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电梯

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电梯是指动力驱动,利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级,进行升降或者平行运送人、货物的机电设备,包括载人(货)电梯、自动扶梯、自动人行道等,服务于规定楼层建筑。截至2025年3月9日,全国实施城市更新,加装电梯超过13万部。

箱式电梯通常由电动机驱动,轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15°的刚性轨道上,便于乘客出入或装卸货,是建筑物内垂直交通运输工具的总称。20世纪末电梯开始采用永磁同步曳引机作为动力,具有能耗低、节能高效、提升速度快等优点,并大大缩小了机房占地。按用途、运行速度等不同属性,电梯可分为乘客电梯、载货电梯和低速梯、中速梯等。现代电梯最常用的是曳引与强制驱动电梯,从原理上划分,主要由机械和电气两大系统组成,各系统组成部分承担电梯的各种相应功能。

详细介绍

基本概念

电梯是指由动力驱动,利用沿刚性导轨运行的箱体或沿固定线路运行的梯级进行升降或平行运送人和货物的机电设备,包括载人(货)电梯、自动扶梯、自动人行道等,用于为特定的楼层提供服务。垂直电梯有一个轿厢,轿厢运行在至少两排竖直的或倾斜角度不超过15°的刚性轨道上,便于旅客进出和卸货。不论其驱动方式如何,将电梯作为在多层建筑物或其他结构的楼层之间移动人员或货物的垂直运输设备的总称。电梯/升降机通常由电动机牵引电缆和配重系统(如起重机)驱动或由液压泵泵送,以提高电梯高度。狭义上的电梯只限于上下运行的升降式电梯,广义上的电梯既包括上下运行的升降式电梯,也包括水平或小倾斜角的自动扶梯与自动人行道。

基本分类

垂直升降电梯

按用途分类:可以分为九种,分别是:乘客电梯、船舶电梯、杂物电梯、载货电梯、车辆电梯、观光电梯、建筑施工电梯、医用电梯、特殊电梯。

按驱动方式分类:分为交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯、直线电机驱动电梯。

按控制方式分类: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。

按机房位置分类:分为上机房、下机房、侧机房和无机房等。

按运行速度分类:一般可以分为四种,分别是:低速梯、中速梯、高速梯、超高速梯。其中低速梯的速度一般都不会超过1.00m/s,而中速梯的速度一般都是在2.00m/s到5m/s之间,高速梯的速度一般都是在5.00m/s到10m/s之间,超高速梯的速度一般都是在10.00m/s以上。

按有无司机分类:一般可以分为三种,分别是:有司机电梯、无司机电梯和有/无司机电梯。

自动扶梯和自动人行道

按用途分类:分为公共交通型和普通型。

提升高度:普通型扶梯(H≤6m),中等高度型扶梯(6m\u003cH≤10m),大高度型扶梯(H\u003e10m)。

驱动控制方式:分为单速型和变频调速型。

驱动装置位置:端部驱动式(链条式)和中间驱动式(齿条式)。

扶手装饰分类:以扶手护壁板的材料为判定标准,分为全透明式,不透明式和半透明式。

箱式电梯的正确使用及步骤

一、确认电梯状态。

乘坐电梯时要先观察电梯是否正常运行,查看电梯门侧边的上/下行按钮是否正常。

二、按上/下行按钮

根据需要按所去方向的按钮,上下态射分别对应上行和下行,随后等待电梯到达该层站。前往目的层需上楼时请按上行呼梯按钮“Δ”,需下楼时请按下行呼梯按钮“∇”。

三、进入电梯

电梯门开启后,等待电梯内到站乘客离开,有序进入电梯,注意不将手靠近电梯门,与电梯门保持一定的距离,以防夹伤。轿门打开数秒后自动关闭,若需延迟关门或立即关门,可按下轿厢内相应按钮。

