老旧电梯制动性能分析（精选8篇）
老旧电梯制动性能分析 第1篇
1.1 作用
电梯制动器安装在电动机旁边, 即电动机的机轴与蜗杆轴相连的制动轮处, 是保障电梯安全运行的重要设备[1]。制动器对主动转轴起制动作用, 能使工作中的电机停止运行, 同时它还能对电梯轿厢与电梯门进行准确平层。电梯系统结构如图1所示。
1.2 分类
当前国内应用最多的电梯制动器主要分为传统的抱闸式制动器以及盘式制动器。
1.2.1 抱闸式制动器
当电动机处于静止状态时, 制动器与电动机的线圈没有电流通过, 电磁铁间不存在吸引力, 在制动弹簧压力作用下, 制动瓦块会将制动轮压紧, 从而使电梯处于静止状态。而一旦电动机处于通电状态, 线圈中也会立即产生电流, 产生的电磁力会克服弹簧压力, 推开制动瓦块, 使电梯开始运行。当电梯运行至指定楼层时, 电动机则会马上断电, 线圈中电磁芯磁力也会立刻消失, 在弹簧的作用下通过制动臂即可使制动瓦块抱住制动轮, 使电梯停止。
1.2.2 盘式制动器
盘式制动器制动效果远远高于抱闸式[2], 同时其振动较小, 结构也更加优化紧凑, 散热性良好, 这些都是传统制动器所无法比拟的。当前, 盘式制动器已经被设计为一种较为理想化的自动控制设备, 被广泛运用于现今高速、大吨位的电梯系统中。
2 影响电梯制动器可靠性的问题
2.1 电气类问题
电气类问题主要是电梯线路设计不当所致。图2为制动器的控制回路原理图。当上行或者下行接触器接收到闭合指令时, 上行接触器或下行接触器就会形成并联回路, 由此电流则会由左向右流动, 从而实现制动器松闸[3]。而一旦接触器的接触点相连, 则主机控制器就会检测到回路故障, 发出故障信息, 继而使电梯进入保护状态, 停止运行。当制动器控制回路设计不合理时, 首先需要检查制动器的线圈数量及其是否由2个控制器来控制, 其次检查2个控制设备是否独立运行, 最后再检查回路中是否存在2个以上的控制接触点。
2.2 机械类问题
机械类问题主要包括合闸、松闸、制动力3方面:合闸问题是由于机械部件中存在污染物, 导致制动器在断电状态下无法合闸或者合闸缓慢, 继而引发电梯蹲底或者冲顶事故。松闸问题是当松闸时, 由于闸瓦两侧没有与制动轮实现同步分离, 从而导致两侧与制动轮间出现间隙超标。制动力问题是制动弹簧受压力过大或者压力不足, 继而导致弹簧对闸瓦的压力不协调, 使制动功能失效。
3 电梯制动器的检验
3.1 出厂检验与型式试验项目及方法
电梯制动器只有经过检验合格后才能出厂。当存在产品投产、产品转厂生产、生产工艺或结构材料发生重大变化、产品停产数年后恢复生产、检验结果差异较大等情况时, 都必须进行型式试验。
3.1.1 制动力矩
通过计算出的制动力矩, 在试验台上进行制动能力的测定。在试验过程中, 要将曳引机停止, 对轮轴施加相应的扭矩, 继而观察制动器是否会出现打滑现象。2组装置同时起作用以及单独起作用都必须分别试验。施加扭矩时, 可将一杠杆用夹具固定在电机轴上, 用卷尺从轴心往外测得1 m距离, 在该距离用测力计拉杠杆直至打滑, 则此时的拉力与距离之积即为静态扭矩。
3.1.2 制动器动作试验
保持电机处于停止状态, 将制动器装在曳引机上, 每隔不少于5s的时间进行连续制动试验, 期间不进行任何的机器维护, 重复操作超过200万次后, 其制动力矩、最高释放电压、最低吸合电压、制动响应时间都可以满足要求。
3.1.3 线圈温升
线圈温升采用电阻法测量, 在曳引机上施加一定的负荷, 当通电持续率达到40%时, 则在检验平台上进行高速的正反运转, 试验2h, 单个周期时间为1min。运转结束后则可切断电源测定线圈的热态电阻, 并由此计算被测线圈的平均温升。
3.2 制动器的安装监督检验以及定期检验
根据《特种设备安全监察条例》的规定, 电梯在进行安装、改造、重大维修过程中, 都必须由专业的检测机构进行监督检验。在电梯使用过程中, 定期进行每月一次的自行检查, 同时在规定时间内交由检验机构年检。
监督检验包括机械部件以及电气装置的设置检验。依据型式试验的报告, 对制动器各机械部件的设置进行对照验证。电气装置则须在机房进行模拟检验, 依据电气原理图以及实物图, 在电梯运行过程中, 按住接触器的一个触点, 直至抵达停层。当电梯停止后, 主触点依然按住, 直到运行方向改变前, 电梯都应处于停止状态。
对手动应急操作、上行制动、下行制动都应进行定期检验。手动装置可通过手动操作松闸装置进行验证。上行制动保证空厢正常速度, 断开开关, 再检查厢门的变形情况。下行制动以电梯125%的负荷保持额定速度下行, 再切断供电, 检查制动以及厢门变形情况。
4 结语
电梯制动器是保障电梯安全的重要元件, 一旦出现运行问题, 势必会造成严重事故。只有严格把关电梯制动器的生产、设计、制造, 认真执行出厂检测、型式试验、监督检验、定期检验, 加强电梯使用过程中的日常维护与保养, 才能保证电梯制动器良好工作, 确保运行可靠性, 充分发挥其应有的保护作用, 提高电梯的安全性与舒适性。
摘要：介绍了电梯系统中制动器的作用及其常见类别, 分析了影响制动器可靠性的电气与机械类问题, 最后研究了如何对电梯制动器进行出厂检测、型式试验、监督检验以及定期检验, 对今后保障电梯安全运行具有良好的借鉴意义。
关键词：电梯,制动器,可靠性,检验
参考文献
[1]何峰峰.电梯基本原理及安装维修全书[M].北京:机械工业出版社, 2009
[2]夏艳光, 宣天鹏.浅析电梯制动器的检验要求[J].装备制造技术, 2009 (10)
城市老旧电梯评估与改造探讨 第2篇
关键词：老旧电梯；评估；改造
中图分类号：TU229 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0108-02
随着我国城市高层建筑的增多，很多住宅建设中电梯的普及也更加广泛。电梯的使用年限一般为15 a，老旧的电梯在运行时间超过5 a之后，由于保养和维护的工作不到位，或是由于土建结构松散，容易出现一些问题。而有些房地产商和电梯制作商为了节省升本，安装的电梯并不符合安全标准，在使用之后常常发生故障。这些电梯带病工作会带来一系列的安全问题，甚至危害人身安全。因此对于电梯的安全问题引起更多人的重视，特别对于城市中的老旧电梯，在经过长年的的使用中出现零部件老化等问题，对于这些电梯的的评估和改造工作需要加强管理，采取各项措施来排除安全隐患，真正的解决电梯故障，保证居民的生命安全。
