电梯作为高层建筑中的重要交通工具

1.概述电梯作为高层建筑中的重要交通工具，它与一般交通工具不同。电梯运行的安全舒适、高效、节能等都是对电梯本身提出的严格要求。良好的电梯控制技术是电梯高质量运行的重要保证。1.1电梯的起源与发展电梯是高层宾馆高层酒店高层住宅多层厂房和多层仓库的高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。作为升降设备，据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出了三台，安装在妮罗宫殿里。人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。事实上，早在公元前，我们的祖先和古埃及也都曾用了这种人力卷扬机。在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约是出现了世界上第一台由沃特曼制造的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙格-雷夫斯-奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力配有安全装置的载人升降机，这就是世界上第一部备有安全装置的客机。在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。在次期间，英国的阿姆斯特郎发明了水压梯。随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天液压梯仍在使用。在1889年美国的奥梯斯电梯公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机,这才出现名副其实的电梯,同年在纽约市的马累特大厦安装成功，并使电梯趋于实用化。在1903年又将卷筒式驱动方式改进为曳引式驱动。所谓卷筒式驱动，就是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物；而曳引式驱动，是在曳引绳一端提升重物，另一端为衡重，依靠曳引绳分开有绳槽的曳引轮之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此，只要在曳引系统的容量和强度允许范围，通过改变曳引绳长度就可适应不同的提升高度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度的限制。此外，当重物或平衡重碰底时，曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了象卷筒式那样，在失控时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。曳引式驱动可以使用多条曳引绳，而卷筒式驱动方式使用的曳引绳条数却受到限制。曳引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。当时的电梯使用直流电动机驱动，用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节电梯运行速度。后来发明了交流感应电动机，在1900年开始用于驱动电梯。最初的交流电动机只是单速的，电梯运行性能很不理想。直到发明了交流双速电动机，才基本满足了电梯的运行要求。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多。所以，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。尽管交流电动机的结构简单，造价便宜，但在调速性能方面去难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电机-电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的要求。因此，在20世纪前半叶，电梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。1933年美国制造出6m/s的高速电梯。在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入了发展时期，新技术被广泛用于电梯。1949年研制出了电梯的群控系统。1955年出现了真空管小型计算机控制的电梯。1962年在美国出现了8.5m/s的高速电梯。在1976年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机-电动机组的同时，研制出了变流调压调速系统，使交流电梯的调速性有了明显的改善。1976年将微处理器应用于电梯。至此，电梯的控制技术已经有了很大的发展。进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完善以及微电子技术的应用，使电梯发展更加现代化。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减小了占地面积。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还要采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式取代了直流调速方式，已成为高速电梯的主流。应用微机全方面取代了继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高了电梯的性能和可靠性，并减少了现场调试要求。是电梯控制技术的方向。现代电梯技术更加强调运行质量和降低噪音，电梯控制将趋向多微机分散分层控制。电梯群控系统是现代电梯技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在品种方面，出现了双层电梯，大吨位的集装厢电梯等。为了适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。对电梯的曳引机，目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外，其它均已采用圆柱斜齿轮曳引系统，使效率提高15%--25%。此外，用电子位置传感器取代机械选层器，用更先进的装置取代门安全触板，增设轿厢内通讯设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于它的可靠性、安全性和乘坐的舒适性，此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应的要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢里内心的压抑感和恐惧感也应该有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华一点的装修。