沈阳三洋电梯有限公司 辽宁沈阳 110122
摘要：目前，我国经济快速发展，人口大量向城市集中，城市的高楼和超高楼越来越多。高速曳引式电梯作为一种快速垂直的运输系统，成为了高层建筑垂直运输的最好选择，同时高速曳引式电梯在使用过程中也出现了不良振动问题。
关键词：高速曳引电梯；机械系统；振动特性研究
1 引言
高速曳引式电梯已经逐渐成为了我国高层建筑中普遍使用的梯型，在评价电梯品质的过程中其舒适性、功能性和安全性是其中最主要的指标。其中电梯振动是影响电梯性能的重要因素。特别是随着电梯速度的不断增加，电梯在运行的过程中的机械振动也会得到相应的增加，这种情况不仅影响了电梯的安全和寿命，而且也会使电梯的曳引系统产生额外的荷载。因此为了保证电梯的安全和性能，应当加强对电梯振动的控制研究。
2 主动控制技术简介
主动控制技术在振动领域得到了广泛的应用，特别是在主动振动的控制方面发挥了重要的作用。主动振动控制主要是指在振动控制的过程中，根据检测到的振动信号，采取积极的控制措施，从而达到消除或者降低振动的目的。主动振动控制技术又可以按照控制方式的不同分为隔振控制、主动或半主动吸振控制以及阻振控制以及消振控制等方式，主动控制技术主要由传感器、被动悬置、控制装置以及作动器等设备组成。作动器主要是用来提供灵敏的合适的动态作用力，传感器用来就被控制信号传输到控制装置中；被动悬置是在作动器不能够发挥作用时支撑发动机，控制装置是用来控制作动器在工作中产生的力的大小和位移，减少振动。作动器和传感器是主动控制系统中最主要的设备，传感器的选择主要和被控制的参数有关，常见的传感器有速度传感器、加速度传感器、非接触式探头传感器、位移传感器以及压力式传感器等。作动器是主动系统中的执行装置，负责为主动控制系统提高主动动力，减少电梯的振动。随着科学技术的快速进步，作动器的类型也非常的多，提高了主动控制系统的性能。
3 曳引电梯能耗建模
3.1 电梯设施能耗板块
电梯设施能耗板块中的构成和工作特点主要分为以下几点：第一，曳引系统。这一系统是依据曳引系统构成形态、轿厢、钢丝绳、推导轿厢负载等内容逐渐的函数关系。第二，驱动系统。电梯中的这一系统消耗能源是依据自身的调速形式、曳引机类别，结合数学建模和检测方案，构建驱动系统输出力矩和输出转速、驱动系统输入电功率之间的函数关系。第三，门机系统。其能源消耗是结合自身的驱动形式和工作情况，依据数学建模或者是检测方案，来明确单次开关门的能源消耗情况。第四，控制显示。这一系统的能源消耗同电梯管理系统的设计、展现形式、变频器应用的公路模块形式等相关，可以依据实际检测数值来明确最终的消耗情况。第五，其他系统。其包含了通风、照明、空调等内容。这些模块的能源消耗可以结合实际检测数值、设施标牌等数值来明确。
3.2 电梯工作情况
电梯设施主要是为某种特别客流分布的建筑提供服务，同时在调解方案中实施工作。电梯设施和工作软硬环境，一同构建了电梯能源消耗系统。电梯安装在建筑物中，可以为乘客和货物运输带来便捷的服务，由此电梯能耗建模最先要构建建筑物服务楼层的信息系统，也就是服务楼层数和每一层的高度。电梯的负载与工作都会受到建筑物中客流划分情况和电梯调度方案的影响，最终展现为电梯的能源消耗和工作效率。
4 高速曳引电梯机械系统振动
4.1 导轨的安装质量
导轨的安装质量包括强度与刚度，工作表面粗糙度和垂直度、平行度以及轨距偏差、接头台阶高度差等，其中导轨的强度、刚度、垂直度、平行度等与安装状况关系尤为密切。