1 城市老旧电梯的故障评估
为防止电梯发生故障，有效排除老旧居民楼的电梯存在的安全隐患，相关单位需要对老旧电梯进行故障隐患评估。大部分的老旧电梯都是十几年前的产品和型号，在管理和维修中具有很多问题。例如投入使用的时间太长，年代久远，出现了系统落后、零件老化、制造技术落后等情况，由于缺少维修的零部件，也给维修带来了难度，存在着潜在的安全隐患。一些电梯的出厂时间已经很久远，售后的相关维修保养都有漏洞，或者是老旧电梯在生产时就没有严格的监管，设计规格和依据的安全标准已经过时。而近年来对于老旧电梯的故障隐患评估也取得了一定的成绩。
1.1 老旧电梯日常维护的管理法规日益完善
之前对于老旧电梯的评估方面，缺乏健全的法律法规和日常维护监管体系。在2002年我国颁布并实施了《中华人民共和国安全生产法》，其中对于电梯的设备运营法律法规日益完善，并且之后又颁布了对特种设备监察的条例，完善了相关人员监管、设备使用等级、设备改造、设备制造及监督等方面的法规文件。
1.2 专业执法和管理能力不断提高
随着电梯设备的监管和检验体系不断完善，专业的执法和管理能力也在不断的提高。电梯的管理部门和负责单位面临着更多的问题和更高的要求。在评估电梯故障中如果发现有不合格的现象，需要及时将不能整治的电梯设备进行更换，必须时需大幅度整改老旧电梯，保证居民的人身安全。
1.3 应用新标准来进行评估老旧电梯
由于年代久远，很多老旧电梯在设计制造和投入使用时所依据的执行标准和安全规格，在数年间已经经过了无数次的增减和修订，所以，如今老旧电梯所依据的执行标准和安全规格都已经失效。在进行老旧电梯评估和改造时必须要按照新的规格和标准，使电梯的部分技术性能和功能可以符合新的执行标准和安全规格。
1.4 电梯零部件老化问题得到改善
大多数的老旧电梯是使用继电器来控制，利用机械触点原理来控制电梯开关。由于日常使用会不断的损耗电梯的各零配件，使接触器、继电器和开关不断发生功能故障，也就造成了老旧电梯发生故障。而由于生产的年代久远，一些电梯制造厂和零配件商已经停产，老旧电梯所需要的配件已经无法提供，造成了维修的困难，给电梯使用带来了不利影响。随着时代的发展，科学技术的不断进步，我国电力技术得到了更好的发展，集成电路提高了稳定性。新兴的电梯产业使用了变频器、光电器材、串行通讯部件和微处理器，这些高新技术的使用有效的提高了电梯的质量，降低了故障发生率，使电梯更加具有舒适性和环保性，可以安全稳定的运行。
2 老旧电梯改造中应注意的问题
首先应注意选择合适的电梯型号，质量合格的电梯应具备良好的输送能力，在运行高峰期中输送能力必须控制在五分钟以上。如今电梯技术得到不断的提高，电梯每次到达门厅时间控制在3 min之内，间隔不能够太长。其次要控制好井道的尺寸，老旧电梯的改造需要事先测好井道的尺寸，使改造之后的电梯载重量和其他指标不能够小于之前的数据。另外需要控制好门厅的尺寸，电梯门口两边的保护层比较薄，而主钢筋一般就在保护层的下面，因此电梯门厅位置如果调整，尽量避免切断钢筋。最后需要控制好接地线和底坑深度，接地线是为了满足改造之后的兼容性，在施工时需要根据施工规范来进行接地工作。在控制底坑深度时需要注意新电梯的匹配程度，重点在于控制顶层的高度。
3 老旧电梯改造过程中的问题和解决对策
3.1 改造过程中遇到的问题
3.1.1 未按标准进行电梯改造
改造老旧电梯时，在不影响电梯的稳定性和安全性情况下，一般不会对电梯的轿厢进行更改。而随着人们审美度的提高，对于舒适性的追求，更加的注重了电梯内的豪华和美观。在老旧电梯的改造中，对轿厢做再次装修时，在轿厢地面上铺设了大理石，或在轿厢上部分来安装排风装置。这些改造就没有遵守相关的国家标准和法律法规，忽视了大理石的重量和密封性轿厢中气流会带来抖动影响。
3.1.2 电路改造不科学
一些老旧电梯通常使用继电器来控制，触点比较多，很容易发生故障，也使其他系统的安全性下降。而在电梯改造中一些施工人员并没有意识到问题的严重，盲目的进行电路改造。
3.1.3 不能彻底解决存在隐患
在老旧电梯的改造中，一些施工人员没有准确的掌握电梯施工安全规范，使新改造的电梯难以彻底的解决存在的旧隐患。例如使老旧电梯通过凸轮装置来手动开闸，需要利用扳手来旋转方向，这种隐患很容易发生轿厢冲顶事故。这时需要设定手动的紧急关闭装置，避免在新改造的电梯中还存在着隐患。
3.2 电梯改造中问题的解决措施
3.2.1 遵循技术规范
老旧电梯的技术改造和电梯修理不同，并不是简单的修复和更换零部件，而是根据电梯的实际运行情况和改造的需要，来制定出详细的改造计划。改造计划和方案需要具有以下几部分内容。首先是对当前电梯的安全性和运行情况进行记录和描述，例如额定的速度、额定载重量、提升高度、启动加速度、拖动和控制方法等。其次需要对改造之后的运行效果和安全情况进行评估。另外需要计算相关的运行数据，例如顶部的空间、底坑的空间、曳引绳的安全系数及曳引能力等。最后还有相关的图纸说明，例如零部件的规格型号、设计参数、安全钳、门锁装置、限速器等检验报告等。
3.2.2 提高电梯改造的监管力度
改造老旧电梯会使电梯特性发生变化，为了保证改造电梯之后的功能和性能都能够达到相关的标准和要求，检测机构需要严格的按照相关标准来进行电梯检验，对于改造之后的电梯运行做全面准备的检测，特别对于电梯的综合性能需要进行严格的审核。如针对电梯的额定载重进行改造，需要组织相关的专业人员严格校验建筑物能够承受的增加重量，考虑井道墙体的增加负荷。如针对电梯的额定速度来进行改造，需要核算电梯的顶层高度、限速器、曳引机组、缓冲器等和额定速度相关的项目。
4 结 语
城市中老居民区中的电梯在长时间的运行中存在着众多的安全隐患，已经难以满足使用需求和相关安全规范，因此需要对城市中老旧电梯进行隐患评估和改造。相关的部门在进行电梯的维修和改造中面对着很多的问题，需要通过不断的实践和努力，采取相关的措施解决问题，保证居民的生命安全。
参考文献：
[1] 宋建宁.老旧电梯的安全评估[J].科技传播，2012，（9）.
[2] 周丹.城市老旧电梯评估与改造浅谈[J].城市建设理论研究（电子版），
2015，（4）.
