电梯曳引钢丝绳断股检测装置的设计

浅谈电梯曳引钢丝绳断股检测装置的设计
1. 【摘  要】电梯曳引钢丝绳对于电梯安全运行有至关重要作用，目前电梯安全系统对于曳引钢丝绳损伤是没有任何保护和检测装置。曳引钢丝绳只要出现断股情况，轻则造成电梯舒适感变差或噪音，重则造成困人事件或者损坏其它部件。本文尝试设计一种电梯曳引钢丝绳断股检测简易装置，此设计可以在很大程度上及时预防钢丝绳出现断股停梯事故，增加电梯安全检测功能。 
【关键词】曳引钢丝绳；检测装置；断股；预防 
目前电梯安全保护系统未有此类钢丝绳保护装置。本文所设计的装置主要是针对钢丝绳出现断股或散股时，钢丝绳会出现断股处钢丝外露或散股处直径增大的情况，当这些钢丝绳异常位置经过配置安装在电梯上的检测装置时，就会触动探测装置上的开关部件，开关装置就会形成电信号，经过处理后发出报警，从而提示检测到钢丝绳异常情况。 
一、目前钢丝绳检测的主要方法 
钢丝绳并非耐用的电梯部件，更属于易耗品，因为其长期处于受载，并反复弯曲、拉伸、摩擦等工况中，在达到其使用寿命极限时，发生钢丝绳断裂、磨损等情况也属于正常现象，但能够及时发现钢丝绳的损伤情况，并正确的判断钢丝绳已达到了报废更换标准，对于电梯的正常安全运行则非常重要。 
根据tsgt7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则－曳引与强制驱动电梯》5.1项要求，出现以下情况必须报废更换： 
①出现笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折； 
②断丝分散出现在整条钢丝绳，任何一个捻距内单股断丝数大于4根；或断丝集中在钢丝绳某一部位或一股，一个捻距内断丝总数大于12根（对于股数为6的更丝绳）或大于16根（对于股数为8的钢丝绳）磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳工程直径90％。采用其他类型悬挂装置的，悬挂装置的磨损、变形等应不超过制造单位设定的报废指标。 
以上三种报废情况的检查，通常采用的方法有：观察法、摸查法、无损探伤法等，可以有效的进行判断和排除。 
（1）观察法：电梯检修慢速行使状态下，检查人员在轿顶对曳引钢丝绳的整体及局部状态进行检查，一般可用于扭结、弯折、畸变等情况； 
（2）摸查法：电梯检修慢速行使状态下，检查人员在轿顶用手（带手套）握紧对重侧曳引钢丝绳通过手的触觉，感觉钢丝绳是否存在变形、扭结、弯折、断丝、直径变化等情况，同时还可以了解钢丝绳的整体含油量是否充足。此种方法可以大致掌握整条钢丝绳的质量状态。 
（3）无损探伤法：电梯检修慢速行使状态下，检查人员在机房，利用钢丝绳探伤仪器，通过漏磁感应技术（如图1），对钢丝绳进行全程检测，然后通过进行探伤曲线波形分析，辅助判断钢丝绳上断丝位置。以上三种方法的结合运用，可以有效的找出曳引钢丝绳的损伤部位，了解钢丝绳的实际损伤情况，并采取有效的维护措施，以及时避免由于钢丝绳问题导致的电梯发生故障事故。电梯专用钢丝绳探伤仪可以对钢丝绳进行探伤检测，但这种探伤仪不是配置在电梯上，只是作为一种定期或专项检查的工具，无法普及，也无法及时发现和排除钢丝绳异常情况。 
二、检测装置的设计原理 
1、检测装置设计的依据。根据多起钢丝绳断股事故，有一个共同点，就是防跳杆被打烂或者打弯，这个力度是很大的，断股时绝对会先出现钢丝外露情况，外露的钢丝绳慢慢变严重，然后外露钢丝绳经过绳轮或者防跳杆缠住阻挡物，从而拉扯整股钢丝绳造成停梯事故。所以此装置可以在钢丝绳完全断股之前检测出异常现象。 
