趙世軍

(山西省檢驗(yàn)檢測中心 山西太原 030012)

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的高度發(fā)展，電梯作為一種方便、快捷的乘用工具，已廣泛應(yīng)用于各種建筑、空間等場所，為人們的工作、生活、生產(chǎn)活動提供了非常舒適、便捷的服務(wù)，全球電梯專業(yè)技術(shù)人員都在倡導(dǎo)安全、節(jié)能、智能化的本質(zhì)安全理念[1]。截至2021年底，全國電梯總保有量已達(dá)879.98 萬臺，如何保障電梯的安全運(yùn)行和使用，是擺在電梯安全保障部門面前的難題。隨著電梯數(shù)量的大量增多，傳統(tǒng)的電梯載荷試驗(yàn)手段存在的固有問題越來越凸顯，已經(jīng)極大地限制了電梯檢驗(yàn)檢測行業(yè)的發(fā)展，影響了電梯檢驗(yàn)檢測工作質(zhì)量。不斷提出并改進(jìn)檢驗(yàn)檢測技術(shù)方法，是《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》及其他法律、法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范賦予并鼓勵檢驗(yàn)檢測人員的職責(zé)和要求。

原國家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局辦公廳于2017年6月發(fā)布關(guān)于《實(shí)施電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則》等6個安全技術(shù)規(guī)范第2 號修改單若干問題的通知（質(zhì)檢辦特函〔2017〕868 號），要求自2017 年10 月1 日起，對安裝監(jiān)督檢驗(yàn)合格使用5年及以上的曳引與強(qiáng)制式乘客電梯、消防員電梯，按照新版檢規(guī)中“制動試驗(yàn)”項(xiàng)目的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)?！峨娞荼O(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》（TSG T7001-2009）第2 號修改單增加了8.13制動試驗(yàn)A（B）：“轎廂裝載125%額定載重量，以正常運(yùn)行速度下行時，切斷電動機(jī)和制動器供電，制動器應(yīng)當(dāng)能夠使驅(qū)動主機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)后轎廂應(yīng)無明顯變形和損壞。”檢驗(yàn)方法為：監(jiān)督檢驗(yàn)由施工單位進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場觀察、確認(rèn)；定期檢驗(yàn)：由維護(hù)保養(yǎng)單位每5 年進(jìn)行一次試驗(yàn)，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場觀察、確認(rèn)。

制動試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)電梯曳引系統(tǒng)的承載能力和安全性、驗(yàn)證電力拖動系統(tǒng)（曳引機(jī)的制動能力、供電、調(diào)速）和電氣控制系統(tǒng)（電氣控制能力）可靠性、轎廂（轎廂架、轎廂體）系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)（導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架）的穩(wěn)定性。該試驗(yàn)是一項(xiàng)非常重要和必要的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

在進(jìn)行平衡系數(shù)試驗(yàn)和超載保護(hù)裝置試驗(yàn)時，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)普遍采用轎廂加載金屬砝碼的檢驗(yàn)方式。由于砝碼的租賃、搬運(yùn)費(fèi)用高，所以對于這些需要搬砝碼檢驗(yàn)的項(xiàng)目，很少有維保單位會進(jìn)行試驗(yàn)，而檢驗(yàn)單位也基本認(rèn)可自檢報(bào)告的合格結(jié)論，這就使這些項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)論可能與實(shí)際存在較大差異，給電梯的使用埋下了重大的安全隱患[2]。

部分電梯由于在使用、維護(hù)保養(yǎng)等過程中，可能產(chǎn)生平衡系數(shù)不符合要求、轎廂架強(qiáng)度下降、制動能力不足、曳引能力下降、導(dǎo)軌支架松動等情況，在進(jìn)行制動試驗(yàn)時可能會產(chǎn)生各種不可預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)。主要會出現(xiàn)如下幾種情況：曳引鋼絲繩受損、從繩頭組合中脫落；轎廂架變形、附屬零部件損壞；轎廂在逐步加載砝碼過程中，出現(xiàn)溜車、礅底；電梯下行轎廂未制停，減速礅底；電梯溜車轎廂限速器-安全鉗動作，導(dǎo)致導(dǎo)軌磨損或變形；由于試驗(yàn)載荷產(chǎn)生過大偏載力矩導(dǎo)致轎廂導(dǎo)靴脫軌，甚至轎廂發(fā)生嚴(yán)重傾斜等[3]。