电梯定期检验中上行制动试验分析 第3篇
上行制动试验是电梯定期检验的一项重要内容。检规对此有如下规定[1]：轿厢空载以正常运行速度上行时，切断电动机与制动器供电，轿厢应当完全停止，并且无明显变形和损坏。检规对上行制动试验的规定并不明确，在实际检验工作中存在判定结论多样性。目前，已有相关文献对此进行了分析，韩路等[2]不考虑系统转动惯量的影响，将制动过程简化为匀减速直线运动，结合减速度的取值范围，求出制动距离，以此为参考判定上行制动试验合格与否；关金生[3]考虑各部件转动惯量，将电梯系统看做绕定轴转动的刚体系统，从而计算出角减速度及线性减速度；协会标准[4]也对上行制动的允许距离进行了规定。但对于上行制动的目的，制动过程中的钢丝绳滑移问题，滑移时的减速度及制动距离计算以及试验具体操作等问题仍存在疑惑，本文尝试对上述问题进行分析。
1 上行制动检验目的说明
对于上行制动试验，检规对这项的解读与提示中指出：此项是进行上行紧急制动工况下曳引力的检验，而非制动器能力试验。“轿厢完全停止”可理解为在紧急制动期间保证曳引能力，不发生钢丝绳的严重滑移而导致轿厢失控；另一方面，在电梯定检中没有制动器制动能力的检测项目，检验人员仅通过制动器的外观和电梯正常运行启停来判断制动器的性能是不科学的，并且空载上行制动试验在实际检验中操作方便，所以上行制动试验可看做是制动能力和曳引能力的双重检验。若用距离法对上行制动试验的结果进行判定，观测记录的数据应包括两部分：曳引轮的制停距离和钢丝绳的制停距离，试验结果的判定标准也应包括上述两方面。
2 上行制动过程分析
2.1 钢丝绳滑移分析
在定期检验中做上行制动试验时，会发现紧急制动工况下经常会有曳引轮和曳引钢丝绳之间发生滑移的情况发生。首先需要说明的是，适当的打滑是允许的[5]。至于紧急制动时钢丝绳滑移的原因，本文用图1所示的模型来说明滑移现象产生的原因，A代表钢丝绳，B代表曳引轮，F1和F2分别为钢丝绳两端的拉力，Ff为钢丝绳和曳引轮之间的摩擦力。A和B以相同的速度v在光滑平面上向右运行，当制动器制动时，相当于给B一个向左的减速度a，若减速度a过大，Ff+F2-F1对A所产生的减速度不等于a，则A和B产生相对滑动，即钢丝绳在曳引轮上滑移。
2.2 制停减速度及距离计算
以常用的曳引比为2∶1的电梯系统（如图2所示）为例进行分析，减速度和制停距离的计算分无滑移和有滑移两种情况。
2.2.1 曳引轮与钢丝绳间无滑移
曳引轮与钢丝绳之间在紧急制动时无滑移，则整个系统可看作是绕定轴转动的系统。规定力矩方向逆时针为正。
(1）首先计算外力矩。对重侧拉力为：
轿厢侧拉力为：
其中：m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7分别为轿厢、轿厢反绳轮、对重、对重反绳轮、曳引钢丝绳、补偿链、随行电缆的重量；g为重力加速度。
外力矩为：
其中：MB为抱闸施加的制动力矩；R为曳引轮半径。
将T1、T2代入式（1）得：
(2）然后进行转动惯量的等效计算。按照等效前后动能不变的原则[6]，计算各部件折算到曳引轮轴线上的等效转动惯量如下：
线性运动部件等效转动惯量：
转动部件等效转动惯量：
其中：J1、J2、J3分别为轿厢反绳轮、对重反绳轮和导向轮对自身轴线的转动惯量；r1、r2、r3分别为轿厢反绳轮、对重反绳轮和导向轮的半径。由式（3）和式（4）可得电梯系统对曳引轮轴线上的等效转动惯量为：
其中：J0为曳引轮对其轴线的转动惯量。利用式（2）、式（5）及M=Jε计算出曳引轮的角减速度ε，因为曳引轮与钢丝绳之间无滑移，所以钢丝绳的减速度，钢丝绳的制动距离,v为轿厢额定速度。
2.2.2 曳引轮与钢丝绳间有滑移
当曳引轮与钢丝绳之间在紧急制动时存在滑移时，整个系统不能看作是绕定轴转动的系统。此时，应将系统分为两部分：曳引轮为一部分；轿厢（反绳轮）、对重（反绳轮）、曳引钢丝绳、补偿链及电缆为另一部分。当曳引轮与钢丝绳之间存在滑移时，曳引轮作用于钢丝绳的摩擦力为[7]:
其中：μ为摩擦因数；α为曳引轮包角；β为曳引轮轮槽下部切口角度值。
(1）首先计算钢丝绳减速度a2及其滑移距离S2。以一半的曳引钢丝绳为分析对象（如图3所示，钢丝绳下部从对重曳引轮相切处断开，此断开处钢丝绳所受拉力为T3），受力分析得：
其中：
将T1,T2和T3代入式（6）和式（7）得减速度a2和滑移距离S2:
(2）然后计算曳引轮角减速度ε及制停弧长S3。钢丝绳与曳引轮存在滑移时，曳引轮上的外力矩为制动力矩和钢丝绳对曳引轮的摩擦力矩之和。同样规定逆时针为力矩正方向，则作用于曳引轮的外力矩M为：
无滑移时可用易于观察的钢丝绳制停距离作为制动能力和曳引能力的评价指标；有滑移时应用曳引轮制停弧长作为制动器制动能力的评价指标，钢丝绳滑移距离作为曳引能力的评价指标。
3 上行制动试验实施方法
目前上行制动试验的实施基本上是采用人工操作的方法，人工操作的实施方法存在以下缺陷：(1)测量精度较低：人工操作时，需要一名检验员肉眼观察到钢丝绳上的标记点到达曳引轮最高点后，向另一名检验员发出指令，该检验员再断开电梯电源主开关，如此操作会滞后很多，其测量值很不精确；(2)无机房电梯无法操作：无机房电梯大量存在，且目前很多20层左右的住宅楼也采用无机房电梯，而大部分无机房电梯曳引机在井道顶部，此时用传统的人工操作方法无法进行。另外，目前文献所见的仪器检测装置[8]中，其距离传感器与曳引机的旋转轴直接连接，只能检测曳引轮的制动距离，无法对有滑移的情况进行有效测量。
鉴于以上情况，建议开发如图4所示的检测系统，其中由两个带滚轮的传感器与曳引轮和钢丝绳接触，当电梯运行至行程中上部时，仪器控制系统向电梯控制系统发出指令断开安全回路，同时仪器控制系统开始记录传感器的滚轮转过的距离，此检测方案可对无滑移和有滑移两种情况进行检测，同时评价上行制动时的制动能力和曳引能力。
4 结语
空载上行制动试验是电梯定检的重要内容，上行制动试验可看做是制动能力和曳引能力的双重检验。上行制动试验的评价应分无滑移和有滑移两种情况：无滑移时用钢丝绳制停距离作为制动能力和曳引能力的评价指标；有滑移时用曳引轮制停弧长作为制动器制动能力的评价指标，以钢丝绳滑移距离作为曳引能力的评价指标。试验实施方法应采用仪器检测来代替人工操作。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局设备安全监察局,辽宁省安全科学研究院,天津市特种设备监督检验技术研究所,等.TSG T7001—2009电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯[S].北京:新华出版社,2010:28.
[2]韩路,肖可.对曳引式电梯上行制动试验的探讨[J].机电工程技术,2013,42(7):194-196.
[3]关金生.电梯紧急制动减速度的理论分析[J].中国电梯,2014,25(1):17-22.
[4]中国特种设备检验协会.T/CASEI T102—2015曳引驱动电梯制动能力快捷检测方法[S].北京:化学工业出版社,2016:3-4.
[5]李勃,吴明建.电梯空载上行制动试验结果的判定分析[J].科技广场,2013(2):83-85.
[6]刘振兴,李新华,吴雨川.电机与拖动[M].武汉:华中科技大学出版社,2007.
[7]文耀平.曳引摩擦力计算方法分析研究[J].机电工程,2014,31(7):880-883.
