40 电梯选型配置问题的探讨

电梯选型配置问题的探讨长期以来，高层建筑内的交通配置被局限于对电梯和扶梯型号的选择上，有关电梯配置的文章有些是先介绍项目的概况，然后列一个电梯规格表了事。实际上，电梯和扶梯的设计是对建筑土建影响最大的项目之一，并且事后难以更改。电梯配置必须考虑到使用功能、交通组织等因素，决不仅仅是载重量、速度和停站的设计问题。电梯配置应该被提高到与暖通空调、给排水、楼宇自控等相当的重要程度上，与指示牌等合称为室内交通系统的设计，以区别于道路交通系统。一、引言随着人口的增加、科学技术日新月异、人们的物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批高楼拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的运输设备之一。同时人们对电梯运行的安全及舒适度也有了较高的要求。因此，设计开发出适合中国的、安全、高效、环保、舒适的垂直电梯产品，是我们在继我国加入WTO后能否与世界强国的电梯技术一较高下的标志。在电梯给人们生活带来方便的这一百多年间，人们对电梯的认识也是随着电梯技术进一步的发展逐步深入的。从最初的机械式的电梯，到近代用微机技术及PLC技术控制的电梯，经历了一个漫长过程。但是自从电这个概念出现以后，电梯技术的发展可谓迅猛之极。电动机的产生，电气控制技术的逐步纯熟都给电梯技术的发展带来了不可磨灭的贡献。同时也给生产电梯的商家带来了诸多利润，在国际大市场竞争下，能与三菱，日立，西门子等一批国际电梯大企业齐头并进，提高新的电梯控制技术对商家生存的重要性不言而喻。因此，在电梯的选型配置方面，要考虑诸多因素，包括各种新型设备，新的技术，新的材料，新的操作概念等等。电气控制系统是电梯的两大系统之一。电气控制系统由控制柜、操作箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及曳引电动机、制动器线圈、开关门电动机及开关门调速开关、极限开关等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。由于电梯是一种复杂机械和电气部件的组合体，因此，每--个零件，每一个设备和各个部件的配合作用都对电梯的良好运行产生着很大的影响。电梯是建筑物的垂直交通工具,其选型配置的优劣关系到整个建筑的合理利用，特别是对高层现代化建筑。优良的选型配置意味着乘客和货物在大楼内快捷、便利、安全地流通，意味着增加建筑面积的利用率、节省设备和能源而降低成本。因此在建筑设计阶段，建筑师、电梯工程师和业主就应紧密配合选配合理的电梯，让电梯真正成为建筑物中极为重要的交通工具。电梯选型配置时应认真了解建筑物的自身情况和使用环境,包括建筑物的用途、规模、高度、客货流量等。比如在作电梯交通分析时需要了解以下内容:建筑物用途，分办公楼、住宅、旅馆、百货商场、医院、图书馆、车站等，还有多功能、多用途的综合建筑，如智能大厦。即使是办公楼，也有公司专用楼、准专用楼、分区出租楼、分层出租楼之分;楼层数、楼层高度、电梯的提升高度;大楼的人数及在各层的分布情况;各层的有效使用面积及其用途(如会议室、餐厅、售货店、办公室等);每人使用的地板面积;大楼周围或地下有无交通车站、地下街道等。选型配置过程中应考虑的因素很多，为了方便，下面将以影响电梯输送效率的因素为主线并兼顾其它相关因素进行讨论。二、电梯选型配置1.电梯类型的选择每种类型的电梯都有其功能配置要求和适用场合，对其合理地选择是保证大楼高效交通的基础。电梯按用途分为乘客电梯、载货电梯、客货电梯、住宅电梯、自动扶梯、自动人行道、杂物电梯、观光电梯、医用电梯、汽车电梯、建筑施工电梯等，还有一些特殊用途的电梯如:防爆电梯、冷库电梯、家用电梯、残疾人电梯、矿井电梯、电站电梯、消防电梯等。比如观光电梯可以安装在室内或室外，外形有圆形、棱形等多种，乘客可以透过玻璃轿壁观赏外景。