測量過程中轎廂分別加載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%進(jìn)行上、下全程運(yùn)行。確定電梯平衡系數(shù)在0.40～0.50之間，或者符合制造單位的設(shè)計(jì)值，并加載至125%額定載荷[4]?，F(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行電梯平衡系數(shù)實(shí)驗(yàn)和125%載荷實(shí)驗(yàn)時，要搬運(yùn)大量的金屬制砝碼，對操作人員來說工作量巨大，會浪費(fèi)大量的人力。并且在對電梯中裝載砝碼時，因?yàn)榻饘僦频捻来a比較堅(jiān)硬粗糙，且通常在轎廂內(nèi)堆疊擺放使用，容易對被測電梯轎廂造成損傷和剮蹭。當(dāng)一套金屬砝碼長期使用后，因多次搬運(yùn)的磨損，通常會使砝碼質(zhì)量減輕，達(dá)不到標(biāo)定的重量，累加后造成電梯平衡系數(shù)實(shí)驗(yàn)與125%載荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，造成電梯平衡系數(shù)較低，對電梯的安全構(gòu)成威脅，甚至發(fā)生電梯蹲底等事故。

因此，選用水的重量作為砝碼進(jìn)行電梯載荷試驗(yàn)，通過注水、排水的過程調(diào)整砝碼的重量，操作人員僅需搬運(yùn)空的儲水測量裝置進(jìn)出電梯轎廂即可，在一定程度上減小了勞動強(qiáng)度并且避免使用金屬砝碼因磨損而影響精度的問題。

有的方案使用傳統(tǒng)的軟質(zhì)水袋，在注水后水袋容易變形，整體在底部堆積，水袋本身承受著較大的水壓并且不規(guī)則的形狀對轎廂底部也存在擠壓，影響轎廂本身的安全性能。例如：有一種電梯水模擬載荷裝置，包括由柔性防水材料制成的外殼體和填充在外殼體內(nèi)的水，外殼體內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)重量用填充物，便于收納和搬運(yùn)，能更加靈活地進(jìn)行電梯載荷試驗(yàn)[5]；但是測試時需要多個水袋堆疊，擠壓容易造成其本身損壞；殼體較厚不易折疊，勞動強(qiáng)度并沒有減少；在低溫環(huán)境下，水袋的材料狀態(tài)發(fā)生變化，不易折疊而導(dǎo)致搬運(yùn)不方便；另外，柔性材料作為水袋，注水后形狀會發(fā)生變化使水在底部堆積，下部的水壓較大，對相鄰的轎壁造成擠壓，轎廂側(cè)壁因此容易發(fā)生變形。

普通的硬質(zhì)水砝碼結(jié)構(gòu)較為簡單，整體形狀多為圓柱體，移動性較差，雖然可以一定程度上緩解底部的水壓，但是與轎廂的內(nèi)部空間不匹配，電梯載荷試驗(yàn)的使用中操作人員不容易擺放和移動此類水砝碼。

該方案設(shè)計(jì)了一種電梯載荷試驗(yàn)用砝碼組，包括若干個硬質(zhì)棱柱型水砝碼、與水砝碼配合的搬運(yùn)工具，可以有效提高搬運(yùn)砝碼的效率，節(jié)省試驗(yàn)時間。