2、检测装置部件构造。在曳引轮与导向轮之间的架机梁上加装检测装置，装置检测部件主要由微动开关、触动片以及相关辅助电路组成图2，当钢丝绳开始出现钢丝绳外露，钢丝绳经过并触发装置时，装置就会报警或者亮灯，并记录触发次数，维保人员根据亮灯或者报警对应的楼层数检查钢丝绳异常情况。 
3、检测装置电气构造。检测装置电气构造示意图如图3。检测装置电气部分主要由电源电路、信号处理器、显示电路、报警电路以及检测元件组成。各电路主要功能为： 
（1）变压整流电路。主要把外界电源转换为检测装置适用的电压； 
（2）显示电路。主要显示检测到钢丝绳异常信号的数量； 
（3）报警电路。主要把检测的钢丝绳异常信号用蜂鸣器或者发光灯作报警提示； 
（4）检测元件。主要检测钢丝绳异常情况的触片开关； 
（5）信号处理器。主要对检测的钢丝绳异常信号进行处理和传输。 
4、检测装置动作的信号处理。当装置检测到钢丝绳存在异常情况，装置就会输出电信号，电梯可以根据此信号判断钢丝绳出现损伤情况，并在运行方向的最近平层停梯，并显示故障，提示维保人员检查钢丝绳；如信号不进入控制柜，也可以做成一个外置的装置，当维保人员维保时，把装置电源打开，在机房全程运行电梯，观察装置蜂鸣器或者灯亮情况，并根据相应异常楼层，停车检查钢丝绳。 
三、检测装置的影响因素 
1、钢丝绳晃动。钢丝绳在运行过程中会自身转动和晃动，尤其在钢丝绳放气和张力调整不均的情况下最为严重。为避免或减少这种因素的影响，选择把此装置安装在曳引轮与导向轮之间的架机梁上，对两个绳轮间的钢丝绳进行检测，因为曳引轮与导向轮之间的钢丝绳是受力绷紧的，运行过程中摆动幅度小，除非出现钢丝绳扭曲现象，但也说明这个装置同时可以检测出钢丝绳严重扭曲情况。 
2、钢丝绳油泥。钢丝绳油泥如果不是因天气原因变硬的话，不会造成装置误动作，因这个力度较小，如果真要考虑这个原因，可以在开关方面做一些优化，比如增加开关阻尼作用，保证要用一定力才能触动开关。 
3、钢丝绳断丝不外露。此装置只能对断丝外露情况进行检测，如果钢丝绳断丝不外露，无论钢丝绳损伤情况如何严重，装置都无法检测，它是这种检测装置最大的缺点。 
4、断丝严重，损坏检测装置。如断丝外露情况较严重，很可能撞坏检测元件，造成检测装置失效。对于此情况，可以增加一个监控检测装置损坏失效的元件，从而达到增强检测装置的检测性能。 
5、钢丝绳弯折。如钢丝绳无断丝和散股现象，也可能存在因安装不良造成的钢丝绳弯折现象，弯折严重处会触发检测装置。从相关标准和要求来说，弯折严重情况也是判断钢丝绳报废的依据，因钢丝绳弯折处是诱发钢丝绳断丝或散股的主要原因之一，也同时说明此装置同样可以对钢丝绳弯折现象进行检测。 
四、检测装置的经济性和实用性 
1、增加电梯钢丝绳断股预防选配功能，提高电梯市场竞争力和功能多样性； 
2、提前处理钢丝绳断股问题，避免出现困人事件发生，从而引发事态上升，造成投诉处理成本倍数增加； 
3、在售后方面，可以向客户推荐加装此装置； 
4、可以加强电梯钢丝绳维保工作的效果，及时发现钢丝绳异常情况。 
五、总结 
针对电梯曳引钢丝绳保护和检测手段的缺乏，不能及时有效发现钢丝绳异常情况，依据钢丝绳出现断股的特征，设计出一种钢丝绳断股检测装置，可以在很大程度上预防钢丝绳出现断股停梯事故，减少安全事故发生，增强电梯安全检测性能。 
 
参考文献 
[1]gb 8903-2005 电梯用钢丝绳. 
[2]gb/t 5972-2006/iso 4309:1990  起重机用钢丝绳检验和报废实用规范. 
[3]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. 
 

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