四、选择楼层

进入电梯后,立即按选层按钮选择需要到达的层站,按钮亮起表需求已被登记,电梯将按运行顺序前往,注意不要在电梯内打闹蹦跳,以保证自身和他人的安全。

五、到达目的层站

在电梯内,要注意轿厢内显示屏所显示的层站编号,确认是本人所需要的后,等待电梯停止,轿门完全打开后,有序离开电梯。

电梯工作原理和参数

箱式曳引电梯工作原理

电梯按驱动技术可分为曳引式、强制式和液压式等三种驱动方式,其中考虑到安全和节能性,目前应用最为普遍的是曳引驱动电梯。

曳引式电梯运行时,钢丝绳悬挂在曳引轮上,一端悬挂轿厢,另一端悬挂对重装置。由于轿厢和对重装置重量的作用,曳引轮两侧的钢丝绳会产生一定的张力,从而在曳引轮槽内产生一个静态压力,由此产生轮槽和钢丝绳的摩擦力,这就是曳引力。在电动机的驱动下,曳引轮进行旋转,钢丝绳与曳引轮之间的静摩擦力驱动轿厢升降。

由于曳引方式的不同,轿厢的运行速度也会有所不同。常见的牵引方法有三种,半绕1:1吊索法,轿厢的运行速率与钢丝绳的运行速度相等;半绕2:1吊索法,轿厢的运行速率为钢丝绳运行速度的一半;全绕1:1吊索法,轿厢的的运行速率等于钢丝绳的运行速度。

箱式曳引电梯主要工作参数

自动扶梯与自动人行道工作原理

在最基本的层面上,自动扶梯只是传送带上的一个简单变化。一对旋转的链条以恒定的周期拉动一系列楼梯,以合适的速度将很多人移动一小段距离。自动扶梯由链式输送机和胶带输送机组合而成,呈阶梯状,是用于在不同楼层向上或向下倾斜运送乘客的固定电力驱动设备。

自动扶梯的核心部分是两根围绕两对轮子作循环转动的链条。在扶梯的顶端装有电动机,用来驱动链条的旋转,带动阶梯运动。当链条转动时,台阶总是处于水平状态,在扶梯的顶部和底部,台阶是互相重叠的,形成一个平整的平台,这方便了乘客上下自动扶梯。

自动扶梯上的两套轮子在两个不同的轨道上滚动。一组轮连接到旋转的链条上,用传动装置牵引,而另外一组轮则沿着自己的轨道向前滑动,紧随其后。轨道以这样的方式间隔开,使得每个台阶总是处于一个水平状态,到达扶梯的顶部和底部时,轨道会运行到水平位置,使台阶组成的通道变平。

自动人行道是指水平或者倾斜角不大于12°的乘客运输设备,与自动扶梯不同之处在于不呈现阶梯状,原理与自动扶梯类似,自动人行道主要用于输送,同样适用于人流集中的公共场所。它们都是一种自动连续运行的开放式电梯,需要通过乘客自身的协调动作实现上下电梯,其具有自身推进力,推进功能可以由电动或内燃机完成。

自动扶梯与自动人行道主要工作参数

系统组成相关信息

箱式曳引电梯系统构造

从原理上划分,箱式电梯由机械和电气两大系统组成。

机械系统由曳引系统、轿厢和对重装置、导向系统、轿厢和门系统、机械安全保护系统等组成。

电气系统由电力拖动系统、电气控制系统、电气安全保护系统和运行逻辑功能控制系统等组成。

自动扶梯与自动人行道系统构造

自动扶梯主要由梯级、牵引链、梯路导航系统,驱动装置、张紧装置、扶手、金属结构和电气控制系统、安全系统等若干部件组成。其中梯级、牵引链条以及梯路导轨系统广义上可称自动扶梯梯路。自动人行道结构与自动扶梯相似,主要由活动路面和扶手两部分组成,其活动路面在倾斜情况下不形成阶梯状,有踏步式、带式和双线式结构三种。

提升机构的类型

曳引与强制驱动电梯

曳引是指牵引,是电梯的运动形式,通过牵引使电梯做往返运动。强制驱动电梯不需要安装机房,通过链或者钢丝绳悬吊驱动电梯,也叫无机房电梯。

曳引与强制驱动电梯有齿轮牵引式和无齿轮牵引式两种类型:

齿轮传动曳引机采用交流电机或直流电机驱动,使用蜗轮来控制电梯轿厢,通过在驱动滑轮上“滚动”钢丝绳,与高速马达传动的齿轮箱相连,从而实现对电梯的机械式移动。无齿轮曳引机由低转速、高扭矩的电动机驱动,采用交流电源或直流电源,传动绳轮与电动机的一端直接相连。