井道土建圈梁的质量、垂直偏差、设置间距，或钢构井道的联接固定质量、精度都直接影响导轨的刚度（尤其高速重载、偏载等不利情形）。安装过程的缺陷，如导轨对中误差、垂直度误差、导轨接头台阶高度差、轨距偏差过大、导轨支架松动等，均会引起电梯轿厢垂直、水平振动，且运行速度越快，影响越明显。
严格施工，定好基准样线，避免导轨轨距、垂直度与平行度等背离设计要求值，安装后，验证确认，如用校轨尺校正轨距、用激光校准仪器校正导轨垂直度和平行度等。对土建部分，重点做好土建验收确认（支撑间距和施工质量等），高强度螺栓要用扭矩扳手预紧和其他螺栓要有防松措施。
4.2 高速曳引式电梯振动的主动控制研究
电梯作为一种比较复杂的机电设备，其各部件在运行的过程中都会产生一定程度的振动现象。曳引机作为整个电梯的基础，为电梯提高了动力作用。在电梯的运行过程中由于其中的电动机、减速箱等结构之间的误差和变形等，都会导致电梯在水平或者垂直方向上的振动。
在主动振动控制中由多种控制方法可以选用，例如独立模态空间的方法、最优控制方法以及自适应控制方法等内容。独立模态空间控制是将具有参数特征的弹性体采用离散的方法划为一定的模态序列，然后采用主动控制模态对弹性体进行控制。但是由于振动过程中各个模态不是单一存在的，往往会发生多模态耦合的现象，导致了耦合模态控制的计算方法比较大，因此，限制了其在实际应用中的范围。特征结构配置的方法包含了特征矢量和特征值的配置，特征矢量往往对系统的稳定性有比较大的影响，特征值决定了系统的动态特征。根据振动控制的要求来确定系统的特征矢量和特征值的分布范围，然后通过状态反馈等反馈方法来改变极点的位置来达到主动控制的目的。最优控制法是利用动态规划、极值原理等方法解决结构振动的方法。对于自由度比较高的高阶系统，采用这种控制方法比较复杂，也难以用解析式表达。对于具有二次型指标的线性系统可以用最优解析式来表示，而且其计算方法也比较简单。
自适应控制是用来对被控制对象参数不确定的振动系统，它能够自动的检测到振动系统的参数变化从而保证系统性能指标达到控制的要求。自适应控制又可以按照过程的不同分为自校正控制、自适应前馈控制以及模型参考自适应控制等，自校正控制是一种将受控结构参数在线识别和受控器参数相整合的控制形式；自适应前馈控制是假设控制参数可测；模型参考自适应控制是由相应结构能够跟踪受控结构的参考模型的输出。虽然自适应控制能够用到不确定性的振动系统中，但是其本身并没有鲁棒性。通过选择鲁棒性控制，增强了闭环系统对振动的抗干扰能力。
4.3 曳引机的安装质量
曳引机自身的缺陷或者安装质量等产生的振动和噪音，会通过曳引钢丝绳或者扁平钢带传递给轿厢。电动机-减速箱-曳引机的机座或者永磁同步曳引机的机座安装了性能优良的减振垫/缓冲垫等从设计上降低了运转振动与噪音。
驱动主机机座与承重工字钢的固定以及该工字钢与土建承重墩的固定是否牢靠，工字钢承重梁的水平度与刚度等等因素都有可能增加或者放大曳引机运转时的振动与噪音。当机座与承重工字钢组合体或者轿厢的某几阶固有频率与驱动主机的转动频率接近时，会产生共振。安装后的检测评估，通过载荷试验检验曳引性能和测量振动、加减速、噪音等数据，根据检测结果调整参数，避开共振区。
5 结语
电梯振动不仅影响乘客乘坐的舒适度，影响电梯的使用寿命，更严重还会带来重大的安全事故。在如今现代高层建筑中，高速曳引电梯应用越来越多，电梯的安全使用越来越被使用者重视。为了保证电梯的舒适安全使用，工作人员一定要端正态度，及时规律地对电梯进行维修维护，并且在电梯系统中安装主动控制系统。
参考文献：
[1]施巍.高速曳引式电梯振动分析及控制策略[J].机电信息，2016，（27）.
[2]艾延廷，王志，李立新.高速曳引式电梯振动主动控制技术研究[J].振动与冲击，2007，（6）.