电梯钢丝绳

电梯曳引钢丝绳磨损报废的思考

一、事情的起因

2012年7月我公司对所辖设备进行了设备现状梳理和安全隐患排查，发现了一些问题，深入分析问题根本原因，并且针对各问题的处理方式进行了讨论。其中一项关于3号航站楼前厅某电梯曳引钢丝绳报废的问题，引起很大争议。争议的焦点是该电梯曳引钢丝绳无断芯、断丝、断股的情况下，其钢丝绳实测直径相对于公称直径减小7％报废还是减小10%报废。原来没有针对此问题深入研究过，查阅了相关标准，确实存在多个标准不一的情况，引起了我对电梯曳引钢丝绳报废标准新的思考。

二、相关标准

关于电梯曳引钢丝绳报废的标准或相关标准有几个，我查阅一下，主要相关标准有如下几个：

●《电梯用钢丝绳》GB 8903-2005

该标准包含了钢丝绳技术要求、检查与试验、检验规则等详细内容，但是没有包含电梯用钢丝绳报废的相关内容。

其前一版本GB 8903-1988中也没有类似内容。

●《电梯制造与安装安全规范》GB 7588-2003

该标准包含了电梯制造与安装的安全、定期检验、冲击试验、曳引力计算等详细内容，但是也没有包含电梯用钢绳报废的相关内容要求。

其前一版本GB 7588-1995中也没有类似内容。

●《电梯、自动扶梯和自动人行道维修规范》GB/T 18775-2009

该标准同样没有关于电梯用钢绳报废的相关内容要求。

这与2002年07月15日发布的其前一版本GB/T 18775-2002的内容相差甚多。在GB/T 18775-2002（当时名称叫电梯维修规范）中有明确的钢绳报废标准，其9．1．2 b)规定中明确“钢丝绳严重磨损或锈蚀，造成实际直径为公称直径90％及其以下时”，钢丝绳应更换，且所有曳引钢丝绳应同时更换。

●《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T 5972-2009

该标准3.5.7中，由于绳芯损坏引起钢丝绳直径减小的钢丝绳报废规定明确“这些因素引起阻旋转钢丝绳实测直径比钢丝绳公称直径减小3％，或其他类型的钢丝绳减小10%，即使没有可见断丝，该钢丝绳也应报废。”

该标准3.5.8中的规定更为明确“由于外部的磨损使钢丝绳实际直径比其公称直径减小7％或更多时，即使无可见断丝，钢丝绳也应报废。”

其前一版本GB/T 5972-2006的3.5.6和3.5.7也有类似的明确规定。

●《电梯督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》TSG T7001—2009

该标准的附件A中，5.1的③项目中明确规定“磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳公称直径的90％。”悬挂钢丝绳和补偿钢丝绳应当报废。

但是该标准与其前一版本即2002年1月9日发布的《电梯监督检验规程》的规定有区别，原2002版的规定附件2中5.1明确“当钢丝绳公称直径减少7%时，即使未发现断丝，该绳也应报废。”

●《电梯安装、改造、重大维修和维护保养自检规则》DB11/420-2007

该标准的表C.2-北京市电梯定期自检项目记录的5.1.3明确规定“钢丝绳公称直径减少7%时应报废。”

这几个标准中明确钢丝绳磨损报废直径数值的两个即减少7%和减少10%，到底以哪个为准？单就标准数据的专业性、权威性而言，本人认为《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T 5972-2009比其它几个标准更科学、更严谨。通读几个标准下来也能够明显的感觉到，GB/T 5972对钢丝绳直径减少原因的表述更为重视，以及对钢丝绳的受力分类也较为明确，这也正是本人所推崇的。当然，这不是简单的哪个标准权威的问题，也不是哪个机构管理或者隶属关系的问题，而是从技术角度客观的解析各个标准的由来和制定标准的初衷，以及哪个标准更符合我们所指设备的实际情况。以下从技术风险角度和设备实际情况角度逐一进行分析。

三、曳引钢丝绳磨损后引发的技术风险分析

曳引钢丝绳不仅是承受载荷的关键部件，同时电梯还依赖其与曳引轮之间的摩擦力(曳引力)保证电梯安全运行。曳引钢丝绳磨损后直径变小，引发的技术风险问题主要有三个方面：1是，对悬挂系统安全系数的影响。2是，对产生曳引力的曳引条件的影响。3是，设备状况突变的影响。

