鄧小韶 鐘思寧

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院惠州檢測院 惠州 516003）

在安全領(lǐng)域，有一個(gè)著名的海因里希法則，該法則可以概括為每一起嚴(yán)重事故背后必有29件輕微事故，還有300件潛在隱患。電梯的事故也如此，在事故發(fā)生之前的故障、隱患就會(huì)通過故障振動(dòng)表現(xiàn)出來。通過對(duì)電梯故障振動(dòng)的分析和診斷，能夠準(zhǔn)確找出故障和隱患所在，并及時(shí)采取措施將它們消除，從而將電梯事故消除在萌芽狀態(tài)，提高電梯使用安全性和可靠性。

EVA-625在電梯的故障振動(dòng)檢測和分析中有重要作用[1]。運(yùn)用EVA-625對(duì)電梯的振動(dòng)進(jìn)行檢測，并結(jié)合電梯的振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理，診斷出故障所在，這是行之有效的電梯故障振動(dòng)診斷方法。筆者結(jié)合自身多年的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)幾例典型的電梯故障振動(dòng)，運(yùn)用EVA-625對(duì)其進(jìn)行分析、診斷，說明這一方法的有效性。

1 對(duì)電梯轎廂導(dǎo)軌引起故障振動(dòng)的分析和診斷

電梯轎廂導(dǎo)軌引起的故障振動(dòng)是屬于導(dǎo)向系統(tǒng)引起的故障振動(dòng)，是最常見的一種。原因通常有導(dǎo)軌頂面距離偏差過大，導(dǎo)軌同面度不良，導(dǎo)軌直線度不良，導(dǎo)軌接頭間隙超標(biāo)等。

如圖1所示，這是用EVA-625檢測得到的轎廂振動(dòng)波形，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是振幅，第一個(gè)波形是轎廂的位移曲線，下面三個(gè)波形分別是X軸、Y軸和Z軸振動(dòng)波形。從圖中可以看出Y軸和Z軸的最大峰-峰值，A95峰-峰值均超過了GB/T 10058—2009《電梯技術(shù)條件》[2]中相關(guān)條款的要求。三個(gè)軸的振動(dòng)波形具有一定的相似，而且具有明顯的周期特征，其中以Y軸的最為明顯。選中Y軸，對(duì)其進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)分析，得出圖2。在整個(gè)行程中，最大振動(dòng)頻率為3.125Hz，最大振幅為5.361mg，其最大振動(dòng)頻率顯然與曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、反繩輪的振動(dòng)頻率不同，因此振動(dòng)不可能來源于曳引機(jī)、反繩輪；Y軸出現(xiàn)明顯振動(dòng)的時(shí)間周期明顯，約為2s，該電梯的運(yùn)行速度為2.5m/s，考慮到電梯實(shí)際運(yùn)行速度與額定運(yùn)行速度的偏差，也就是每隔5m的距離，轎廂就發(fā)生一次明顯的振動(dòng)。電梯轎廂導(dǎo)軌的長度恰好為每根5m，結(jié)合電梯的振動(dòng)機(jī)理，可以判斷是兩根導(dǎo)軌的接頭處引起的故障振動(dòng)。

圖1 轎廂導(dǎo)軌引起故障振動(dòng)的波形

圖2 FFT分析頻譜圖

驗(yàn)證：結(jié)合圖1中的位移曲線圖，找出明顯抖動(dòng)的位置，對(duì)相應(yīng)的電梯轎廂導(dǎo)軌進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的轎廂導(dǎo)軌接頭處未進(jìn)行打磨處理。圖3中，導(dǎo)軌連接處的接頭臺(tái)階明顯，間隙超標(biāo)，當(dāng)轎廂運(yùn)行經(jīng)過導(dǎo)軌連接處時(shí)，就產(chǎn)生了明顯的故障振動(dòng)。接下來對(duì)轎廂導(dǎo)軌接頭進(jìn)行打磨修整，修整后如圖4所示。修整后轎廂的故障振動(dòng)得到明顯改善，各振動(dòng)數(shù)值也符合標(biāo)準(zhǔn)要求，驗(yàn)證了上述分析和診斷是準(zhǔn)確的。

圖3 導(dǎo)軌接頭修整前

圖4 導(dǎo)軌接頭修整后

2 對(duì)鋼絲繩引起故障振動(dòng)的分析和診斷

鋼絲繩引起電梯轎廂故障振動(dòng)是屬于曳引系統(tǒng)引起的故障振動(dòng)，也是常見故障振動(dòng)。曳引系統(tǒng)中的懸掛裝置主要由鋼絲繩和繩頭組合構(gòu)成。其中鋼絲繩可以看作是一個(gè)彈性元件，轎廂是懸掛在鋼絲繩上的振動(dòng)體。電梯轎廂受到鋼絲繩的曳引力和自身重力的作用，在電梯井道做上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中鋼絲繩的抖動(dòng)頻率有明顯的特征，其頻率會(huì)隨著電梯運(yùn)行速度增大而增大，隨著轎廂與曳引機(jī)的距離減少而增大。鋼絲繩的抖動(dòng)直接傳導(dǎo)到轎廂上，就形成了轎廂的振動(dòng)。調(diào)節(jié)鋼絲繩張緊力，或者在繩端采取適當(dāng)?shù)墓潭ù胧?，可以有效降低懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)影響。下面是對(duì)鋼絲繩引起電梯轎廂故障振動(dòng)的分析和診斷。