老旧电梯制动性能分析 第4篇
一、曳引条件的影响
在GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》的附录M中, 电梯曳引条件的推荐计算方法与要求均有很大的变化。其中对电梯制动试验影响最大的两项是, 电梯的曳引条件设计动载工况从125%的额定载荷改为100%的额定载荷 (注:生产厂商依据轿厢超载限制条件的最大值, 以及GB/T10060-1997《电梯试验方法》和GB10060-93《电梯安装验收规范》的相关试验要求, 一般将电梯曳引条件设计最大动载工况定为110%的额定载荷) 。增加了125%额定载荷的静载设计校核要求;曳引静载设计摩擦系数从0.09改为0.10。在GB7588-1995版中, 由于计算摩擦系数设定为0.09, 满载运动设计曳引条件为125%的额定载荷, 因此在中低速度电梯的曳引条件设计中实际裕度较大;相比较而言, 由于高速滑动中物体摩擦系数将减小, 考虑到紧急制动时可能产生的滑移, 在高速电梯的曳引条件设计中安全裕度偏小。在GB7588-2003版中, 将动载曳引条件设计摩擦系数改为与额定速度相联系, 设计摩擦系数为0.1/ (1+V/10) , 这就使额定速度不大于1m的电梯曳引条件设计得到了优化。
实际试验工况的影响可从以下计算实例看出;
设电梯额定载重量Q=1000 kg;
轿厢自重P=1100kg;
平衡系数为0.45;
在上述参数条件下轿厢载有125%额定载荷时与对重的静态曳引比为:
在0.5m/s2加速度条件下轿厢载有100%额定载荷时与对重的动态曳引比为:
比较式 (1) 与式 (2) 可见设定条件下静载工况曳引比, 大于在0.5m/s2设计加速度条件下100%额定载荷时的动态曳引比。 (其他条件下的参数可见参考资料6)
设曳引轮包角α=150º;
曳引轮U形槽切口角β=100º;
曳引轮槽与曳引钢丝绳的摩擦系数为μ;
制动减速度值为a;
在不同的摩擦系数μ与制动减速度值a条件下最大设计静态曳引比可见表 (1) :
表 (1) 不同摩擦系数和制动减速度条件下的最大设计静态曳引比
注:表中g为重力加速度;f为当量摩擦系数。
从表1可见在, 设定条件下, 当曳引轮槽与曳引钢丝绳的实际摩擦系数大于设计值时, 电梯曳引系统能承受的相应减速度值。从表中斜体数字可见, 与式 (1) 结果相比较, 当曳引轮槽与曳引钢丝绳的实际摩擦系数μ为0.114时, 设定条件下电梯曳引系统能承受的相应减速度值不大于0.8m/s2。
二、机械制动力的影响
影响电梯制动系统试验结果的最大因数为电梯曳引机的机械制动器的实际制动力。电梯引机的机械制动器设计, 按现行标准应该设计为至少两组独立组件, 分别作用在制动轮上。每组独立组件都应能使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。按照GB/T13435-1992《电梯曳引机》的要求, 电梯曳引机的制动能力为平衡系数为0.4时, 轿厢载有150%额定载重量, 制动器不打滑。即也可表达为曳引轮计算直径上制动器的制动力F>1.1Qg (N) 。其实际制动能力为, 当平衡系数不小于0.45时, 如不考虑制动摩擦组件动、静摩擦系数的差异, 电梯制动系统的两组独立组件中的任一个, 均能使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。在这样的条件下, 依据能量平衡原理, 忽略曳引机自身惯量等损耗影响, 制动距离也可表达为下式:
式中平衡系数为0.45;
L制动理论距离 (m) ;
V额定速度 (m/s) ;
g重力加速度 (m/s2) ;
整理后得:
依据式 (4) 设制动器制动力F=1.1Qg;
电梯额定载重量Q=1000 kg;
平衡系数为0.45;可有表 (2) :
表 (2) 不同轿厢重量和额定速度条件下的制动器制动理论距离L (m)
如考虑导靴摩擦损耗和制动力F一般处于大于1.1Qg的状态, 制动距离将小于表列数值;如考虑曳引机转动部件的质量和制动器上闸的动作延时, 实际制动距离将略大于表列数值。该表内的数值可作为制动试验时确定制动点位置的参考值, 制动点位置距离底层距离一般应为表内的数值的1.5倍。
三、曳引条件与机械制动力的综合影响
在获得了轿厢制动距离的理论距离后, 应该在不同的曳引条件和制动力的共同作用下, 轿厢减速运动的实际状况。其本质是在不同的曳引条件和制动力的共同作用下, 轿厢减速停止过程中, 曳引绳与曳引轮槽间的滑移是否会发生。根据物理原理, 在不同的制动能力条件下, 轿厢获得的减速度值应有较大的区别。但考虑到电梯轿厢自重、平衡系数等因数的影响, 制动减速度必须根据不同的制动力和轿厢自重来考虑。根据运动距离公式, 表 (2) 中的制动理论距离均可表达为:
式中a制动减速度 (m/s2) ;
转换后得:
设其他条件不变, 仅设制动力为变量, 由式 (4) 与式 (6) 可得表 (3) :
表 (3) 不同轿厢重量和制动力条件下的制动减速度 (m/s2)
表中n系数
由表 (3) 可见, 制动减速度随轿厢重量的增加而减小;当曳引机制动力增加时, 制动减速度相应增加。但考虑到当制动减速度达到曳引系统能承受的最大减速度值时, 曳引绳与曳引轮槽之间的滑移将难以避免, 轿厢制动实际减速度不可能超过曳引系统能承受的最大减速度值。根据表 (1) 轿厢制动减速度变化条件下的曳引能力数值可见, 结合现行设计的基本状况, 轿厢重量系数大于1, 曳引机的制动能力不大于1.4 Qg时, 曳引机的制动试验出现曳引绳打滑的可能性较小。应该认识到, 过大的曳引机制动能力是不适宜的, 过大的曳引机制动能力只能带来紧急制动时曳引轮槽的不均匀磨损;由表 (3) 可知, 曳引机的制动能力仅需为1.1~1.3 Qg之间。限于篇幅, 本文对电梯拖动系统的过载能力与相应的影响不予讨论。
综上所述, 电梯安全规范中曳引条件计算方法的变化, 将使电梯制动系统试验条件发生较大的变化。根据实际试验工况, 电梯曳引设计摩擦系数是一个留有足够安全裕度的设计值。
