浅析超高速电梯的噪声和振动控制

2022-09-11

随着世界科技和经济的快速发展, 越来越多的现代化都市规划者把目光投向了高层和超高层建筑。而高层和超高层建筑的运输和消防要求, 必须用高速或超高速电梯才能满足。

1 超高速电梯的概念

目前我国习惯上把电梯速度超过50m/s的电梯称为超高速电梯。

随着电梯技术的不断发展, 电梯速度越来越高, 区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。

2 超高速电梯噪声和振动原因分析和控制

现在, 超高速电梯的制造和验收没有严格的国家标准, 而对设计和安装验收只有以目前的GB10060-93《电梯安装验收规范》、GB50310-2002《电梯工程施工质量验收规范》和GB/T10058—97《电梯技术条件》为标准, 而最能体现电梯舒适感指标就是噪声和振动加速度, 超高速电梯运行时轿厢内噪声不大于60DB (A) , 垂直方向和水平方向振动加速度分别不大于25cm/s2和15cm/s2。

2.1 超高速电梯的噪声来源分析和控制

(1) 超高速电梯噪声主要由空气阻力和机械振动引发。

(1) 空气阻力引发的噪声, 称为风阻噪声, 其引发主要原因如下。

当电梯在井道里超高速上下往复运行时, 气体瞬时被急剧压缩, 同时轿厢体与井道之间缝隙处的气体由于流动面积的急剧减少, 相对于厢体的速度便会突然增加, 因此产生很大的风阻, 这些阻力与轿厢作用就产生风阻噪声。另外由于空气流速的急剧增加, 气流在厢体尾部会生产很大分离和不连续的漩涡。这种非连续漩涡不断脱落和演化会使涡流场中的压力产生剧烈波动, 并产生涡流噪声。

(2) 机械振动噪声。

电梯的许多噪声是由振动引起的, 这种振动以弹性波的形式在空气、固体介质中进行传播, 分别称为气体噪声和固体噪声, 通常固体噪声又称振动。在随后介绍的振动项目中都或多或少产生振动噪声。

(2) 如何有效的控制高速梯的噪声, 应根据其产生机理逐步采用措施, 即:在噪声产生之前采取措施防止噪声产生;噪声产生之后在声源处降低噪声。依据技术作用原理, 隔声降噪技术有:吸声、隔声和消声三种类型。

2.2 超高速电梯的振动分析与控制

超高速电梯的振动, 主要有两方面:一方面是轿厢水平方向的振动, 另一方面是轿厢垂直方向的振动。

2.2.1 轿厢X、Y方向的机械振动主要原因。

(1) 导轨:导轨的选型和导轨表面质量;导。

(2) 轨安装垂直度;导轨之间连接头处理。

(3) 导靴松紧程度。

电梯的上下运行主要靠轿厢上安装的导靴和导轨相接触, 导靴太紧起动易有台阶感, 停车易有制动感;导靴太松运行时轿厢中易有晃动感。

(4) 轿厢安装紧固、密封。

电梯高速运行时, 整个轿厢要受到很大的作用力。如果轿厢支架或轿厢壁等处某个部位没有紧固好, 则电梯高速运行时, 该部位处很容易有相对错动, 使轿厢产生振动。高速运行中, 轿厢有时会出现风鸣共振声, 多与轿厢安装紧固度、轿厢密封度及井道有关。

(5) 轿厢平衡问题。

有时由于设计或安装等原因, 导致轿厢质量不平衡而倾向一侧, 电梯运行时, 导靴紧蹭导轨面, 在运行中有抖动或振动感。

有效改善水平方向振动措施如下。

(1) 导轨的刚度和表面平整度直接影响到电梯的运行效果, 特别是对超高速梯运行尤为明显。导轨垂直度和两导轨平行度应严格控制在国标范围以内, 甚至要高于国家标准。所以需通过计算选用一定刚度的、高精度的导轨是高速电梯配置的一个关键。

(2) 高速电梯上导靴的好坏对电梯水平方向振动起着关键作用。目前高速梯大都采用滚动式导靴, 而滚动导靴的加工精度和质量直接影响到电梯的水平振动。现在, 已经有国外企业应用超导导靴, 实现了轿厢与导轨的非线性接触运行。

(3) 为了控制轿厢风鸣共振声, 在设计时考虑轿厢密封, 然后要求轿厢顶底和轿壁紧固及轿厢与轿架减震和紧固。

4) 为了减少轿厢质量偏向一侧问题, 可在轿厢质量较轻的一侧加配重块, 以减轻导靴对导轨的单侧作用力偏大。

3.2.2垂直方向的机械振动主要原因

(1) 曳引机机械间隙不均匀。

曳引机作为电梯运行驱动装置, 其性能直接关系到电梯运行舒适感。曳引机机械间隙、曳引轮加工和安装精度对电梯的影响主要体现在电梯的加速过程中, 电梯速率发生变化时, 电动运行和发电运行状态将发生切换, 造成电梯振动, 极大影响电梯舒适感。

(2) 钢丝绳张紧均匀度。

钢丝绳张紧不均匀, 会出现电梯运行时某几根受力不均而抖动或振动, 对电梯起动、高速运行、停车都有影响。

(3) 共振问题。

电梯的机械系统是由许多构件组装而成的, 自身有一定的振动频率, 一旦其他因素的综合振动频率与之相吻合, 就会产生共振现象, 极大影响乘客舒适感。

(4) 电气问题。

主板参数和变频器参数设置直接影响电梯舒适感。主板参数:减速度, 曲线拐角时间, 抱闸延时等不合理, 使得S曲线的启制动过渡时间不合适, 振动加减速度会超标;变频器相关参数:矢量控制相关参数 (PI值) 、主机参数、惯量参数、滤波时间等设置不合理, 会直接影响低速和高速时抖动 (振动) 。

控制和减少Z方向振动措施。

为了有效控制Z方向振动, 需就上述问题注动采取措施:选择性能优良的、转矩稳定的永磁同步曳引机;钢丝绳安装之前应先充分释放回复扭应力;调整钢丝绳使其张紧力均匀;为了预防机械共振, 需考虑增加合理的减振装置:曳引机搁置钢梁下垫减震橡胶垫, 还可在轿厢钢丝绳绳头处用木头夹头或在轿厢顶部、底部加配重块来改变共振频率;有效设定合理的变频器参数将使超高速电梯运行更加舒适。