圖5和圖6是用E V A-6 2 5測得的轎廂Z軸和X軸的振動(dòng)波形。圖5是上行時(shí)Z軸和X軸的振動(dòng)波形，由波形圖可以看出，上行時(shí)，在行程的前半段，X軸振動(dòng)并不明顯；隨著轎廂距離主機(jī)越來越近，轎廂與曳引輪之間的鋼絲繩越來越短，在行程的后半段，X軸振動(dòng)越來越明顯，在轎廂到達(dá)頂層開始減速時(shí)達(dá)到最大；圖6是下行時(shí)的波形圖，在頂層站往下運(yùn)行，在加速段運(yùn)行時(shí)，當(dāng)轎廂速度達(dá)到最大時(shí)，X軸振動(dòng)也達(dá)到最大，然后伴隨轎廂和曳引輪之間的距離增大而減小，也就是說勻速段運(yùn)行時(shí)，轎廂距頂層站越近，振動(dòng)越明顯。

圖5 上行時(shí)鋼絲繩引起故障振動(dòng)的波形

圖6 下行時(shí)鋼絲繩引起故障振動(dòng)的波形

為進(jìn)一步分析X軸的振動(dòng)頻譜特性，對(duì)快速下行時(shí)的X軸進(jìn)行快速傅立葉變換分析，如圖7所示。頻譜圖的頻率非常密集并且逐漸增大的趨勢明顯，振動(dòng)頻率最大為65.313Hz；同時(shí)Y軸和Z軸也存在同樣的高頻率振動(dòng)，進(jìn)行快速傅立葉變換分析后能得到相似的頻譜圖。該電梯的曳引比為1∶1，這樣的振動(dòng)頻率，顯然超出了曳引輪、反繩輪的回轉(zhuǎn)頻率，根據(jù)前文的分析，該振動(dòng)與鋼絲繩的抖動(dòng)特征相符，可以判斷該振動(dòng)是由鋼絲繩的抖動(dòng)引起的。

圖7 FFT分析頻譜圖

驗(yàn)證：首先檢查轎廂的鋼絲繩繩頭，繩頭部件齊全，緊固；然后在運(yùn)行中觀察繩頭組合的擺動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)繩頭的擺動(dòng)情況與振動(dòng)檢測和分析的波形吻合，越靠近頂層站，抖動(dòng)程度越大。根據(jù)以上情況，提出加裝繩頭組合固定裝置改進(jìn)措施。如圖8所示，是改進(jìn)前的繩頭組合，它在電梯的運(yùn)行過程中很容易產(chǎn)生抖動(dòng)。對(duì)繩頭組合采取固定措施（加裝減振器）后，如圖9所示。改進(jìn)后的繩頭組合抖動(dòng)得到明顯的抑制，電梯轎廂的振動(dòng)情況明顯改善，驗(yàn)證了上述分析和診斷的準(zhǔn)確性。

圖9 加裝減振器后的繩頭組合

3 對(duì)反繩輪故障振動(dòng)的分析和診斷

反繩輪一般存在于曳引比大于2的電梯中。它通常位于轎頂，由于與轎廂是直接連接在一起的，它的故障，極易將振動(dòng)傳導(dǎo)至轎廂，對(duì)轎廂的振動(dòng)影響非常明顯。以下是對(duì)這一類型的故障振動(dòng)的分析和診斷。反繩輪故障一般影響Z軸方向的振動(dòng)，如圖10和圖11所示，是一有故障振動(dòng)電梯的Z軸振動(dòng)波形圖，它的水平方向的振動(dòng)波形均正常。由振動(dòng)波形圖可見，Z軸波形在勻速運(yùn)行段出現(xiàn)了明顯且有規(guī)律的如鋸齒狀低頻振動(dòng)，而且其上行和下行的勻速運(yùn)行段均存在相似的波形。

圖10 上行振動(dòng)波形

圖11 下行振動(dòng)波形

由于在勻速運(yùn)行段的振動(dòng)特征明顯，因此對(duì)上行波形的勻速段進(jìn)行快速傅立葉變換。從進(jìn)入勻速運(yùn)行的第10s開始，對(duì)其進(jìn)行FFT分析。

如圖12所示，得出振動(dòng)主頻為2.563Hz。該電梯反繩輪直徑0.5m，額定運(yùn)行速度2.0m/s，可以計(jì)算出轎廂反繩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為2.546Hz，考慮到電梯實(shí)際運(yùn)行速度與額定運(yùn)行速度的偏差，可以判斷該故障振動(dòng)是由轎廂反繩輪引起的。

圖12 FFT分析波形

驗(yàn)證：對(duì)轎頂反繩輪進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)反繩輪有破損，在電梯運(yùn)行時(shí)軸承處有異響，目測軸承有損壞，判斷電梯的故障振動(dòng)即由此引起，因此反繩輪及其軸承應(yīng)報(bào)廢更換。更換反繩輪及其軸承后，運(yùn)行時(shí)軸承處的異響消失，鋸齒狀低頻振動(dòng)也得到消除。故障診斷得到驗(yàn)證。

4 結(jié)束語

采用EVA-625對(duì)電梯的故障振動(dòng)進(jìn)行檢測，結(jié)合故障振動(dòng)的機(jī)理對(duì)其進(jìn)行分析和診斷，是行之有效的并易于在工程實(shí)踐中應(yīng)用的方法。雖然本文所檢測和分析的故障振動(dòng)，均為典型的單個(gè)故障在電梯故障振動(dòng)中的表現(xiàn)，而實(shí)際情況往往更為復(fù)雜，常伴有多個(gè)故障同時(shí)發(fā)生；即便如此，充分應(yīng)用EVA-625的分析功能，并輔以諸如小波包分析之類的信號(hào)分析方法，是能夠有效地對(duì)電梯的故障振動(dòng)進(jìn)行分析和診斷的，從而提高電梯使用的安全性和可靠性。