摘要：针对目前电梯制动系统试验的实际状况, 从电梯曳引条件与曳引机制动能力的影响分析、阐述了制动系统试验的评价方法;指出了曳引条件变化与制动试验滑移距离的关系;给出了机械制动器制动力变化对滑移距离影响的计算方法;说明了曳引条件与机械制动力综合作用时的相互关系。
老旧电梯制动性能分析 第5篇
1.电梯制动的相关要求
电梯制动的工作要求主要体现在两个方面, 分别是电路和性能。其中电路要求是指, 需要保证两个电路接触器的逻辑性连接处于相互独立的状态。如果在实际的电梯使用过程中达不到这一要求, 那么只要整个电梯设备系统中任一一个接触器发生了粘结, 就会导致所连接的接触器也无法进行作用。按照这一要求进行电梯的制动建设, 就能够在提高电梯使用安全性的同时, 也避免了电梯制动失效问题的发生。而性能要求是指, 电梯需要在1.2倍的额定下行速度下进行制动。在此过程中, 电梯的制动器在给曳引轮传递摩擦力矩的大小要大于电梯轿厢传递给曳引轮的摩擦力矩, 这样保证电梯正常制动工作的前提。
2.电梯制动失效的原因
■2.1电气系统的抱闸力不足
电梯制动的抱闸过程需要连接两个独立的接触器, 来实现对抱闸开合的控制。而在实际的制动工作过程中, 却由于存在各方面的影响原因导致了电梯制动的失效。具体来说, 如果两个抱闸的接触器在并联安装的状态下, 起不到防止触点粘连的作用, 这就会导致电梯制动失效问题的发生。此外, 处于连接状态的两个控制器没有实现相互独立, 也是导致电梯制动失效的原因。在电气系统中, 电梯设备的电磁铁芯留有一定磁性, 那么电梯在进行制动工作的过程中磁芯就会对设备的留存磁性造成了影响, 进而导致吸和。上述这些电气系统原因都是由于抱闸力不足而导致电梯制动工作失效。
■2.2电梯设备的制动力不够
电梯设备的制动力不够是造成电气制动的主要原因。引起电梯制动力不够的原因主要有:转轴与闸瓦之间的摩擦力不够、制动器铁芯的行程不够、转动部件的卡阻以及弹簧的压力出现一定偏差四个方面。其中导致电梯转轴与闸瓦之间的摩擦力不够, 可能是摩擦的间隙存在设备老化、油污以及设备表面碳化的原因。而摩擦力的下降也会导致电梯制动所需的抱闸力下降。制动器铁芯的行程不够不仅会影响制动器铁芯的伸缩过程, 还会使通电电磁力达不到峰值。再加上外界环境电压波动的影响, 制动器铁芯的收缩就会与抱闸触点进行接合, 进而导致电梯制动工作的失效问题出现。
转动部件的卡阻是指, 在电梯失电的状态下制动器的合闸过程缓慢, 这就使得制动器的动力不够从而导致制动无法实现的后果。此外, 如果调节电梯设备抱闸间隙的螺栓过紧, 就会降低制动器的抱闸压力从而导致电梯制动失效。制动闸瓦受力不均是导致弹簧压力存在偏差的原因, 而弹簧压力偏差会影响弹簧的磨损控制效率。如果某弹簧的磨损问题过大, 那么就会导致电梯制动失效的问题出现。
3.检验电梯制动失效问题的策略
■3.1检验电气系统设备
电气系统设备是导致电梯出现制动失效问题的主要原因之一, 对其的运行状态进行检验能够提高设备运行的稳定性。具体来说, 检验的过程要按住与制动工作相关的控制设备, 即电梯制动器的电磁线圈中的一个接触器触电。这一过程会恢复电梯的正常运行, 而后再松开接触器触电把电梯控制在停止状态。由此过程可以看出, 电梯的制动器两个控制装置是否达到了相互独立存在的作用。针对这一问题, 电梯维修人员就能够进行具有适用性的措施来解决电梯制动失效的问题。
■3.2
由上述内容可知, 电梯制动器设备的抱闸力不够是直接影响电梯制动效果的原因所在。在检验电梯制动里问题的过程中, 可通过相应的试验来找出问题发生的节点。第一步, 先要将空的电梯轿厢停在电梯轨道的基层位置, 而后通过顶层提升的操作来确定电梯的运行速度是否处在正常的范围之内。第二步, 通过切断电梯的电源来观察该电梯是否能够进行制动。第三步, 将试验过程产生的数据进行分析以找出造成电梯制动失效的原因。这样一来, 检验人员不仅能够测出电梯的制动力情况, 还能规避制动器抱闸力不足对轿厢充电的影响。
此外, 还可以利用模拟真实乘梯的过程来进行检验。将超出电梯额定荷载125%的砝码置于轿厢内, 而后将电梯先后升至顶层和底层。在确保电梯运行速度正常的前提下, 切断总电源看其是否能够进行制动。这种检验试验方式不仅降低抱闸力对轿厢沉底过程造成的影响, 还能提高检验电梯制动力的试验效果。而造成的破坏现象而且检验电梯制动力效果极佳。在分析检验数据的过程中, 作业人员应根据自身的工作经验来判断, 电梯转动轴和抱闸之间是否存在老化、油污以及设备表面碳化的问题。如果有, 则要进行技术的处理来解决电梯制动失效的问题。此检验过程中, 对抱闸臂两端弹簧磨损情况也要进行相应的检测, 看其实际的张紧程度是否一致。当电梯处于松闸状态, 检验作业人员还要对闸瓦的四角间隙平均值进行测量看其是否小于0.7mm, 这是保障弹簧不会对电梯制动效果产生影响的重要检验内容[3]。
4.结束语
综上所述, 电梯的制动器设备运行稳定性是决定电梯制动失效与否的关键因素。如果不对其进行控制, 长此以往电梯就很有可能发生轿厢冲顶、轿厢坠落等风险。这些问题都会对人们的生命财产安全造成严重的威胁, 因而在检验作业的过程中要对其进行针对性处理。由于抱闸力不足会对轿厢充电造成影响, 可通过切断电源的方式, 来获取电梯制动器运行过程的数据内容。在分析试验获取的信息数据时, 相关检验人员要以以往的工作经验作为判断依据。这样一来, 就能准确的找出导致电梯制动失效的原因, 进而采取行之有效的解决措施。
摘要：针对电梯设备在运行过程中出现的制动失效问题, 文章分析了其具体的产生原因和控制对策。
关键词：电梯制动,制动器抱闸力,电梯制动检验
参考文献
[1]王嘉彦.电梯制动失效原因分析及检验对策[J].企业改革与管理, 2014, 23:141.
[2]张起玉.探讨电梯制动器工作状态及检验与保养时注意事项[J].科技视界, 2015, 19:61-260.