1 砝碼組的設(shè)計(jì)原理

1.1 水砝碼

根據(jù)圖1 可知[6]，水砝碼包括若干個硬質(zhì)的水箱，所述水箱上方開有排氣孔，水箱的下方開有水口，所述水口通過預(yù)埋件連接水口閥門和快速接頭；所述硬質(zhì)的水箱為棱柱型，側(cè)壁設(shè)有若干個環(huán)繞水箱的凹槽，用于增加水箱強(qiáng)度；還包括均勻地固連在水箱底部的若干個腳輪[7]。水砝碼1的水口位于底部的前側(cè)，水口處通過預(yù)埋件安裝有水口閥門3和快速接頭2；水砝碼1底面的后部開有拱形凹槽4。當(dāng)多個水砝碼在電梯內(nèi)緊湊布置時，操作人員將快速接頭2和水口閥門3置于相鄰的另一個水砝碼1的拱形凹槽4內(nèi)部，既可以節(jié)省空間，又保護(hù)了快速接頭2和水口閥門3。水砝碼1的側(cè)面設(shè)置有凹槽，還安裝有扶手5。側(cè)面還設(shè)置有液位標(biāo)線，對應(yīng)標(biāo)線上標(biāo)注有注水后水砝碼1的總重量?？傊亓康目潭染€與水砝碼1 頂面存在較大距離，這樣設(shè)計(jì)可以在水砝碼1 內(nèi)預(yù)留出足夠的調(diào)整空間，防止內(nèi)部水平面距離水砝碼1的上表面較近而在晃動時灑出，保證了該砝碼組在測量過程中的重量穩(wěn)定。

圖1 水砝碼主視圖

根據(jù)圖2 可知，水砝碼1 的底部還固定有支撐架7，使上方的水砝碼1遠(yuǎn)離地面，既起到了支撐作用，又保證了位于底部的快速接頭2、水口閥門3等部件不易因?yàn)閯幉涠鴵p壞。

圖2 水砝碼側(cè)視圖

根據(jù)圖3、圖4 可知，水砝碼1 底部的外圍設(shè)置有與棱邊的尺寸相適應(yīng)的加固框架，加固框架包括若干根鋼條，彼此固定連接。水砝碼1 的底面固定有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋包括連接拱形凹槽4 兩側(cè)的橫板和分設(shè)在橫板兩側(cè)的加強(qiáng)筋。橫板設(shè)置在拱形凹槽4 的中部，增強(qiáng)了水砝碼1底部的強(qiáng)度，使水砝碼1在測量過程中更加穩(wěn)定。

圖3 水砝碼拱形凹槽

圖4 水砝碼底試圖槽

1.2 搬運(yùn)工具

根據(jù)圖5可知，與水砝碼1配合的搬運(yùn)工具包括起重裝置和安裝在起重裝置上的行走輪9，起重裝置與水砝碼底部配合，起重裝置的中部設(shè)有液壓升降平臺8；初始狀態(tài)時，搬運(yùn)工具的總高度小于支撐架的高度。操作人員將搬運(yùn)工具放入滿載水砝碼的支撐架之下，控制液壓升降平臺8起升將水砝碼抬起，借助行走輪9移動至另一個轎廂內(nèi)，這樣明顯減小了測量過程中操作人員的勞動強(qiáng)度，縮短了在同一建筑物內(nèi)檢測多個電梯的時間，提高了檢測效率。

圖5 水砝碼搬運(yùn)工具

1.3 注水方式及系統(tǒng)

根據(jù)圖6 可知，注水系統(tǒng)包括蓄水罐、水砝碼，以及連接兩者的注水管道、排水管道和共用管道。注水管道和排水管道內(nèi)包括若干個閥門組，用于控制管路的通斷，共用管道中設(shè)置有一個定量泵和一個流量計(jì)。管道中的各個元件與控制柜連接，定量泵將水輸送進(jìn)水砝碼中，待流量計(jì)測得輸入水量到達(dá)指定數(shù)時，關(guān)閉水路，與水砝碼分離；測量完成后再接通水路，水砝碼中的水從排水管道中輸出，經(jīng)過閥門組和流量計(jì)送回蓄水罐。這樣結(jié)構(gòu)簡單便于組裝的水路解決了用水箱裝置檢測電梯載荷時的供水不便，成本較高且穩(wěn)定性較差的問題，降低成本而且能更準(zhǔn)確地供水、排水，提高了水箱供水的機(jī)械化程度。