载货电梯、病床电梯的提升高度-般比较低，运送任务不太繁忙，对运行效率要求不高，但对平层准确度的要求则比较高。按控制方式分类的轿内手柄开关控制电梯、轿内按开关控制电梯，以往都作为这类电梯的控制系统。但是随着科学技术的发展，货、病电梯的自动化程度已经日益提高。再如残疾人电梯，它有普通残疾人客梯、轮椅平台电梯和楼梯升降椅等种类，其特点是轿厢尺寸开门宽度、操纵盘等应适合乘轮椅的乘客或盲人进出和操作，一般还要设置语音报站和故障声音报警等功能。轮椅兼用的自动扶梯有几个相邻梯级可以联动形成支持轮椅的平台。杂物电梯，其载重量只有100200kg,运送对象主要是图书、饭菜等物品，器安全设施不够完善。国家有关标准规定，这类电梯不允许乘人，因此控制电梯的上下行的操纵箱不能设置在轿厢内，智能在厅外控制电梯上下运行。乘客电梯，装在多层站，客流量大的宾馆、意愿、饭店、写字楼和住宅里，作为人们上下楼交通运输设备的乘客电梯，要求有比较高的运行速度和自动化程度，以提高工作效率。梯按操纵控制方式分为手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制、群控等，如今发展到单梯集选控制和多梯的智能群控。电梯按机房位置分为上机房、下机房、侧机房和无机房(曳引系统和控制柜置于井道中)等。电梯按曳引机有无齿轮减速分为有齿轮驱动(包括V型带驱动)和无齿轮驱动等。按拖动系统的类别和控制方式分为交流双速异步电动机变极调速拖动(交流双速)轿内手柄的控制方式，适用于V<0.63m/s一般货病梯;交流双速、轿内按钮开关的控制方式，同上;交流双速、轿内外按钮开关的控制方式，适用于客流量不大，速度<0.63m/s的建筑物里作为上下运送乘客或货物的客货梯;交流双速、信号控制电梯的控制方式，使用与低速，曾站不多，客流量不大且叫均衡的一般宾馆、医院、住宅楼、饭店等;交流双速、集选控制方式，同上;交流调压调速拖动、集选控制方式，同上;直流电机拖动、集选控制方式，使用于多曾站的高级宾馆、饭店;交流调频调压调速拖动、集选控制方式，使用于各种速度和曾站，各种使用场合的控制系统;交流调频调压调速拖动、集选控制方式，使用于宾馆、饭店、写字楼、医院、办公楼、住宅楼，层站较多;群控电梯，适用于大型高级宾馆、饭店、写字楼内具有多台电梯群控的系统。2.控制系统的选择电梯控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性，随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰继电器控制，采用PLC和微机控制。在拖动方面，除速度V≤0.63m/s的低速梯仍有部分产品采用交流双速电动机变极调速拖动外，对于速度V≥1.0m/s的各类电梯，均采用交流双速调压调速和交流调频调压调速拖动系统。电梯电气控制系统与机械系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，机械系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用的地点，乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。3.电梯主参数的选择额定载荷、额定速度电梯应具有适当的输送能力。输送能力能满足5分钟高峰期的乘梯要求,就可以认为电梯的选用是合理的。（1）电梯数量根据楼层的高度和事务的重要程度分配电梯的数量。如果楼层较高，应该增加电梯的数量已减缓运输压力。或者在运输高峰，须增加电梯的数量，以供更多的人使用。同时，在个别电梯故障维修时，可选择其他电梯乘用。随着高层建筑的大量兴建，人们无论是上下班、逛商场、看病或访友、居家生活都要与电梯打交道。电梯的使用数量越来越大，使用频率越来越高，电梯的安全问题越发引起人们的关注。（2）额定载荷按照电梯的分类进行选择。