电梯钢丝绳检查：法规、最新技术、统计数据

作者：布鲁诺·乌西尼、丹尼尔·罗西和托马索·贝尔塔尼 

关键词： 磁性、绳索、监控、安全 

本文在捷克共和国布拉格举行的 Elevcon 2023 上发表。

抽象

电梯牵引绳对人身安全起着非常重要的作用。仅在意大利，就有大约 900,000 万部电梯在运行，平均每天运行超过 1 万次。这意味着数百万人依赖于这种特殊（可以说是本质安全的）机器所有部件的正确操作和维护。当然，必须有法律和标准正确地规范维护操作，以使电梯尽可能正确和安全地运行，并且维护技术人员通常理所当然地完全按照这些文件进行操作。国际标准（例如 ISO 4344）要求识别非常小的损坏，这些损坏确实很难通过视觉识别，因此，真正的绳索目视检查需要数小时才能完成。

幸运的是，技术在进步，关于绳索分析，过去十年中市场上已经出现了更为有效的检测方法。

本文的目的是提供有关检测市场、法律和标准的基本信息以及十多年来取得的结果，从中可以明显看出使用先进方法的优势和过时的分析方法的完全低效性。 

1. 法律法规

这里的法规是强制性的：“绳索及其附件必须严格控制。”这是 DPR 162/99，它将检查的负担放在维护技术人员、管理员和公寓业主身上。这是什么意思？这意味着如果出现问题，管理员和公寓业主最终将不得不与维护人员一起对此负责。然而，有一点很重要，即公寓始终要对由于公共财产维护不善（或不存在）而导致的后果负责。

电梯绳索检查不合格相当于缺乏维护。租户如何意识到这一点？通过索要检查记录，毕竟这也是他的物品。

当然，法律无法规定如何进行检查，更不用说拒绝标准了。这些都由法规来处理，法规在这方面非常全面。

在电梯领域，我们有 UNI ISO 4344 (ISO, 2022) 和 EN 12385，后者经过协调，一方面定义了拒收标准，另一方面定义了绳索使用和维护手册的内容，其中应始终包含规范性参考。维护技术人员以及建筑管理员应始终清楚了解情况，因为除了安全考虑之外，总统令 162 中还多次提到了绳索。

不幸的是，与人们的想法相反，大多数人并不了解 UNI ISO 4344。维护人员和指定机构经常引用现已过时的法律，例如 1497 年总统令 1962 或现已废除的其他参考文献。

出于这个原因以及其他原因，UNI 决定制定一个能够一劳永逸地提供明确信息的技术规范。

该文件是 UNI/TS 11807（UNI，2021），于 2021 年 XNUMX 月中旬发布，经过大约五年的酝酿阶段，在此期间，他们试图了解如何发布一份可以用作真正指南的文件。我们将从广义上描述该标准的一些有趣段落，特别是描述和标准化磁感应方法的部分。

2. 法律法规：深入研究

如上所述，技术规范从基础开始介绍该方法。然后指出了“测量头”、“局部不连续性”、“磁饱和”等许多技术术语的含义。目的显然是以简单明了的方式解释科学文献中通常找不到但并非每个人都能理解的内容。

表1定义了钢丝绳需要评估的磨损类型，例如断丝、磨损等，以及评估方法。

这里，视觉仍然是主要的，但磁感应也是历史上第一次出现，作为维护者可用的选项。

那么，目视检查就一定足够吗？这里可以展开一个非常有趣的括号。

首先，在无损检测领域，目视法受 ISO 9712 标准监管。这自然适用于各种零件的质量控制和特殊检查。目视法用于需要突出显示可见缺陷的情况，即不需要特殊额外调查技术的缺陷。板上的孔洞是可见缺陷，管道上的切口也是可见缺陷。在 ISO 9712 领域，经过认证的技术人员要接受特殊的目视检查，以确保他们的测量仪器（眼睛）能够胜任这项任务，并且他们接受了专门的培训，以准确了解要查找的内容。

在绳索领域，情况有所不同。目视法不是一种在受控光环境中进行的受监管的检查类型，最重要的是，没有关于技术人员具体做了什么的报告。在这里，“目视”的概念被修改了，因为它通常具有“技术人员在测试过程中看到的东西”的含义，这与“外部可见的东西”完全不同。

在某些情况下，允许的最大断丝数会减少到四根。而看到一根绳子上有四根断丝（丝，不是股）是非常困难的。

如果再加上由于经济原因而必须满足的非常短的时间表（图1）以及该领域许多技术人员缺乏知识，我们就能理解为什么许多正在运行的设施中的绳索早就应该更换了。

那么，断掉四根钢丝绳会不会断掉呢？不会，标准规定的拒收标准允许保持足够的安全程度，因此即使我达到最大允许水平，电梯也不会倒塌。然而，绳索断裂的演变并不是线性的。随着断丝数量的增加，更换新丝所需的时间会减少。

这就是为什么限制的作用正是了解何时需要更换绳索，以便情况不会在短时间内变得完全无法控制。

这就是为什么技术规范中关于目视检查的章节非常详细，其中包含正确照明的指导、实际示例的照片和许多拒收标准表格。 正是关于拒收标准和专注于宏观断裂的不明智习惯（对于宏观断裂，绳索立即被拒收，并且必须停止安装），在标准中，我们有一个与所谓的“谷裂”或“股线接触点处的断线”有关的标准。

这是非常隐蔽的断裂类型，极难识别，其特点是断裂的钢丝的一端不可见：您只能看到一根钢丝从绳子中出来，而无法识别另一端。

这种缺陷的危险性在于，它可能是内部（因此不可见）情况的反映，而这种情况现在已经受到损害。当绳索上有这样的断丝时，必须将其丢弃。

因此，即使是一根断线也可能具有非常重要的意义。

磁感应测试非常适合这种应用，因为它可以识别所有缺陷，无论是外部的还是内部的，可见的还是不可见的，并向维护人员和建筑物所有者提供一张图表，首先证明已经进行了检查，其次，保护他们免受以后可能发生的问题的影响。