液压驱动电梯

液压驱动电梯是指通过液压动力源,将油压入油缸,使柱塞发生直线运动,牵引轿厢上下运动的电梯。液压驱动电梯也是比较早出现的一种电梯形式,比较适用于短程、低层、重载荷的使用场景,广泛应用于工厂、停车场等底层建筑中,对比曳引电梯更加经济。

与曳引电梯相比,液压电梯的机械复杂性较低,使其成为低层、低流量安装的理想选择。它们的能源效率较低,启动时泵的高电流消耗也对建筑物的电气系统提出了更高的要求。牵引电机和控制系统小型化的进步使现代低成本、无机房牵引电梯成为可能,挑战了液压电梯在传统市场中的霸主地位。

爬升电梯

爬升电梯是一种具有自身推进力的自升式电梯,推进可以由电动机或内燃机完成。爬升机由电机、蜗轮蜗杆减速机、齿轮、齿条、工作承重梁、爬升支承梁、施工平台和导向架等组成,主要承受和传递竖向荷载,为整体爬模提供动力。 爬升式升降机用于拉线桅杆或塔架,以便轻松进入这些结构的某些部分,例如用于维护的飞行安全灯。

真空气动电梯

真空气动电梯不使用任何电缆或滑轮系统来运行,取而代之的是一个密封真空装置的管子,通过控制气压来操作,是电梯技术的最新创新。气动电梯没有机房或井,电梯放置在管状驾驶室中,是自支撑的,电梯由气压系统、涡轮机和泵驱动。

发展历史

概念起源

很久以前,人们就已经开始使用简单的工具来运送货物,采用人力或牲畜作为驱动力。从深井中抽水,将一根绳子挂在一个桶上,挂在一个旋转的圆轮上用手拉绳子,或者将一块沉重的大石头绑在一个固定的滑轮上并提升到高处,这些升降装置都可以看作是电梯的一种原始形式。

已知最早提到电梯的是内燃机建筑师马可·维特鲁威(Vitruvius)的作品,根据他的报道,阿基米德可能在公元前236年制作了他的第一部“电梯”,这种电梯的驱动力通常是人或动物的力量。18世纪,英国法国的宫殿建筑里出现了电梯的雏形,法国国王路易十五为了方便他与情人会面,在凡尔赛宫里修建了所谓的“飞椅”。

近代发展情况

电梯直到19世纪才投入实际使用,最初,在欧洲和美国,蒸汽机被用作提升工具的驱动力,用于在矿山和工厂中运送散装货物,早期的原始蒸汽驱动电梯在随后的十年中得到了改进。

1823年,两位名叫理查德·弗朗西斯·伯顿荷马的建筑师建造了一个他们称之为“上升室”的建筑,这个简陋的电梯被用来将付费游客抬到一个平台上,以便欣赏伦敦的全景。1835年,建筑师 Frost和Stuart开发了一种名为“Teagle”的创新电梯,这是一种在英国开发的皮带驱动、配重和蒸汽驱动的电梯。

1845年,英国人威廉·汤姆逊制作成功世界上第一台水压式升降机,升降机由重型活塞支撑,在气缸中国移动通信集团,由泵产生的水压驱动;1852年,制成了人类历史上最早的一种由电机牵引起重缆绳使轿厢上下运行的电梯,但结构简单,没有导轨,没有任何安全措施,只用于运输货物。同年,美国的E.G.奥蒂斯研制出钢丝绳提升的安全升降机。

虽然很多有创意的工程师都在不断地提高电梯的技术,但被电梯行业认可的技术仍然没有出现。一个重要的安全性问题始终没有得到有效的处理,当升降梯的拉升缆绳发生断裂时,就会导致坠毁事故。1853年,美国人Elisha(伊莱沙·奥的斯开发了一种安全电梯,能防止缆绳断裂时驾驶室坠落。奥的斯在纽约水晶宫举办的世博会上,以一种充满戏剧性的、挑战死亡的表演,首次将自己的发明展现给了全世界,这增强了公众对这种装置的信任。

随后,OTIS成立了一家制造电梯的公司,获得了蒸汽电梯的专利,并于1857年3月23日在纽约百老汇大街安装了世界上第一部公共电梯。奥的斯的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史,因此奥的斯也被认为是现代电梯的发明人。从这以后,电梯的安全问题得到一定程度上的保证,电梯也在世界范围内得到广泛应用。