电梯液压抱闸制动系统检验要点分析 第6篇
随着技术的发展, 电梯也在不断升级改进, 出现了各种各样的新形式的电梯样式, 液压抱闸系统就是其中之一。该系统具有电磁抱闸系统不具备的优势, 如开闸力大, 开闸平稳, 噪音小等。但是液压系统自身对温度敏感的缺陷也会影响系统的性能, 在极端条件下甚至可能造成严重事故。以下对液压抱闸系统进行分析, 发掘合适的检验方法, 以防范事故隐患, 保障设备安全运行。
1液压系统的液压油特性与温度的关系
液体的粘度是指它在单位速度下流动时单位面积产生的内摩擦力。粘度是衡量液体粘性的指标。粘度μ称为 动力粘度, 单位为Pas (帕斯卡秒) 。
液体的动力粘度与其密度的比值, 称为液体的动力粘度ν, 即ν=μ/ρ, 单位为m2/s。就物理意义来说, ν不是1个粘度的量, 但习惯上常用它来标志液体粘度。液压传动工作介质的粘度等级是以40℃时运动粘度 (以m2/s计算) 的中心值来划分。
液体的粘度随液体的压力和温度的变化而变化。对液压传动工作介质来说, 压力增大时, 粘度增大。在一般液压系统使用的压力范围内, 增加的数值很小, 可以忽略不计。但液压传动工作介质的粘度对温度的变化十分敏感, 温度升高, 粘度下降。这个变化率的大小直接影响液压传动工作介质的作用, 其重要性不亚于粘度本身。
从图1中可以直观地看到, 液压油的运动粘度随着温度的升高而下降, 对于不同标号的液压油, 对应最高启动粘度时温度为-18 ℃到12 ℃之间, 当温度达到120 ℃时, 液压油粘度达到最低点, 液压油粘度与温度呈现的是线性下降的关系。一般液压系统的工作温度为30 ℃～50 ℃之间。
实际液体具有粘度, 在流动时就有阻力, 为了克服阻力, 就必然要消耗能量, 这样就有了能量损失。在液压系统中, 能量损失主要表现为压力损失。压力损失过大也就是液压系统中功率损耗的增加, 这将导致油液发热加剧, 泄漏量增加, 效率下降和液压系统变坏。
液压系统是由一些元件、管接头和管道组成的, 每一部分都是由一些零件组成的, 在这些零件之间, 通常需要有一定的配合间隙, 由此带来了泄漏现象, 同时液压油也总是从压力较高处流向系统中压力低处或者大气中, 前者称为内泄漏, 后者称为外泄漏。泄漏主要是由压力差与间隙造成的。泄漏量过大会影响液压元件的系统的正常工作;另一方面泄漏也将使系统的效率降低, 功率损耗加大。
2电梯抱闸系统可能存在的风险分析
由于机房一般在建筑物顶端, 受到太阳直接照射, 所以机房内的温度普遍偏高, 在炎热的夏季, 就算不考虑电梯主机本身的发热, 机房的温度也可以达到40 ℃, 甚至高达50 ℃, 加上电梯主机本身发热量, 使得安装在主机附近的液压抱闸系统的油箱中液压油的温度很容易达到很高的温度, 这样的结果就将导致液压油的粘度急剧下降, 进而导致液压系统压力降低和液压系统内泄漏增大, 此时液压抱闸系统很可能出现无法打开抱闸的情况。目前的抱闸系统都有检测抱闸系统是否开闸到位的电气安全装置, 一旦该装置失效, 会出现抱闸没打开而电机仍然运转的情况, 这将导致抱闸制动闸瓦与制动轮的持续摩擦, 最终会导致闸瓦有效制动部分被全部摩擦完, 此时必然会导致冲顶或者坠落事故。
在中国北方寒冷地区, 机房温度往往很低, 这时液压油的粘度将急剧上升, 此时液压泵的自吸能力下降, 由于液压油中
溶解了一定的气体, 在油泵吸口处的压力低于空气分离压而产生气泡, 这就产生空穴, 这些气泡随着液流到下游压力较高的部位处时, 会因承受不了高压而破灭, 产生局部的液压冲击, 发出噪声并引起振动, 当附着在金属表面上的气泡破灭时, 它产生的局部高温和高压会使金属剥落, 使表面粗糙, 或出现海绵状的小洞穴, 使液压泵吸油不足, 流量下降, 噪声激增, 输出流量和压力剧烈波动, 严重影响液压泵的使用寿命。同时液压系统压力损失增大, 功率损失增大, 造成液压系统无法工作, 进而导致抱闸无法打开, 进一步造成事故。
3检验中需要注意的细节
检验中需要注意液压抱闸系统中抱闸到位的电气安全装置是否可靠, 同时注意可能对液压系统温度造成影响的各种因素, 如主机的发热, 阳光的直接照射, 空调散热器等热源。防止液压油的温度超过额定工作温度范围, 保持液压系统能够正常运行。同时要注意VVVF驱动的电梯会产生反馈电流, 相当一部分型号的电梯是用电阻来消耗这个电流, 同时产生了大量的热能。要注意判断这个热源是否对液压系统温度有严重影响, 是否采取相应措施防范。
对于冬季比较寒冷的地区, 要注意电梯主机机房是否有合适的采暖设施, 在液压抱闸系统启动的时候保证液压油处在最佳的工作温度区间。这个判断方法为触摸液压油箱, 感觉温度是否过低, 同时注意听液压泵的工作声音, 是否存在噪音, 可以判断液压油是否粘度过高造成气蚀, 通过观察液压系统压力表看工作压力是否正常。
对于有液压系统温度监控元件的, 要模拟温度异常情况的出现, 如对于热敏电阻检查温度的, 拔掉其输出信号, 观察保护装置是否起作用, 停止电梯运行。
4结语
老旧电梯安全隐患及应对措施 第7篇
关键词：老旧电梯,安全隐患,剖析,措施
高层建筑是城市居民的主要栖居地, 而电梯在高层建筑中是不可或缺的交通工具。电梯技术经历了一百多年的发展, 电梯技术已经的相当成熟, 安全性很高, 但老旧电梯事故频发却是不争的事实, 这是目前我们必须面临的焦点问题。在柳州市, 超过10年的电梯有约600台, 超过15年的有约300台, 这些电梯在使用过程中均存在着不少安全隐患, 每年由此引起的关人等事件屡见不鲜, 但这些电梯由于更新改造费用高昂, 所以基本是有问题才维修。通过归纳这两年柳州市老旧电梯的检验情况, 对老旧电梯所存在的安全隐患有了一个较为全面的了解。
1 老旧电梯安全隐患分析
1.1 电气线路及元件老化严重, 可靠性差
老旧电梯普遍存在电气线路及元件的老化问题。老旧电梯的电气线路及元件使用时间较长, 虽然不少还未到使用年限要求, 但由于老旧电梯的使用环境相对较差, 机房通常无降温措施, 夏天温度过高, 不少还存在漏雨等情况, 底坑通常存在积水、漏水等情况致使井道湿度大, 灰尘多, 有些厎坑还存在机油等, 这些都加速了电气线路及元件的老化, 降低了可靠性。电气线路及元件老化容易造成以下几方面的影响:一是造成门联锁电路系统故障。门锁的各种电气元件老化容易造成触点接触不良, 致使厅、轿门已关好, 但门联锁触点未接通, 电梯不能启动运行。不少电梯用户反映的电梯关门不走, 大多都是由于门联锁电路系统故障造成的。二是造成电气系统断路或短路。电气线路及元件绝缘老化容易引起绝缘击穿, 造成电气系统失效 (短路或断路) , 从而引起电梯故障, 这种情况在老旧电梯中还是比较常见的。三是造成电梯控制电路失效。老旧电梯多采用继电器、接触器进行控制, 由于使用环境恶劣, 继电器、接触器的触点容易因老化或电弧烧蚀而粘连或阻断, 造成控制电路的短路或断路, 致使电梯出现故障。四是造成超载装置失效。老旧电梯的底坑环境都比较恶劣, 容易导致超载开关老化失效或灵敏度降低, 致使很多电梯事故的发生。2011年9月9日, 广东东莞南城发生一起因电梯失控造成20人受伤的事故。事发电梯定载13人, 实际进入电梯有21人。事故现场勘查发现, 电梯超载保护失效, 由于严重超载, 制动器未能刹停, 直至下滑到负一楼。
