电梯安全

电梯缓冲器为安全装置,按照要求需安装在电梯井的底端。与其它安全装置一样,电梯缓冲器必须满足各类规范,其中也许最为重要的一个是缓冲器使撞击电梯轿厢停下来的方式。

在全球各地不同区域,对电梯缓冲器有着不同的技术规范,然而,都遵守着相同的基本性能指标。

在电梯发展的早期,采用了各类安全系统,以避免电梯自由落体。电梯缓冲器的目的是确保电梯控制系统出现故障,导致电梯通过最底层,降落至电梯井底端的情况下,仍能提供安全保障。缓冲器的选择根据运行速度及电梯的重量而选定。

尽管自由落体对于电梯来讲,并不太可能发生,然而规格及行业要求均是基于自由落体的假设。

基于缓冲器的不同缓冲原理,电梯缓冲器可分为两类:

  1. 蓄能型缓冲器:这类可采用简单的机械式弹簧或聚合物缓冲器,其会将冲击能量以应变能的形式存储起来。有些蓄能型缓冲器,所存储的能量在回程过程中会予以耗散,据此,又可分为两类不同的类型:
    a) 带有线性及非线性特征的缓冲器——如果电梯速度未超过1.0m/s,可使用此类缓冲器
    b) 带有缓冲复位运动的缓冲器——对于速度不超过1.6m/s的电梯,使用此款缓冲器
  1. 耗能型缓冲器:其通常为液压缓冲器,在缓冲器的整个行程,冲击能量会以热能的形式耗散。此类缓冲器可适用于所有的额定速率,但通常使用在速度为1.6m/s或更高速度下的场合。
缓冲器性能标准——耗能型缓冲器

所有规格中的性能指标受两条基本原则限制,且该两条原则要求缓冲器必须能够承受以电梯额定速度115%自由下落的物体的撞击。

(i) 从达到115%额定速度起的平均减速度不超过1g

(ii) 超过2.5g的减速度峰值时间不应超过0.04秒。

此外,还有一个单独提出的要求,缓冲器行程必须至少等于能够达到电梯额定速度115%的自由落体距离。正是这项要求规定了电梯缓冲器的行程,进而其安装高度。由于客户现场需求,大多数电梯缓冲器并不会比最小行程要求多出太多。

设计工程师必须考虑在缓冲器整体高度内的行程要求。如果不使用望远镜伸缩式解决方案,缓冲器的整体高度必须至少两倍于最小行程,同时还要考虑缓冲器充分展开时限制水平运动的高度要求。

横向运动应限制在从中心计算每米行程+/-5mm内。

紧急终端限速装置

紧急终端限速装置的功能是通过消除驱动设备的动力以自动降低电梯轿厢或配重的速度。该装置可在缓冲器受到冲击之前,有效地将电梯或配重速度降至缓冲器的额定速度。该装置一般不依赖于通常的终端减速装置。在为一具体项目选择缓冲器时,这一点非常重要。如果电梯上安装了终端限速装置,则减低行程原理适用于该电梯。这可显著地减小缓冲器的尺寸。

减低行程

对减低行程的计算是基于缓冲器的行程,而非电梯的速度。对减低行程的计算方法在不同国家会有所不同,但均遵循以下原则:

减低后的行程不得小于:

a) 对于不超过0m/s的电梯,行程的一半(50%)
b) 对于超过0m/s的电梯,行程的三分之一(33.3%)

在一些规定包括EN81-20的要求下,也可采用最小行程原则。根据EN81-20,按照50%计算,最小行程应为420毫米;按照33.3%计算,应为540毫米。最小行程原则不适用于所有标准。

按照减低行程的计算,额定速度为5.09m/s(1002ft/min)的缓冲器可安装在具备紧急终端限速装置、速度为8.8m/s的电梯上。

缓冲器性能

电梯缓冲器的最小行程有着具体的规定(EN81-20及ASME A17.1),必需的距离是能将以缓冲器额定速度115%运行的冲击质量,以1g的恒定的减速度停止下来。然而只有缓冲器在整个行程被施加恒定的撞击力的情况下,才能实现。

液压缓冲器可以被设计的非常接近理想化的性能。只要精确的控制流过遍布缓冲器行程的节流孔的油液流量就可以实现。然而,这仅仅针对某一具体的冲击质量。对于电梯承重范围内的其它重量,并不能实现相同的性能,而这正是实际应用中遇到的情形,因为实际的情形是电梯轿厢的载重会基于乘客负载而变化。

在电梯应用中,需要保护乘客的安全;尝试将电梯在停止过程中人体所感受到的减速度最小化,非常重要。当电梯满载时,该问题可以非常容易地予以解决,然而在低负载情况下,同样的撞击力会将电梯更快地停下来,因此在撞击初始阶段,乘客会感受到更大的减速度。

下图比较了两款液压缓冲器的测试数据,均满足用于停止以3m/s运行的电梯的标准要求。其中显示了在满载及轻载两种情况下,乘客所感受到的g加速度。

豪乐奥及其他厂家电梯缓冲器的性能相似。

 

豪乐奥缓冲器的性能显示,其减速度峰值为2.6g,远小于其他厂家电梯缓冲器10g的峰值。

在两种负载情况下,两款缓冲器均可将平均减速度控制在1g以下,并且2.5g的减速度不超过40毫秒,因此这两款均满足电梯标准的使用规定。

对减速度峰值的限制在任何电梯规定及行业规范中均未要求。其他厂家缓冲器可达到平均1g加速度的水平,因为在初始阶段存在着较高的减速度,而电梯即将停下的过程(也即减速度小的过程)却被拖长了。电梯缓冲器其他的关键规范要求乘客不得体验2.5g以上的加速度超过40毫秒,但在此阶段内g的峰值并没有限制。然而,正如上图所示,在某些情况下,会产生非常大的瞬时g值,这会使乘客感到不适。

豪乐奥有着全面的乘客安全意识,并尽力寻求避免因瞬间减速度所造成的乘客不适感,在某些情形下,甚至会超过10g。多年的室内测试及对可精确模拟液压缓冲器性能的数学算法的开发,使得豪乐奥具备无法被超越的受力控制能力。该设计理念是为所有乘客负载情况最小化g值,其优势已在上图所示的测试数据中有所体现。

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