1880年,德国维尔纳·冯·西门子 (Werner von 西门子股份公司) 制造了第一台电动电梯。弗兰克·斯普拉格增加了楼层控制、自动电梯、汽车加速控制和安全装置,显著提高了电动电梯的安全性和速度,现代电梯产业由此拉开序幕。

1889年,电梯开始使用电力,由一台直流电机驱动,通过蜗轮减速装置带动卷绕在卷筒上的绳索,悬挂并升降轿厢,至此,真正意义上的电梯出现。美国奥的斯电梯公司于1892年引进了按键控制系统,以代替电梯内部拉动牵引缆绳的传统操作模式,促进了操作模式的现代化。

自此,发展中国家也开始紧跟时代步伐,电梯行业开始了飞速发展。中国作为最大的发展中国家,从1908年在上海汇中饭店等建筑内安装了第一批进口电梯开始,它的电梯行业,由小到大,由弱变强,由衰变盛,经历了天翻地覆的变化。中国的电梯行业相对于发达国家来说起步较晚,大致可分为行业起步、外资品牌垄断和民族品牌崛起三个发展阶段。

在80年代之前,中国的电梯产业发展很慢,伴随着中国的改革开放政策电梯行业也获得了发展的契机,并取得了较快的、稳步的发展。民营企业进入电梯制造业,引进先进技术、积累资金、提升服务品质和管理水平,逐步实现了转型,完成品牌崛起,为中国电梯行业的发展奠定了基础。

电梯建设作为基础设施的一部分,与人们的生活质量息息相关,近100多年来,人们对便捷生活的追求促进了世界电梯行业发展迅速,科技进步带动电梯技术更新换代,人们不断改进并创造新的电梯,使得电梯类型与功能多种多样,电梯也由此得到越来越广泛的使用。

发展现状和趋势

电梯行业发展现状

随着世界人口的增长、城市化进程的加速以及人民的生活质量的提高,人们对居住和工作环境的舒适性和便利性的需求越来越大,电梯的使用日益普遍,并逐渐发展为现代化高层建筑与基础设施所必需的辅助设备。美欧、东亚、中国等地相继驱动全球城镇化进程加快,电梯全球新装量不断攀升,保有量规模不断扩大。当前,世界电梯市场已出现了发达国家和地区需求稳定增长、新兴市场需求迅速增长的特点。

通力电梯集团公布数据显示,全球新装电梯需求量最大的国家为中国,占世界电梯新装量总数的比重为63%,为世界最大的电梯市场。欧洲中东及非洲地区的电梯新装量占比为19%,排名第二;南亚、印度澳大利亚的新装电梯占比为8%。而北美地区及南美地区新装电梯的需求量较少,占比分别为3%和2%。

根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年电梯市场投资前景分析及供需格局研究预测报告》显示:近年来,中国电梯行业高速发展,全球70%的电梯生产于中国,全球60%-65%的电梯在中国市场销售,中国国内电梯总产量位于全球市场前列,电梯保有量亦持续增加。

电梯市场需求与城镇化水平和人口规模呈息息相关。无论是新装量还是存量,中国都已成为全球最大的电梯市场。据数据显示,2021年中国电梯产量为154.5万台,同比增长20.5%。2021年中国电梯出口量为72120台,同比增长1.3%;出口金额为14.99亿美元,同比增长16.1%。

随着世界经济的高速发展以及基建建设的不断完善,电梯的需求量也在迅速增加。电梯产业已经经历了一百多年的发展,从全球范围看,已经呈现出明显的行业集中度趋势,发达国家知名品牌占据了全球大约75%的市场份额。

目前电梯产业发展迅速,受城镇化持续发展、基础设施投资、老建筑安装电梯等因素的驱动,电梯行业快速发展,全球对电梯需求的不断增加,总体上,电梯产量呈现上升趋势。

电梯行业发展趋势

电梯建设作为基础设施的一部分,与人们的生活质量息息相关。随着世界逐渐进入数字化时代,人们对智能电梯的需求不断提升,智能电梯行业也进入了快速发展阶段。2016-2019年,全球智能电梯产量平稳增长,2019年全球智能电梯产量突破517.0千台;2020年受新冠疫情的影响,产量有所下降,比上一年减少8.09%;2021年全球智能电梯产量恢复正常水平。