圖6 水砝碼供水系統(tǒng)圖

整個硬件控制系統(tǒng)主要由PLC主機(jī)、電機(jī)、變頻器以及相應(yīng)的信號采集電路和顯示設(shè)備組成。信號采集電路利用相應(yīng)的傳感器，實(shí)時監(jiān)控電梯的環(huán)境參數(shù)和工作條件，如電梯的承載信號和調(diào)平信號，并通過必要的轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳輸給PLC 主機(jī)進(jìn)行信息分析和處理。通過對電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，及時向電梯發(fā)送合理的控制指令，確保電梯的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。利用電機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯轎廂的牽引力，實(shí)現(xiàn)電梯的上下升降，利用電梯分頻PG卡連接電機(jī)編碼器，實(shí)現(xiàn)反饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置的確定。該逆變器用于提高電梯在啟動和停止時的電流影響，使電梯系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)，也提高了電梯運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益[8]。

注水系統(tǒng)包括蓄水罐1和水砝碼2，兩者通過連接水管連接，連接水管與水砝碼2 之間還安裝有同心異徑管，同心異徑管后方依次布置有電動球閥、快速接頭、液位計(jì)和壓力繼電器。連接水管包括注水管道3、排水管道4 和共用管道，共用管道上串聯(lián)有一個定量泵9，注水管道3和排水管道4并聯(lián)設(shè)置。

其中，注水管道3包括第一閥門組5和第二閥門組6，排水管道4包括第三閥門組7和第四閥門組8，每個閥門組包括一個電磁控制閥，電磁控制閥后方安裝一個單向閥。注水管道3和排水管道4交叉分布，共用管道13為重合段，管道中的閥門組分別設(shè)置在共用管道13 的兩端。在注水管道3 中，第一閥門組5 之前設(shè)有一個單向閥。共用管道13中定量泵9的入口處設(shè)有過濾器，出口處設(shè)有一個流量計(jì)10；還包括一個溢流閥，并聯(lián)在定量泵9 的出口處，作為安全閥。管路外部接有控制柜，控制柜連接定量泵9、電磁控制閥、電動球閥、快速接頭、流量計(jì)和壓力繼電器。對于進(jìn)入水砝碼2的或者是返回蓄水罐1的水先通過過濾器進(jìn)行過濾，而后定量泵9進(jìn)一步工作，通過流量計(jì)10的檢測，精準(zhǔn)控制電磁控制閥的開關(guān)，進(jìn)而控制管道內(nèi)注水和排水過程中的水流量。注水時，操作人員通過控制柜設(shè)置好水砝碼2的用水量，連接管路，啟動該單泵供水系統(tǒng)。

此時，注水管道3 暢通，水流從蓄水罐1 流向注水管道3，依次經(jīng)過單向閥、第一閥門組5、過濾器、定量泵9、流量計(jì)10 和第二閥門組6，然后再經(jīng)同心異徑管后方的電動球閥、快速接頭、液位計(jì)和壓力繼電器后輸送進(jìn)水砝碼2。持續(xù)注水直到設(shè)定的水砝碼2 用水量后，流量計(jì)10 和液位計(jì)指向相應(yīng)的刻度，流量計(jì)10 把信號發(fā)送給控制柜使快速接頭12 關(guān)閉，停止注水流程，切斷管路與水砝碼2 的連接，使水砝碼2 正常完成測量工作。測量結(jié)束后，將水砝碼2 移動至該供水系統(tǒng)附近，連接好管路，打開快速接頭和排水管道4中的電磁控制閥，使排水管道4 貫通。這樣一來，水砝碼2中的水會順著管路經(jīng)過第三閥門組7、流量計(jì)10、第四閥門組8回到蓄水罐1中，重新儲存起來等待下一次測量時使用。

