近20 年來(lái)，世界建筑高度的紀(jì)錄不斷被刷新。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上近75% 在建的高層建筑在中國(guó)，目前，國(guó)內(nèi)已建成的300m 以上的超高層建筑已達(dá)69個(gè)，200m 以上的有603 座，100m 以上的更是高達(dá)2 235 座。然而，超高層建筑的誕生與發(fā)展，離不開(kāi)垂直升降裝置的發(fā)明與創(chuàng)新。

1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)人伊萊莎. 奧的斯向世人展示了他的發(fā)明——人類(lèi)歷史上第一部安全升降機(jī)。1889 年，美國(guó)奧的斯電梯公司造出名副其實(shí)的電梯。毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有電梯的誕生與發(fā)展，現(xiàn)代高層建筑難以發(fā)展；不解決垂直交通問(wèn)題，再堅(jiān)固、再美觀的高樓也將形同雞肋。隨著高層建筑的快速發(fā)展，電梯技術(shù)也發(fā)生了日新月異的變化。應(yīng)用在廣州周大福金融中心的日立電梯，最高速度達(dá)到1 260m/min。考慮到國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷進(jìn)展，以及重點(diǎn)城市中心土地資源日益緊缺的現(xiàn)狀，超高層建筑的數(shù)量必定會(huì)密集上升，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于超高速、大容量電梯的需求必將會(huì)迅速增長(zhǎng)。

由于超高速電梯與普通電梯比較，雖然驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理基本相同，但在電梯運(yùn)行中反映出的問(wèn)題有本質(zhì)區(qū)別，在本文中，筆者通過(guò)對(duì)日立電梯公司、三菱電梯公司超高速電梯的分析，簡(jiǎn)述超高速電梯的特點(diǎn)，并通過(guò)東芝電梯公司對(duì)臺(tái)北101 大廈的10 周年檢測(cè)案例，學(xué)習(xí)分享超高速電梯的檢測(cè)技術(shù)。

1 超高速電梯特點(diǎn)分析

1.1 驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)

超高速電梯驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)電梯相比，顯著特點(diǎn)是：控制柜按功能分組，比如講電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和信號(hào)控制系統(tǒng)分離成主電路柜和信號(hào)控制柜。為適應(yīng)大功率電梯的驅(qū)動(dòng)與控制，必須采用大容量變頻器，特別是雙( 多) 變頻并聯(lián)控制方式驅(qū)動(dòng)。

為了提高超高速電梯的運(yùn)行效率，一般不要求服務(wù)每個(gè)樓層，否則不斷的加、減速度會(huì)使乘客感到不適，而且電梯也達(dá)不到設(shè)定的額定速度。

1.2 驅(qū)動(dòng)主機(jī)

驅(qū)動(dòng)主機(jī)是超高速電梯的關(guān)鍵部件，其功率都是數(shù)百千瓦，主機(jī)自重達(dá)10 多t。由于超高速電梯載重大、速度高，一旦發(fā)生緊急情況制停距離幾十米長(zhǎng)，轎廂的位移取決于鋼絲繩在繩輪上的滑動(dòng)和制動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)，因此，對(duì)制動(dòng)器的摩擦片不僅限于基本靜力制動(dòng)，還要有動(dòng)態(tài)制動(dòng)可靠性的要求。超高速電梯緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器摩擦片會(huì)使其表面溫度升高，如果采用普通的材料會(huì)影響制停性能。為適應(yīng)這種極端工況，制動(dòng)摩擦片都采用耐磨和耐熱的陶瓷材料。另外，電磁驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器一般難滿足釋放巨大制動(dòng)力的要求，因此制動(dòng)器多采用多鉗盤(pán)式制動(dòng)器，超高速電梯曳引機(jī)，采用4 個(gè)獨(dú)立的電磁制動(dòng)器，通過(guò)最優(yōu)控制算法使獨(dú)立的制動(dòng)器的制動(dòng)力均勻地施加在制動(dòng)盤(pán)上。

1.3 舒適性控制

1.3.1 轎廂氣壓控制

超高速電梯所提升的高度較大，地面與頂層的氣壓差別較大，如臺(tái)北的101 大廈，氣壓差值達(dá)到48hPa。電梯在上下運(yùn)行過(guò)程中，乘客會(huì)因氣壓的變化感到不適，因此，超高速電梯多采用密封轎廂，配以通風(fēng)調(diào)壓系統(tǒng)，臺(tái)北101 大廈所安裝的東芝超高速電梯氣壓控制系統(tǒng)。其轎廂封閉，內(nèi)有氣壓計(jì)，通過(guò)進(jìn)氣、排氣來(lái)調(diào)節(jié)轎廂內(nèi)氣壓。

1.3.2 超高速電梯導(dǎo)向系統(tǒng)

超高速電梯在運(yùn)行中，導(dǎo)軌細(xì)微的彎曲及脈動(dòng)的風(fēng)壓，都會(huì)引起轎廂的橫向晃動(dòng)，這種晃動(dòng)與轎廂運(yùn)行速度成正比。因此，為了減小轎廂水平晃動(dòng)，要采用高強(qiáng)度、高質(zhì)量的導(dǎo)軌以及實(shí)施高精度的導(dǎo)軌安裝要求，同時(shí)還要開(kāi)發(fā)防止轎廂晃動(dòng)技術(shù)。日立所開(kāi)發(fā)的超高速電梯導(dǎo)向系統(tǒng)，其有4 個(gè)導(dǎo)向單元及一個(gè)控制器組成，導(dǎo)向單元包含導(dǎo)向滾輪及執(zhí)行器，控制器利用H ∞控制技術(shù)來(lái)控制執(zhí)行器，來(lái)抵消各種變化所引起的晃動(dòng)。

1.4 安全部件

1.4.1 安全鉗與限速器

傳統(tǒng)安全鉗楔塊是由鑄鐵材料制成，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)制停速度超過(guò)10m/s 時(shí)，鑄鐵楔塊將嚴(yán)重磨損。而現(xiàn)在超高速電梯的運(yùn)行速度已經(jīng)超過(guò)21m/s，且重量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)轎廂重量，故超高速電梯安全鉗的楔塊，普遍采用具有耐摩擦、耐高溫及恒制動(dòng)力性能的復(fù)合型陶瓷材料。

普通電梯一般上、下速度是一樣的，但由于受人的生理結(jié)構(gòu)和心理因素的影響，超高速電梯的下行速度是有限定值的，小于上行速度。因此超高速電梯的限速器對(duì)應(yīng)上、下不同的速度進(jìn)行觸發(fā)動(dòng)作，以滿足上行和下行不同速度的超速保護(hù)。

日立超高速電梯安全鉗及限速器，其安全鉗不僅采用了耐摩擦、耐高溫及具有高摩擦系數(shù)的材料，還采用了兩對(duì)平行的楔塊，這大大增強(qiáng)了安全鉗制動(dòng)的可靠性。

1.4.2 緩沖器

按現(xiàn)行規(guī)范要求，當(dāng)電梯額定速度大于4m/s 時(shí)，可以采用減行程緩沖器，其實(shí)際行程可取常規(guī)計(jì)算行程的1/3，如果電梯速度為20m/s，所用緩存器行程至少為9.0m，如果采用單級(jí)緩沖器的話，其自由高度至少是行程的兩倍以上。為此，超高速電梯所配置的緩存器普遍采用物理多段式結(jié)構(gòu)，即多級(jí)式緩沖器，其自由高度可減少30% ～ 40%。日立超高速電梯的液壓緩存器，其采用四級(jí)式結(jié)構(gòu)，速度為20m/s電梯的緩存器高度約為15m。

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