如果楼层不高，但客流量大，则选则一个较好的承载能力的电梯很重要。（3）额定速度不同的楼宇有不同的要求。电梯到达门厅的时间间隔不应太长。-般要求不应超过2-3分钟。简单的估算办法:电梯从底层直达顶层应不超过45~60s。候梯时间与乘梯时间应尽量缩短。这是为了满足乘客的心理要求。比较能接受的限度是:候梯时间不超过30s，乘梯时间不超过90s。目前值得注意的是盲目追求电梯速度的倾向。高速电梯不一定会缩短乘梯时间，提高输送效率。实际上还要考虑楼房高度、停层站数及调度技术，对于不太高且停站数较多的建筑物，高速电梯一般只能在中、低速运行，而高速梯和中速梯停层的开关门时间及乘客出入时间没有很大差别。为了提高电梯运行效率，减少乘客乘梯时间，近年来出现了直接停靠、提前开门、快速关门等新技术。直接停靠是在运行曲线中取消了低速平层段,电梯从额定速度按一定减速度减到零速，此时正好是平层位置。如有微小偏差，可用“再平层”的技术予以调整;提前开门是指轿厢还未达到零速即未完全平层的一小段安全距离之内开门机开始动作，待轿厢完全准确平层时门已基本打开;快速关门是指满足最大阻止关门力和门最大动能限制的前提下提高关门平均速度，从而缩短关门时间。这些措施在每个停站的平层及开关门过程中节省的时间看似不多，但许多层站累计起来其效果比单纯提高电梯速度要好得多。4.技术性能可靠性是指电梯系统在规定的时间内保持规定功能的能力，是建立在大量统计数据基础上的概率概念。我们对电梯的可靠性要求，是指在运行时间里故障要尽可能少，并且一旦出现故障要能很容易排除。而影响到人身安全的环节如安全钳、限速器、安全触板、光栅门区保护系统等要绝对不能失灵。电梯的先进性目前主要体现在拖动与控制技术方面，随着电力电子技术与计算机技术的发展出现了根本性的进步，矢量控制的调频调压调速技术(VVVF)使交流异步电机的调速性能达到了直流电机的水平，使用计算机的逻辑控制系统正在取代继电器并使电梯的控制功能不断增加，网络控制和模糊控制理论的应用又使电梯调度控制向智能化方向发展。舒适感主要指电梯的加速度、振动、噪声、装璜、照明等指标，其目的是给乘客提供一个尽量舒适的乘梯环境。早期舒适感要求主要是把超重与失重感、烦噪与焦虑感等控制在乘客能忍受的范围之内;现代的舒适感则追求使乘客不但在生理上而且在心理.上把乘坐电梯当成为“上.上下下的享受”。在电梯选型时显然可靠性是最重要的指标。国标GB10058中规定:电梯运行6万次故障少于5次为合格品，少于2次为一等品，少于1次为优等品。目前应当引起注意的除对可靠性的忽视倾向之外，还有-个值得重视的倾向是过份追求舒适感。-些项目在电梯选型时刻意体察电梯的轻微振动、噪声以及装璜的“美感效果”，对其他技术问题不甚了了，最终造成了选型失误，这种事例可以说屡见不鲜。5.拖动控制方式的选择直流电机具有良好的调速性能，但直流电机用集电环供电，维修工作量较大。交流异步电机结构简单，工作可靠，随着计算机与电力电子技术的发展，用不同的调速方式满足了不同电梯的需要。低速电梯常采用交流双速控制，控制环节少，故障概率低。主要缺点是平层准确度和乘坐舒适感很难两全。中速电梯多采用调压调速(ACVV)技术。这种调速方式用改变电压的方式改变电机的转矩，通过对电机转矩与负载力矩之间差值的调整，控制电机正、负角加速度，并用全闭环的控制方式使电梯在受控的速度和加速度下运行，目前已成为国产电梯的主导产品。近十年来出现了调频调压调速(VVVF)的新技术。这种调速技术发展很快，其调速性能已完全可与直流电机相媲美。除了具有良好的舒适感之外，平层准确度也大为提高，而且具有明显的节能效果。由于电力电子技术的不断发展和进步，伴随着新的控制理论的提出与完善，使交流调速传动，尤其是性能优异的变频调速传动得到飞速的发展。近年来，变频器的售价不断下降，而其使用功能却不断提升和扩大，它现在已经广泛应用于从一些数百瓦级的家用器械直到--些数千千瓦级的大型工业传动装置的驱动。交流变频调速已从最初的只能用于风机、水泵的调速过渡到应用