1.2 机械部件磨损严重, 可替换性差
因为更新改造费用高昂的原因, 一些老旧电梯仍在带病运行, 且使用频率仍然极高, 容易出现紧固件松动或松脱、机械部件发生位移、脱落或失去原有精度等情形, 如果维保不到位, 以上情形没有得到及时调整或调整维护不得当, 就会加速电梯机械部件的磨损。另外, 润滑系统的润滑工作不到位也会造成或加速机械部件磨损, 磨损到一定程度就容易造成事故或故障。老旧电梯的部件老化磨损后, 很难找到合适的部件更换, 因不少老旧电梯的厂家早已停产, 使不少老旧电梯只能带病运行, 这也为电梯埋下了安全隐患。机械磨损造成的事故不少, 比如电梯抱闸的闸皮磨损严重导致抱闸力不足而造成电梯蹲底、冲顶、溜车;曳引绳绳槽磨损导致曳引绳与绳槽间的摩擦力不足也容易造成电梯蹲底、冲顶或无法提升。
1.3 使用单位管理不善
老旧电梯的使用地点一般是一些老旧小区或一些经济不景气的企业, 一些小区根本没有物业管理。对于小区的老旧电梯面临的问题很严峻, 本身老旧电梯故障多, 维修频繁, 所花费的维修资金也多, 这部分资金需要小区业主承担, 另外, 日常维保及每年的定期检验需要资金也要小区业主承担, 如果小区业主不理解, 电梯的维修资金就很难收集, 致使电梯的故障无法及时排除, 从而留下了安全隐患。而要对老旧电梯系统进行更新改造更是一个难题, 因为这涉及到费用更加大, 而老旧小区基本没有维修资金, 要所有的小区业主都理解上交这笔费用基本无法实现。
1.4 维保单位的日常维保不到位
按照国家法规的规定, 电梯必须由有资质的维保单位定期进行维保 (至少每15日进行一次清洁、润滑、调整和检查) , 维保单位对其维保电梯的安全性能负责。但一些维保单位为了减少成本, 并没有按规定的要求及时对电梯进行维保或保养不到位, 使电梯埋下了安全隐患。另外, 对一些老旧小区很难做到定期的维保, 主要原因是有些使用单位对电梯的管理重视程度不够, 特别是一些没有物业管理的老旧电梯, 根本没有与有资质的维保单位签订维保合同, 没有定期进行日常的维保, 有问题才修理, 导致了电梯的故障率高发, 关人或故障停运事件屡屡发生。
2 应对措施
对于目前实际存在的老旧电梯公共维修基金缴纳严重不足, 难以做到更新、改造的情况下, 本人认为应该从以下几个方面加强对老旧电梯的管理, 达到降低老旧电梯事故及故障率的目的。
2.1 落实使用单位的安全主体责任
企业安全管理问题及安全责任得不到有效落实所导致的特种设备事故占每年特种设备事故总量的比例居高不下。在2014年1月1日开始实施的《特种设备安全法》中明确了使用单位为特种设备的安全责任主体, 并加大对违法行为的处罚力度, 促使使用单位及其主要负责人重视特种设备安全, 真正把安全放在第一位, 从而达到降低特种设备事故的发生率的目的。针对住宅小区电梯安全管理不到位的问题, 法律亦作了规定, 要求物业管理单位应当依法履行安全管理义务, 一旦发生事故, 物业服务单位如果没有尽到安全管理义务, 应当承担相应的责任。在实际工作中, 如何确保使用单位的主体责任得到有效落实就显得尤为重要。
2.2 确保维保工作到位
从上文的论述中可见电梯定期维保的重要性, 而近年来发生的不少电梯安全事故都表明了维保的关键作用。针对电梯的维保, 特种设备安全法对维保的资质、维保作业人员的资格、维保的过程都做了明确要求, 但如何确保维保单位按规定去维保电梯, 就要求我们使用单位加强对维保单位的监督及政府监督部门对电梯维保单位的监督检查。
2.3 加强政府监管
政府部门对电梯安全的监管, 一是要实行“警察式”的监管, 而不是大包大揽;二是要加强对维保单位的监督抽查力度, 严格把关;三是加大违法成本, 发现违法行为, 如不按期进行定期检验、不按期进行维保等, 坚决予以查处。
2.4 把好定期检验关
电梯的定期检验是对电梯安全性能的检验, 也是对电梯维保单位的维保工作及使用单位的管理工作的定期性检验, 为政府监管部门提供技术支持, 故其重要性可见一斑。对于电梯检验部门来说, 在定期检验工作中必须严格按照检验规程的要求开展检验工作, 对老旧电梯更需要给予更多的关注, 严查安全隐患, 对不符合检规要求的, 必须督促整改到位, 对不合格的电梯及时上报监管部门。
2.5 强化社会监督
电梯安全涉及千家万户, 只要社会各方面都参与进来, 充分发挥社会公众、新闻媒体等各方面对电梯的安全工作的监督作用, 必然能取得良好效果。要发挥社会监督的力量, 一是要公开监管部门和有关部门举报方式, 接到举报的部门应当及时处理;二是保障公众的知情权, 定期向社会公布特种设备安全状况。
2.6 加强电梯安全知识宣传, 提高公众安全意识
近年来, 不少电梯事故是由于乘客对电梯安全知识认识不足造成的, 比如电梯关人后强行开门自救引发坠落或剪切事故等, 事实上, 电梯关人是电梯的安全保护系统起作用, 只要耐心等待专业救援, 就可避免事故的发生。特种设备安全法对社会公众乘坐、操作特种设备都有明确规定, 但很多公民并不了解, 所以政府部门及电梯使用单位加强电梯安全知识宣传, 提高公众安全意识势在必行, 而我们公众本身也要主动去了解电梯安全常识。
3 结语
目前老旧电梯所存在的问题日益突出, 只有使用单位、维保单位及我们公众都积极参与进来, 与我们政府一起共同关注其安全问题, 才能确保特种设备安全法得到有效贯彻落实, 才能从制度上、源头上有效防范、减少和遏制特种设备重大事故的发生, 公众生命财产安全才能得到有效保障。
参考文献
[1]毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验[M].北京:学苑出版社, 2000:49-63.
[2]何东.浅谈对老旧电梯安全状况的分析及年检常见问题[J].科技天地, 2011, (8) :6-7.