时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。1.2电梯的结构电梯作为现代化的交通工具，已不再是简单的机电结合体。其机械装置从设计到应用，无不渗透着最新的科学技术，其结构也正在适应着飞速发展的电梯控制技术的需要。电梯结构中的机械装置通常有轿厢、门系统、导向系统、对重系统及机械安全保护系统等。1.轿厢轿厢是乘客或货物的载体，由轿厢架及轿厢体构成的。在曳引钢丝绳的牵引作用下，沿敷设在电梯井道中的导轨，做垂直上、下的快速、平稳运行。它是电梯主要设备之一。轿厢门供乘客或服务人员进出轿厢使用，门上装有联锁触头，只有当门扇密闭时，才允许电梯启动；门上还装有安全触板，如有人或物品碰到安全触板，依靠联锁触头作用使用门自动停止关闭并迅速开启。2.门系统门系统是由电梯门、自动开门机、门锁、层门联动机构及门安全装置等构成。电梯门类型可分为中分式、旁开式及闸门式等。本次设计所用的是中分式电梯门。电梯门的开启和关闭是由自动开门机构实现的。门系统中还有厅们联动机构。中分式门联动机构常采用钢丝绳式结构。3.导向系统电梯导向系统有导轨的导轨架、导轨等组成。导轨限定了轿厢与对重在井道中的相互位置，导轨架是导轨的支撑部件，它被固定在井道壁上，导靴被安装在轿厢和对重架两侧，其靴衬与导轨工作面配合，使轿厢与对重沿着导轨做上下运行。4.曳引系统曳引系统由曳引机组、曳引轮、导向轮、曳引钢丝绳及反绳轮等组成。曳引机组是电梯机房设的主要传动设备，其作用是产生动力并负责传送。它是由曳引电动机，制动器及减速器等组成的。曳引电动机通常采用适用于电梯拖动的三相异步电动机。制动采用的电磁制动器（闭式电磁制动器），当电机接通时松闸，而当电机断电即电梯停止时抱闸制动。曳引轮是具有半圆形带切口绳槽轮，与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢与对重做垂直上下运行。钢丝绳一方面联接轿厢与对重，同时与曳引轮之间产生摩擦牵引力。导向轮安装在曳引机机架上或承重梁上，使轿厢与对重保持最佳相对位置。反绳轮是指设置在轿厢顶和对重顶上的动滑轮及设置在机房的定滑轮，曳引钢丝绳绕过反绳轮可构成不同曳引比的传动方式。5.对重系统对重系统包括对重及平衡补偿装置。对重系统也称重量平衡系统。对重起到了平衡轿厢自重及载重的作用，从而可大大减轻曳引电动机的负担。而平衡补偿装置则是为电梯在整个运行中平衡变化时设置的补偿装置。6.机械安全保护系统电梯安全保护系统分为机械系统和电气系统。机械系统中的典型机械装置有机械限速装置、缓冲装置及端保护装置。1.3电梯的种类根据电梯基本规格的使用要求，电梯分类方法有很多，分类如下：1.按电梯用途分类根据用户对电梯的使用要求，常用电梯种类有客梯、货梯、客货两用梯、住宅梯、医用梯、服务梯、观光梯、自动扶梯及其它类型的特种电梯。随着现代科技的高速发展，满足人们对电梯多方面要求的各种类型的电梯将应运而生。可以预料，在不远的将来将会有更多用途的电梯服务于人类。2.按电梯运行速度分类高层建筑电梯，其运行速度可分为低速、快速、高速、及其超高速。通常认为：当速度V在1m/s以下为低速电梯，2m/s以下为快速电梯，5m/s以下为高速电梯，而当V在5m/s及以上时称为超高速电梯。目前在我国，超过百米以上的高层建筑大都采用超高速电梯。3.按电梯操纵控制方式分类电梯操纵控制系统结构及其控制方式标志着电梯发展水平，在我国目前使用的电梯，按其操纵方式分类有按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、程序控制群梯及其智能控制群梯等。其中客梯的集选控制方式应用最为广泛。所谓集选控制方式是指电梯具有自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼叫信号的登记和消除、顺向截梯以及自动换向等功能。当无呼梯信号时，电梯自动关门停机或自动返回基站关门待命。当有呼梯信号时，再自动起动，应答服务。集选控制电梯还可实现有或无司机操纵的转换。集选控制电梯是一种高度自动控制的电梯。4.按电梯曳引电机种类分类常用电梯多为交流电梯与直流电梯。所谓交流电梯是指电梯的曳引电机为专用的三相异步电动机，直流电梯是指电梯的曳引电机为直流电动机。一般的说，直流电梯运行性能要优于交流电梯，但是由于交流电机本身的构造及其使用都优于直流机，再加上改进后的交流电梯的性能及结构几乎与直流电梯不相上下，所以近代电梯大多数都是交流电梯。1.4电梯的运行简介电梯是现代楼宇的主要交通工具。电梯在特有的井道内作垂直方向的运行。电梯由于被局限在井道，司机和乘客只能观察到轿厢内的情况，司机也无法根据自己的观察对电梯实行全面的操纵和控制。正因为如此，电梯的操纵控制的自动化程度要远远高于汽车等。电梯在基站和终端站之间往返运行，无论是电梯的定向启动、稳速运行、平层、开关门，还是换向等都是由司机或乘客按动控制按钮下达主令信号后而自动进行的。电梯能接纳前进方向层站上候梯的乘客，而对相反方向层站上的乘客只有当电梯返回时才能接纳。电梯作为现代化交通工具是当之无愧的，电梯的司机或乘客只要注意操纵盘上的按钮就行了。电梯的运行与操纵等性能是其它交通工具无法比拟的。1.有司机操纵司机用钥匙打开基站厅门及停在基站的电梯轿厢门进入轿厢。司机根据轿厢内的乘客要求，按下操纵盘上的相应层站的选层按钮，电梯便自动定出运行方向，然后司机按下方向开车按钮，电梯自动关门，门关好后，电梯快速启动、加速、直到稳定运行。当电梯临近靠站时，选层器发出减速信号，同时平层装置动作，确定电梯停靠站。直到准确平层停车，开门放客及其接纳新的乘客进入轿厢，电梯司机再次按下方向开车按钮，电梯再次关门，又重复上个过程。为了防止乘客进入时被夹现象的发生，电梯门都设有安全保护触板或光电保护装置。若电梯关门有乘客或物品被夹时，由安全触板或光电保护装置的作用使电梯停止关门，并使门被打开，直到被夹现象消失，电梯再次关门。为了防止超载，轿厢底下设置超载传感器，可在操纵盘上显示超载信号，并控制电梯启动，起到了超载保护作用。集选控制电梯能自动应答与运行方向一致的厅外呼梯信号，并能在选层器的控制下减速停车，这一功能被称为“顺向截梯”。但不具备“反向截梯”功能。2.无司机操纵当乘客进入电梯轿厢后，只要按下楼层按钮，电梯便自动关门、定向启动、加速、稳定运行直至到达预定停靠站，停车开门放客。电梯停站时间到达规定时间后，便自动关门起动运行。无司机操纵的集选电梯在运行中逐一登记各楼层呼梯信号，对于符合运行方向的呼梯信号，逐一停靠应答。待全部完成顺向指令后，便自动换向应答反向召唤信号。1.5电梯控制系统的电气装置1.操纵装置操纵装置是电梯司机或电梯乘用人员对电梯发出控制指令的电气装置。它实际上就是设置在电梯轿厢内的按钮盘及门口的呼梯按钮盒。按钮盘上通常设有各种功能的开关、按钮，例如启动按钮、选层按钮、应急按钮、报警按钮、安全开关、照明按钮、钥匙开关及换向开关等。厅门口设置的按钮盒供轿厢外乘梯人员选用，分上下行按钮，按钮还带有灯光显示。厅门上端设置的信号灯指示了电梯轿厢所到达的楼层及轿厢正在运行的方向。2.平层装置平层装置实际