電梯運行中噪聲及振動的分析及治理方法

　　本文從機械和電氣兩個方面分析了噪聲及振動產生的原因， 以及常規的治理方式。針對常規的被動治理方式， 創新提出了主動治理的思想， 以期為電梯設計、制造、 安裝等各個環節提供參考。

　　本文講述的噪聲產生主要有機械和電氣兩方面的原因。而對于噪聲和振動的治理，傳統的處理方式和方法都屬于一種被動治理， 也就是發現問題之后采取措施改善，本文則提出主動治理的思路，以期為電梯設計、 制造、 安裝等各個環節提供參考。

　　電梯噪聲及振動問題分析

　　機械方面的問題

　　1.承重裝置

　　電梯的安裝需要有較高的強度和剛度的承重裝置，否則容易出現振動并產生噪音。而承重裝置的缺陷主要表現是：①承重梁的剛度不夠;②曳引機與承重梁之間需要合適的減震裝置，而目前有許多電梯中的這些減震裝置往往出現橡膠材料硬度、 數量的不合理或受力不均勻。

　　2.懸掛裝置

　　轎廂和平衡重都是通過懸掛方式安裝實現， 而在實際安裝過程中經常出現繩頭隔振裝置剛度太大或太小、轎廂中心和曳引繩中心偏差過大，使導靴受力不均勻產生振動。各鋼絲繩張力不均勻,擺幅過大。不同的鋼絲繩張力會對曳引輪繩槽產生不同的壓力,使曳引輪各繩槽磨損不均勻,時間長了會導致各槽節圓直徑不同,繩間相對滑移加劇,引起運行中的振動和噪聲,同時也會降低曳引輪和鋼絲繩的使用壽命。繩頭組合的壓縮彈簧選型不對, 彈簧彈性系數太小會使電梯起制動時轎廂振動幅度增大, 彈簧彈性系數太大會使其抗沖擊負荷能力下降,同樣會使轎廂振動加大。鋼絲繩的扭曲,試驗證明鋼絲繩扭曲會引起電梯振動,必須在安裝時確保每 30m 鋼絲繩旋轉不超過 1 圈。

　　3.曳引機

　　曳引機是轎廂升降的動力來源和調速機構，對電梯的平穩運行非常重要。實際生產和安裝過程中經常出現：

　　第一、由于制造廠組裝調試時為無負載運行，在電梯安裝使用后，進行有負載運行時產生了振動，所以在制造廠組裝調試時應適當地加些負載，發現問題及時解決。

　　第二、裝配不符合要求, 減速箱及其曳引輪軸座與曳引機底座間的緊固螺栓預緊力不勻,可能引起減速箱體扭力變形,造成蝸輪副嚙合不好,蝸桿與電動機連結后同軸度超標,因此在組裝時,對齒輪進行修齒加工和對蝸桿進行研磨加工可以達到減小振動的目的。

　　第三、蝸桿剛度過小、 電動機以及蝸桿軸承磨損,徑向跳動增大。

　　第四、制動輪和電動機轉子動平衡不良、電動機與減速器之間連軸器同軸度精度低。

　　第五、蝸桿軸端的推力軸承存在的缺陷。

　　第六、電磁制動器兩側間隙不均勻,造成運行時不正常的摩擦。

　　第七、曳引輪的不平衡旋轉是曳引系統機械振動的主振源, 一般在設計與制造加工時已對此進行了考慮,提高曳引輪的加工精度。

　　4.轎廂

　　第一、在組裝轎廂時沒有正確設置減振消聲橡膠墊, 則在轎廂起制動時會引起很大的振動。

　　第二、轎廂壁板振動頻率與系統振動頻率相近,產生共振。

　　第三、轎廂自重太輕,動態性能差，對振動的屏蔽能力較差。

　　5.導向裝置

　　導軌的垂直度, 軌距偏差與接頭平整度都會影響到電梯運行過程中的舒適感。導軌間距偏差過大會引起轎廂水平晃動,過小會使轎廂垂直振動。另外,導軌支架的剛度不夠,導軌與支架連接、 支架與預埋鋼板焊接,支架與墻體固定不牢固,也會使轎廂運行時產生振動。

　　電氣方面的問題分析

　　電動機。

　　轉子與定子同軸度偏差過大, 因偏心產生不平衡單邊磁拉力,導致振動;各相回路阻抗不平衡,從而產生負序旋轉磁路造成振動,一般出現在繞組重復修復時因工藝不良、 匝數不一致的電動機。

　　拖動與控制系統三相電源電壓或調速器輸出三相電壓,不平衡大于 8%;速度反饋器件布設不合理而受干擾;調節器中調節器 P 值過大,I 值過小;調節器速度調節響應濾波時間選擇不合適; 調速器速度給定信號不穩定或受干擾。

　　測速反饋的干擾在電梯速度反饋的閉環系統中一般采用光碼盤作為速度反饋信號, 測速反饋信號不正常是導致系統振蕩和機械諧振的重要原因之一。如：

　　第一、編碼器與電動機連接不良,使反饋信號異常,引起電梯抖動;

　　第二、編碼器應注意清潔,灰塵遮擋會造成其觸發脈沖不正常; ③編碼器應避免外力沖擊,盤片的扭曲、 損壞都會使反饋信號不正常

　　第三、編碼器連線布線要合理,地線和屏蔽線接線應可靠,避免外界干擾反饋信號。

　　電梯被動減振治理

　　機械治理措施

　　1.在轎底安裝轎廂補償裝置,利用它改變轎廂重心,使轎廂達到平衡,減少導靴壓力。

　　2.對角安裝隨行電纜。

　　3.調節鋼絲繩的繩頭拉桿螺母,使每一根鋼絲繩張力與平均值相差不超過 5%。對于行程在 30m 以上的電梯,測量時將轎廂置于中間層, 在轎廂上方 1.5m 處用彈簧拉力計測量每根鋼絲繩的張力值。行程不大于 30m 的電梯測量轎廂鋼絲繩的張力時, 應將轎廂置于最低層進行,測量對重側鋼絲繩張力時應將轎廂置于最高層,然后在對重側對鋼絲繩進行測定和調整。