电梯的智能化、安全性和可靠性正成为国家、电梯制造商和用户共同关注的问题。电梯已经成为人们出行的重要工具之一,但如何使其更加便捷,提高其安全性和可靠性,使其更加智能化,更好地服务于社会,是仍然需要突破的方向。

电梯智能化程度的不断提高,将有助于提升整个行业的技术水平。智能化的发展离不开智能控制的精确运用以及与之相协调的自动管理,这是电梯智能化发展的必然要求。通过对先进技术的高效运用,对电梯技术进行技术革新,可以有效节省能源,实现对电梯各个环节的资源进行最优化配置。

电梯技术人员的思维方式和工作形式将会得到不断更新,这将有助于新技术在电梯领域的运用,从某种意义上说,这也可以有效地改善电梯运营效率,促进电梯产业的健康发展,使电梯行业后期监管体系科学全面发展,为电梯行业未来发展拓宽道路,有利于提升电梯服务业和制造业的市场竞争力。

电梯安全

电梯安全起因及影响

随着世界人口增长、城镇化进程不断加速,房地产行业蓬勃发展,中高层建筑物数量迅速增加,导致电梯数量急剧增加。在这些因素的推动下,电梯行业逐渐增多,电梯对建筑业以及人们的生产、生活日常来说已经是不可缺少的一项工具。

作为专用设备,电梯安全分为两部分,即操作员和聚集在商场、办公楼、观光电梯等各类公共场所的人员。大多数操作员通常没有接受过电梯安全特性和操作方面的培训,也没有掌握必要的技能来解决电梯故障和安全事故。同时,普通用户缺乏电梯安全操作的知识和技能。

在经常使用电梯的地方,电梯故障的概率很高,有可能诱发电梯安全事故,这带来的社会影响相当大。减少安全事故和电梯故障的新技术或解决方案是当下极其需要的,这可以促进现有电梯安全性的提高。同时,电梯还应该通过有效的维护和改进变得更有效、更安全、更可靠、更舒适。

电梯安全问题分析

电梯是一项特殊的工程设施,它自身存在着一定的危险性,因此,电梯的安装和运行中的安全性一直是备受关注的问题。据相关部门统计,7·15沈阳电梯坠落事故发生的种类按发生的位置可以分成门系列事故、剪切、挤、冲顶、蹲底或溜梯事故以及其他事故。

电梯事故每年都在增加,尽管同类型的事故不断发生,但原因尚未消除。尽管大多数市民对电梯的安全性要求很高,但由于安全装置等功能单元的缺失或电梯的年代久远,事故仍不断增加。

目前电梯安全管理中还存在着诸多的不足,在以下四方面尤为需要加强:

1、设计和制造中存在隐患。在电梯的设计阶段,部分电梯的设计和制造单位没有对方案进行实际鉴定,极其容易影响电梯运行的可靠性。

2、安装过程存在隐患。电梯市场存在部分非法安装、维修、改造电梯以及不按规范执行施安装要求的现象。

3、电梯维保市场环境混乱。部分小公司依靠大公司寻求客源,但由于技术力量的不足,不能建立完整的服务体系。

4、电梯保养意识不强。许多使用单位未安排相关人员对电梯进行维保工作,电梯需要定时进行修理、维护以及检修,否则将带来巨大的安全隐患。

加强电梯安全的策略

电梯维保人员需要及时维护和管理可能出现事故的不良设备,通过借助机器差异诊断设备定期收集数据,通过早期检测振动损伤,分析损伤频率,对电梯进行检修和维护。

为保障电梯安全,应加大对电梯的安全管理和培训,制订一项长效的工作方案,开展宣传教育活动,让人们认识到文明乘梯、安全乘梯的重要意义,这是一种行之有效的解决问题的方法。

提升电梯产品的质量和安全性,强化设备的安装监督检验,提高整个电梯行业的发展水平和新装电梯的质量。加强对使用单位的监督管理,督促落实各单位对存在安全隐患的电梯及其零部件进行检修维护,完善相关法律法规。

参考资料

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