每組電磁控制閥與單向閥一側(cè)并聯(lián)有一條旁路，旁路設(shè)有備用閘閥，在電磁控制閥或者單向閥出現(xiàn)故障使管路發(fā)生阻斷時啟用備用閘閥，啟動旁路使得管路暢通，保證注水和排水工作的順利進(jìn)行。這樣的供水系統(tǒng)保證了用水砝碼檢測電梯時，可以準(zhǔn)確、快速地得到測量數(shù)據(jù)，避免了人工搬運(yùn)注水的情況，提高了生產(chǎn)效率；用于測量的水可以重復(fù)利用，節(jié)省資源，降低了生產(chǎn)成本；管路內(nèi)部的結(jié)構(gòu)較為簡單，便于制作和搬運(yùn)[9]。

2 砝碼組的運(yùn)用與優(yōu)勢

2.1 砝碼組的運(yùn)用

使用該套電梯載荷試驗(yàn)用砝碼組進(jìn)行電梯載荷試驗(yàn)，檢查水砝碼1的零部件后將水砝碼1的快速接頭2與外置的供水系統(tǒng)連接，用搬運(yùn)工具將空的水砝碼1運(yùn)送至待檢測電梯附近，開啟供水系統(tǒng)、打開閥門，開始向水砝碼1 內(nèi)部注水。水砝碼1 中注滿測量所需的水量后，再搬運(yùn)至轎廂內(nèi)進(jìn)行檢測。檢測結(jié)束后，若還有其他電梯需要檢測，則用搬運(yùn)工具將裝滿水的水砝碼1 直接移動至待測電梯中；若所有的電梯都測量結(jié)束，將快速接頭2 與外置的供水系統(tǒng)連接，將水砝碼1中的水再輸送回供水系統(tǒng)中，將空的水砝碼1 搬運(yùn)回輸送裝置上。

2.2 砝碼組的優(yōu)勢

（1）該電梯載荷試驗(yàn)用砝碼組本身的結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低、穩(wěn)定性較強(qiáng)，相較于之前延長了砝碼的使用壽命。

（2）水口設(shè)置在整個水砝碼的底部，并安裝水口閥門和快速接頭，可以與外置的供水系統(tǒng)配合，通過機(jī)械控制連接供水系統(tǒng)與水砝碼，這樣能更方便、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)給水砝碼注水、排水，既可以提高檢測的效率，又節(jié)省了水資源，降低檢測成本。

（3）用可以調(diào)整重量的硬質(zhì)棱柱型的水砝碼作為電梯載荷試驗(yàn)中的檢測工具，通過向內(nèi)部注入定量的水確定載荷重量，提高了電梯載荷試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。表面相對平整的棱柱型與內(nèi)部空間呈長方體或正方體的電梯轎廂相適應(yīng)，便于使用或儲存時集中放置多個水砝碼。

（4）水砝碼的底部加裝有加固框架，進(jìn)一步提高了水砝碼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免水砝碼裝滿水后底部的水壓對水砝碼本身和轎廂造成損壞；底面與搬運(yùn)坦克或起重撬棍配合，操作人員借用搬運(yùn)工具可以輕松地將裝滿水的砝碼組移動到其他轎廂，大大降低了連續(xù)檢測過程中操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了整體的檢測效率。

3 結(jié)語

該電梯載荷試驗(yàn)用砝碼組本身的結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低且穩(wěn)定性較強(qiáng)，相較于之前延長了砝碼的使用壽命。用可以調(diào)整重量的硬質(zhì)棱柱型的水砝碼作為電梯載荷試驗(yàn)中的檢測工具，通過向內(nèi)部注入定量的水以確定載荷重量，提高了電梯載荷試驗(yàn)的準(zhǔn)確度；表面平整的棱柱型與內(nèi)部空間呈長方體或正方體的電梯轎廂相適應(yīng)，便于使用或儲存時集中放置多個水砝碼；操作人員用搬運(yùn)工具移動該砝碼組，大大降低了連續(xù)的電梯檢測過程中操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了整體的檢測效率。