　　4.對于在勻速運行時曳引機產生的振動可采用在曳引輪上增加慣性輪的方法解決, 曳引輪慣性輪能吸收引起轎廂振動的能量,在電梯處于額定速度時可以消除振動,但在加減速時是無效的。

　　5.應每隔 3-6 個月檢查 1 次油的狀態。當發現齒輪油發黑,有礦物質沉淀并冒白沫時則必須立即更換。當齒輪磨損太嚴重,已引起振動和噪聲時應更換齒輪。齒輪的壽命取決于其磨損程度,齒輪上的凹點會加快其磨損速度。

　　6.用瀝青或阻尼材料粘在轎壁上可吸收振動能量,從而減少振幅和噪聲,也可以在轎壁之間及轎壁和裝演之間填充吸聲材料。

　　7.應盡量采用曳引比為 1∶1 的電梯。

　　8.轎廂導軌間距應用標準值支架寬度的方形鐵片調整,但調整墊片的總厚度應不超過 5mm。當調整墊片超過兩片時, 應先焊為一體,然后再墊入。 導軌連接處臺階過大也會引起轎廂振動,其值應不大于 0.02mm。若超過該值,應對接頭處用導軌刨進行修光,修光長度不少于 150mm。導軌垂直度偏差應為每 5m 長度內不大于 1.5mm。若超標可用壓板及墊片調整。導靴與導軌間的間隙,一般應調整為固定導靴靴襯底部與導軌端面間間隙為 0.5~1mm。

　　綜合避振措施

　　電梯的避振是通過以下途經實現:曳引機與承重梁之間的減振,鋼絲繩與橋架之間的減振,轎架與轎廂之間的減振:

　　1.曳引機與承重梁系統

　　在極端情況下,當激振力的頻率接近或等于系統的固有頻率時,系統會發生共振。用于機組隔離的減振墊大小、尺寸和數量必須與安裝文件或土建圖一致。減振墊只允許放在機組和混凝土之間(或工字梁上);機組底座必須擱在整個減振墊上。

　　2.轎架與驕廂之間的隔離

　　轎廂與轎架的隔離可分為兩部分:轎底和轎架的隔離;直梁夾板和橋架的隔離。直梁夾板和轎架的隔離有 3 條要求: 在轎架和轎頂之間只允許有減振墊連接; 當減振墊與直梁間隙超過 0.5mm 時, 減振墊應該更換。

　　3.鋼絲繩頭與轎架間的隔離

　　減振墊的選用根據額定載重量與轎廂轎架重量之和來決定, 并且在空轎廂時減振墊的壓縮量應在 10-15mm;如果減振墊沒有適當的效果,可以在鋼絲繩和減振墊之間增加重量(約為驕廂重量 10%)。

　　4.車廂升降用吊索有六根,用扭力板手校正,使每個繩索的緊圍十分接近,檢測繩索縱向振動基本相同,這樣車廂扭轉現象減少后與導軌接觸均勻了,在導軌上加裝壓力油潤滑,減少干摩擦力的幅度,這樣,振動和噪聲也有所降低了。

　　主動隔振治理電梯的加減速特性和振動是影響乘客舒適性的主要因素

　　如通過降低電梯的振動水平，提高電梯品質，以提高舒適性為目的電梯的振動控制必須建立在深入研究其激勵源， 定量分析各因素、 各參數對電梯振動的影響方式及敏感度的基礎上，從振動的振源、 傳遞路徑、被控對象三個角度加以考慮。 電梯振動控制可分為被動控制和主動控制，目前振動控制絕大部分采用被動控制。

　　電梯振動控制主要是下面幾種方法

　　第一、采用動態性能良好的曳引電機替換當前使用的電機;

　　第二、改變電梯系統某些彈性環節的剛度系數以改變系統的固有頻率，使之遠離曳引電機的旋轉頻率;

　　第三、在電梯轎頂輪兩側安裝動力吸振器以消耗系統的振動能量，從而達到減振之目的;

　　第四、使用隔振材料。一個正在服役的、 笨重的電梯系統， 替換電機或彈性元件相當麻煩，因而， 推薦采用方案③， 即在轎頂輪兩側加裝動力吸振器以抑制電梯的振動。 電梯系統加裝動力吸振器之后， 電梯橋廂的垂直振動被大大削弱了， 反映了動力吸振器良好的減振效果。通過合理地抑制振源、被動隔振，可以有效降低轎廂內的振動水平，對于一般的中低速 (≤2m/s) 電梯可以達到相應的舒適性要求。但對于高速電梯、超高速電梯，還必須采用主動隔振技術才能達到舒適性的要求。主動隔振系統包括三個關鍵部分振動信號測量、實時控制器、作動器致動器。主動隔振的效果比較好，但成本也比較高。半主動隔振則是根據電梯的振動狀態實時地調整系統的控制參數、剛度阻尼參數。

　　總結

　　電梯運行時產生噪聲的原因是多方面的， 通過全面的測試、分析噪聲產生的原因并采取相對應的措施是治理噪聲的有力保障。有關研究表明， 只有主動隔振治理才能有效治理電梯噪聲對其周圍環境的影響。