1、曳引钢丝绳磨损后直径变小对悬挂系统安全系数的影响

曳引钢丝绳磨损后直径变小导致其强度降低，即会引起其抗破断能力下降，从而使得电梯的悬挂系统安全系数下降。至于抗破断能力下降多少？或者安全系数下降到什么程度还能够满足标准的要求？这些是难题。《电梯制造与安装安全规范》GB7588-2003的附录N中有关于安全系数的计算和选择标准。最小安全系数的计算公式非常复杂，好在GB7588-20033的附录N中给出的是图表。是否意味着安全系数是大量试验的结果或者经验积累的结果？在其它相关文献资料里也没有查到更有说服力的相关数据。我们只能相信是试验或者经验积累的结果，因为我们无法做大量的试验来考证。就数据的权威性而言，我相信GB/T

5972-2009更科学。其实也没有必要在对安全系数的影响上较真，因为本人认为钢丝绳磨损后直径变小无论是7%还是10%对于安全系数的影响差别太小了。或者说对于安全系数影响的重要性远没有以下两个影响的更为重要。

2、曳引钢丝绳磨损后直径变小对曳引条件的影响

曳引力的计算和曳引条件在《电梯制造与安装安全规范》GB7588-2003中有详细规定。GB7588-2003的附录M中，曳引力计算用到如下两个公式：

12 T1T2鈮fa'> 和 12T2T1鈮fa'>

其中f：当量摩擦系数；α：钢丝绳在绳轮上的包角；T1，T2：曳引轮两侧曳引绳中的拉力。

假设以上公式同样适用于钢丝绳磨损状态的的曳引力计算。则电梯未改变轿厢和对重重量的情况下，曳引力是否发生变化主要取决于当量摩擦系数f是否变化，因为包角α的变化可以忽略不计。

那么，当量摩擦系数f在钢丝绳磨损直径减小的过程中是怎样变化的呢？我们来计算一下。在GB7588—2003的附录M中有详细规定。我们的电梯绳槽采用的是常用的带切口半圆槽，其当量摩擦系数f的计算公式如下：

12f=渭4锛?/m:t>cos纬2-sin尾2锛?/m:t>蟺-尾-纬-sin尾+sin纬'>

其中μ：摩擦系数；β：下部切口角度；γ：槽的角度。

假设电梯初始状态为：μ取值0.2，γ取值40度，β取值95度。

我们的电梯钢丝绳直径为10 mm，分别按照减少7%和10%作图。作图可知：钢丝绳直径减小的过程中，在未接触到切口槽下根部的情况下，γ逐渐减小，趋近于0，β逐渐由90度向180度增大。并且直径减小7%时，β接近106度。直径减小10%时，β明显大于106度接近110度。在GB7588—2003的附录M中明确“β的数值最大不应超过106度”。因此可以得出结论：我们电梯钢丝绳直径磨损至相对于公称直径减小10％时，其下部切口角β已经不符合《电梯制造与安装安全规范》GB7588—2003附录M中的要求。

按照上述公式，结合β和γ的角度变化趋势，采用三角函数变换或者采用试数方法计算当量摩擦系数f。即钢丝绳直径没有磨损时，到磨损减小7%时，再到磨损减小10%时各情况下的当量摩擦系数f。得出β由95度~110度增大，γ由40度~接近0度减小，当量摩擦系数f逐渐增大，也就是曳引力逐渐增大。

曳引力过大会带来什么影响呢？曳引力过大可能引起钢丝绳曳引条件不满足。在GB7588—2003的9.3中明确“钢丝绳曳引条件应满足以下三个条件”,其中一个条件就是“当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢”。

为什么会有这么一个条件呢？不满足这个条件会带来什么影响呢？答案是：影响后果很严重！当对重压缩缓冲器或轿厢或对重运行时受阻时，曳引绳和轮间应打滑，从而避免轿厢或对重被进一步提升。如果曳引电动机没有及时断电，同时曳引力过大，曳引绳和轮间不打滑，造成轿厢或对重被提升，而后突然坠落或持续震荡冲击甚至崩断曳引钢丝绳。当然，我们电梯设计时都设计了电机运转时间保护功能，但除此之外没有其它任何电气安全装置动作，则驱动电机的电源不能及时切断。况且，本人认为所有的保护功能中只有机械保护是最可靠、最重要的，其它所有电气保护都不应该取代机械保护。

3、曳引钢丝绳磨损后直径变小对设备状况突变的影响