老旧住宅加装电梯的实践与感悟 第8篇
就我国而言, 不仅面临着城市化的发展问题, 同时还面临着社会老龄化的问题。早期的很多住宅建筑, 由于种种原因, 不能够完成老年人的居住要求。对这些既有建筑的改造势在必行。这既体现了全球建筑节能减排的趋势, 同时也是宜居生活的必然要求。
自2008年9月起, 笔者陆续接到了许多多层住宅加装电梯的设计工作。约6万平方米的既有住宅按我们的施工改造方案完成了加装电梯改造。截至目前, 共完成二十多种户型加装电梯方案设计数十个。
这些住宅案例大都始建于上世纪改革开放初期的80年代, 户型各不相同, 户型面积为50~170平方米。由于当时我国国民经济水平限制了住宅建设的水平, 这些住宅全部没有安装电梯, 无障碍设施更是无暇顾及, 这使得老年人、残疾人出入十分不便。
由于户型各异, 建筑师必需要根据户型的具体情况进行个性化的改建设计。根据现场调研分析, 为了不影响南侧的日照和采光, 我们首先确定了一条基本原则:电梯要尽量加装在原建筑的北侧。
案例分析
一、郑常庄住宅电梯改造:
郑常庄住宅原建筑建设年代为上世纪80年代末【图1】, 建筑为砖混结构, 层高均为2.9米。为改善住房条件, 该住宅于几年前向北扩建了3米 (图中楼梯外墙以北的部分) , 住宅距北外墙1米左右有东西走向天然气管线及水暖设备管线;每个建筑南外墙3米有菜窖。
解决已有住宅加电梯的问题, 要考虑的基本要素有两方面:一是入户位置, 二是电梯井道的位置。
从图1中我们可以看到:除楼梯间外, 户型内靠北外墙的房间有居室、厨房、浴室、厕所。首先我们考虑解决入户问题有可能的解决办法:有可能作为进户通道的只有厨房和居室。如果从居室进户, 则居室和厨房要变成通道, 居室变为黑房间, 采光受到影响;如果从厨房入户, 则厨房会变成黑房间, 这样的设计并不合理。
按照前述分析, 直接在北外墙加装电梯, 没有能够找到一个功能合理的方案。
如果这种户型也按新建考虑, 只是需要配一组由楼梯和电梯组合在一起的交通核就能取得比较好的效果。这套户型的现状仅有一个楼梯, 而合理的交通核应由电梯和楼梯组合而成。如果我们能想办法把电梯井道置于其应有的位置, 那么这个问题就解决了。所以, 我们向建设方推出了拆除原楼梯, 将电梯布置在里侧原户门处, 再在电梯北侧重建楼梯的方案。【见图2】
该方案的主要特点:
1、每单元设一部电梯, 拆除原有楼梯, 将新建楼梯设在电梯北侧, 无论走楼梯还是坐电梯都从同一单元门进出, 户门只有一个, 实现了一把钥匙开门, 功能合理, 取得了非常好的使用效果。
2、节约用地:不影响天然气等室外管线, 甚至不用翻建道路, 以最小的用地解决了加电梯的问题。
3、相对于在建筑南侧加装电梯, 这种方式不遮挡南向阳光, 不改变原建筑各房间的使用功能, 并且保证依然是明厨、明卫。
4、深入理解加装电梯的实质就是要为住宅进行无障碍通行创造便利条件, 单元门处的坡道设置, 使得一层住户也能享受到无障碍设计所带来的关爱。
5、对已有日照间距几乎没有不利影响。
6、电梯井道与南侧卧室间的墙面加装壁柜, 利用它进行隔音吸音处理, 尽量减少电梯运行噪音对人们休息的不利影响。
当然, 该方案存在一些问题需要处理, 例如:在施工期间拆除原楼梯, 为不影响使用, 必须建临时楼梯以妥善解决住户的日常出行等问题。但这些问题通过采取措施都能解决。
二、莲花池住宅电梯改造:
继郑常庄之后, 我们又为莲花池 (图3莲花池改造前平面) 、车道沟的部分住宅按此思路进行了加电梯的设计。
和郑常庄不同的是, 这些住宅都没有进行过扩建, 加电梯的同时还要根据业主的意见向北进行适当地扩建, 由于这些老旧住宅的北侧房间一般都是卫生间、厨房的位置, 所以, 往往同时进行厨房、卫生间、楼梯的改造, 面积虽然不大, 却是住宅最复杂的核心部位。
图3为莲花池住宅改造的方案。该设计为了取得更好的隔音效果, 电梯井道的南墙为新建墙体, 与南侧相邻原建筑的居室墙体彻底脱开。由于思路一致, 该设计的利弊与郑常庄并无差别, 在此不再赘述。
之前的一类加装电梯的方式可以称之为“内置电梯”, 与之对应的是, 笔者曾做过的另一种加装电梯方式外置电梯。顾名思义, 所谓“外置电梯”就是原有楼梯不动, 而在原楼梯入口外侧设置电梯井道及电梯厅的做法。
图4为莲花池改造的另一个方案。该方案就是所谓外置电梯的一个比较典型的实施方案。图中可见, 外置电梯最大的优点是:不用改动原有住宅的主体结构, 施工期间对住户的干扰最小, 电梯运行的噪音也最小。但相对于内置电梯, 却有如下缺点:
1、对场地的影响:进深方向凸出原有建筑的尺寸A=5120是电梯井道进深与电梯厅进深尺寸相加, 而决定电梯厅进深的因素, 不可能仅考虑《民用建筑设计通则》和《城市道路和建筑物无障碍设计规范》里的相关规定, 因为为达到一层住户也能享受无障碍设计通行的便利, 电梯厅地面标高已达到±0.00, 而要进入原有楼梯间, 还必须在进入楼梯间之前, 将地面标高降回原有楼梯入口处的标高 (在北方地区, 此标高为-0.45者居多) , 为此, 至少还需要一米的距离 (如果将电梯厅地面降低至-0.45标高, 将原楼梯内的3级踏步改造成坡道, 但此坡道的坡度一般大于无障碍规范规定的坡度值较多, 不符合相关规范) 。而内置电梯, 由于电梯厅与楼梯休息平台合并, 相应尺寸仅为A=3240。由此可见, 外置电梯往往会对住宅北侧的道路、室外管线及其北侧的其它建筑造成更大的不利影响。
2、从交通流线来分析, 由于外置电梯每户需有两个户门, 势必造成户内需要两套交通面积, 浪费的面积多, 户内空间不好使用。
3、2层以上电梯厅不能直接通达楼梯, 出现极端情况 (突发电梯不能运行) 时, 很有可能有人被困电梯厅而出不来 (在笔者所做实例中就已出现过这种情况) 。
设计感悟
通过加电梯的设计实践及亲身体验, 笔者有三点感悟:
首先, 中国已进入老龄化社会, 作为一名中国人, 应当充分意识到老龄化社会对我们意味着什么。而作为一名建筑师, 我们都应该充分理解无障碍设计对老龄化社会的意义。从我们现在为之加电梯的住宅户主来看, 当年都是身体健康, 却又即将步入老年生活的五六十岁的人。当时如果这些人家中还有上一辈的行动不便的老人, 他们会根据自己当时的情况选择首层居住, 故当时无障碍出行的矛盾并不突出。
而如今, 他们已经变成了的行动不便的耄耋老人, 对类似这些家庭来说, 无障碍通行的需求已变得极为迫切。如何解决类似这样的老旧住宅的无障碍问题, 如何让我们的住宅能够适应我国已经出现的4∶2∶1 (老年人∶成年人∶子女) 的人口结构, 如何为老年人、残疾人提供更多的便利, 为他们创造一种便于他们自理的积极向上的生活居住环境, 已经是我们当今社会的一个很重要的社会问题, 也是我们建筑师面临的一个重要课题与紧迫任务。
第二, 我们的住宅设计应当以人为本, 以社会为根基。我所做的加装电梯的工程虽然经历了很多波折, 但是成功了。事实上, 据了解, 目前有很多城市都在考虑为老旧住宅加装电梯, 进展十分不顺利。今天之所以能让我们有大量的老旧住宅加装电梯的工作要做, 只能说随着国民经济的不断发展, 人民生活水平的不断提高, 以及老龄化社会的需要, 电梯已成为住宅建设的一个必要构件, 而我们的《住宅建筑规范》 (GB 50368-2005) 、 (2003年版) 《住宅设计规范》 (GB 50096-1999) 却依然是这样规定的:“七层以及七层以上的住宅或住户入口层楼面距室外设计地面的高度超过16m以上的住宅必须设置电梯”, 已明显不适于当今的社会需求。
从设计的合理性、投资的经济性、施工的方便性及对住户的影响性来考虑, 新建住宅直接设置电梯要比后加电梯要好很多。从另一方面来考虑, 总不能说在我们今天要为老旧住宅加装电梯而工作, 而去为过去的贫穷落后花更多的钱去埋单的同时还在延续过去不合理的思维模式, 执行不合时宜的规定, 做不合理的工作, 这样, 我们会花更多的人力、物力、财力为过去埋单。
因此, 笔者建议对《住宅建筑规范》、《住宅设计规范》必须做如下修改: (1) 规定只要是多层住宅建筑就应该设计电梯, 使所有住宅都符合无障碍通行的要求;即使受投资经费的限制, 设计当中也要在适当的位置把电梯井道预留好。 (2) 规定住宅楼梯间内应采用坡道的形式解决一层室内外高差的问题, 使得至少住在一层的住户和到达预留电梯门的部位能获得无障碍通行。 (3) 电梯厅的进深应满足无障碍的要求。 (4) 上述三条建议应作为强制性条文来要求。
