以电梯内部或多或少都会存在因震动而导致的固件松脱现象，进而导致机械出现滑脱、精度降低等问题，导致部件之间磨损加大，加大了电梯运行故障出现几率。除此之外，较为常见的机械系统故障原因还有润滑系统故障以及电梯机械疲劳故障。（4）由于润滑系统失灵引发的故障。若是在电梯的实际运行中，出现长时间或是严重的发热现象，则极为容易引发抱轴或磨损的问题，导致电梯零部件的损坏以及润滑系统失灵，造成电梯故障。

3电梯机械故障的诊断

3.1基于数学模型的故障诊断方法

该种诊断方法是一种偏数学化的诊断技术，主要是通过对诊断对象建立一个精确的数学模型，并对所建模型进行仿真进而求得信号数据。再与测试该对象所得监测信息进行对比分析，从而找到这两者之间的误差进而对该诊断对象作出故障评判。虽然该种诊断方法使用历程较早，而且简单易行，便于操作，但是，该诊断方法对所测试对象要求建立的数学模型精度很高，因此，成为困扰该种诊断技术向前发展的一大难点。该种诊断技术又可以详细的划分成：参数估计法、状态估计法以及等价空间法三大类别。这三种诊断技术之间彼此不是简单的相互独立的关系，而是相互紧密联系的，只有彼此相互联合使用才能完成对诊断对象的故障诊断。

3.2基于信号处理的故障诊断方法

该种诊断方法主要是通过采集设备对测试对象所激发的信号信息进行处理分析从而诊断出故障发生的原因和部位。利用该种方法进行诊断时，主要探究的是诊断对象的振动频率、频谱、方差、相关性等主要参数，并通过对这些参数信息进行分析从而作出故障判断。此诊断方法有利的规避了建模的精度要求，减少了计算的工作量。该种诊断方法亦可分成主要几类：小波变换法、模态估计法、信息融合法以及主元分析法等。在实际的故障诊断中，小波变换法和模态估计法的使用最为普遍。

3.3基于知识的故障诊断方法

随着科技技术的不断向前进步，智能化水平得到了大幅度的提升，因此，人工智能技术在故障诊断领域内始终保持着欣欣尚荣的态势。而基于知识的故障诊断方法则充分利用了人工智能的优势，通过专家系统与诊断信息相结合来进行故障判定。该种诊断方法主要包括专家系统、神经网络、故障树、灰色系统理论方法、Petri网方法等多种诊断技术。这几种诊断方法中最为常用的是专家系统、神经网络以及故障树法三种诊断技术。

4电梯机械故障诊断系统的优化设计

4.1安装电梯超保护装置

当前，为了优化电梯运行体系，应以安全管理为前提，对现有的电梯系统进行完善与创新，及时安装相应的超保护装置。（1）活动性轿厢。在轿厢架底盘、轿厢底盘间会设置橡胶垫，将这些橡胶垫作为活动性轿厢重要的称重元件，若轿厢出现超载的情况，压力会致使底盘逐渐向下，最终会使橡胶垫变形，此时会触动微动开关，切断了电梯所具备的控制性能。运用活动性轿厢的方式，尽管更换起来会耗费大量的时间，操作流程繁琐，但是其可节省不少的成本，还可保证电梯机械系统运行的安全性。（2）轿顶称量。在轿顶的称量方面，应选择沉重元件压缩弹簧组，一旦电梯接受不同的载重量，绳头组合会对弹簧组进行带动，借助杠杆原理来形成上下方向上的摇摆，一旦轿厢发生超载的情况，摇摆的杠杆会触碰到微动开关，最终将电梯的控制功能及时切断。

4.2强化优化生产的组织及管理

想要对电梯进行优化设计，就一定要优化准则和进行的步骤。根据我国相关的政策规定，创新科学的管理方法和制度，去顶合理的优化费用的范围，从而更加合理优化费用。另外应当提前对优化工作做好经济预算，从而综合提升设备使用率。

4.3完善润滑处理

电梯的润滑系统出现问题，往往会因为摩擦而产生一定的噪音，相对较容易识别。较大的摩擦力会极大的加快某些部件的磨损，严重时，会因为局部摩擦而产生大量热，短时间即可造成部件的损毁。因此，对于润滑系统故障的排查需要定期专业人员的检查外，电梯使用者也应当在发觉问题时及时报修，防止发生意外。

4.4提升和优化电梯维护决策

维护决策有维护形式决策以及维护类别决策两种。维护的形式指的是选择一个良好的管理模式，从而对故障具有预知、排查、预防的作用。现阶段常见的形式是预防优化和酌情优化。维护的类别要根据设备的状态制定，以此选择合适的方法。通过在应用过程中的优化维护来保证设备状态的正常运行，保证各个总成及零部件技术的稳定性，从而延长大修间隔时间。

5结束语

现如今，随着科学技术与电子技术的不断发展，电梯已经悄然融入到人们的生活与工作之中，其应用越来越频繁，进而可能衍生的安全事故就会越多。排除电梯故障，优化电梯设计对于居民使用电梯安全是极为重要的，因此一定要对之引起重视，从而及时检修，优化相关设计，从而提升电梯质量。

参考文献:

[1]顾菲.乘客电梯中分式层门系统机械故障机理及可靠性分析[D].浙江理工大学,2018.

[2]陈建灿,刘晓梅.运用EMD分形盒维数的电梯机械故障诊断[J].华侨大学学报(自然科学版),2013,3405:494-499.

[3]宋子博.曳引式电梯常见故障分析及状态监测系统设计[D].河北科技大学,2017.