假设某根绳索发生事故，司法部门开始调查。最后时刻需要确保检查正确完成。假设维护人员的报告说：“发现几根断线。”

有多少？在哪里？为什么不更换？如果少于规定，为什么不写下来？让我们永远记住，签署报告时要承担多大的重量。人们拍摄了现有情况的照片，并承认该装置继续运行，但这一结果必须有证据支持。

在这种情况下，图表可以解决问题，因为它可以准确显示绳索的磨损状态，并让您使您的选择合法化。这适用于维护者，也适用于管理员和公寓。他们有义务保护共同财产；我们已经这么说了。

最后是会议记录。报告必须完整详细，必须说明测试是如何进行的，以及发现了哪些缺陷。报告必须是检查的结果，必须是维护人员传达结果的方式。如果绳索可以维护，必须说明发现了什么以及为什么可以避免更换。相反，如果要更换绳索，我们必须知道原因。

3. 磁感应法 

目前，磁绳测试 (MRT) 方法已在多个领域得到应用，在某些领域甚至是强制性的。

它采用相对简单的物理原理，基于测量对象存在异常而产生的分散磁场的测量。因此，让我们来看看该方法的基本原理，以了解它的工作原理（Vusini，2021 年；Canova 等人，2008 年；Canova 等人，2009 年）。

在图 2 中，我们可以看到一种常用于教育目的的简单配置，其中磁场由永磁体和晶粒取向铁组成的结构强制产生。永磁体产生的磁场被封闭在绳索内，绳索由具有适当磁特性的铁磁材料组成，显然是非线性的。

当绳索没有任何缺陷时，所有磁通量都会在绳索内部流动，除了由于股线的存在而产生的磁通量外，不会发生任何特殊分散。当存在缺陷（例如断股）时，一部分磁通量将发生偏转，如图 2 所示。这种杂散磁通量离开钢丝绳并进入上方的空气中，实际上是“跳过”了缺陷。

这会产生一种效果，可以通过放置在设备特定点的适当探针来检测，这取决于断线的外观、大小和在绳索中的排列。最终结果是一张易于阅读的图表，突出显示断线、磨损和扭曲的情况——检查绳索时应该识别哪些情况，而目视检查通常无法检测到哪些情况。

然而，这种方法还有第二个价值，虽然不那么“技术性”，但更具有“立法性”。这是我们唯一能确保绳索已经过检查的方法。是的，因为我们不要忘记，今天我们有一份报告，通常是简短的，其中维护人员会写一句话，有时是女巫般的话语，描述绳索的磨损状况。

不幸的是，“绳索没问题”、“很好”、“断了几根钢丝”等字眼都是标准，从后面的图片中，我们可能会想，“但他们真的检查过吗？这些绳索怎么可能还在原位？”

显然，普通用户，通常也是管理员，无法了解绳索的状况，因为对他们来说，绳索只是系统的一个技术部分。但我们永远不要忘记，当我们乘坐电梯时，我们都对那些维护系统的人抱有信心。

虽然电梯是一种非常安全的系统，但我们有时所躲避的电梯的安全性取决于维护情况。 

4. 视觉分析——如何进行以及应该如何进行

我们知道，电梯中只有一根绳索需要控制。在旧装置中，你仍然会发现两根绳索，但意大利的平均水平是四根绳索。如今，许多电梯没有机房（所谓的无机房或 MRL），有六根或更多绳索。因此，让我们试着了解如何检查绳索，以便按照规定运行。

维护技术人员应停止安装，靠近第一根绳索并检查其整个周长，看看该部分是否有断线。 如果有，他应该记下钢丝绳的位置和数量，并计算标准定义的参考长度。

然后，您可以继续检查下一根电线，重复该过程。第一段电线检查完成后，应将机舱移至下一段电线，重复该操作。

电梯运行时无法进行检查，因为这会违反最基本的安全规则，并有造成严重伤害的风险。检查完成后，应将最严重部分发现的异常数量与标准中指示的数量进行比较。只有这样才能决定是否进行更换。

但进行这样的手术需要多长时间呢？

假设维护技术人员可以检查的绳索部分长度为半米，并且该装置有四个停靠点，则至少需要对电梯进行 30 次连续重新定位。假设有四根绳索，目视检查每根绳索“半米”所需的时间至少为 60 秒。

经过适当的计算，总时间（不包括发现的缺陷的各种说明）为 48 分钟。如果安装过程中有八次停顿，时间将翻倍（超过一个半小时）。电梯制造商和维护公司协会发布的一份文件显示，检查整个机房（绳索、逆变器、控制面板、电机、滑轮）的平均时间在最短 5 分钟到最长 10 分钟之间。即使考虑到更长的时间范围，并假设整个检查所需时间的一半（5 分钟）花在绳索上，也很难假设整个检查是作为一个整体进行的。

事实上，上述情况通常不会发生。维修技术人员进行的经典检查是所谓的“木材”检查（图 3）。

基本上，所有绳索上都放一块木头，电梯以正常速度运行。当维护人员感觉到木头振动时，他就会认为这是由于绳索上有断丝造成的。

除了在 2022 年实施具体法规的背景下看到这种技术的使用让人有点开心之外，很明显，木材对与绳索接触点的“某物”的存在非常敏感。但任何学过一点几何学的人都知道，直线与圆周只有一个接触点。在这里，需要检查 360 度。

最后，有趣的是，没有任何法律或法规要求使用这块木材（如果相反，我会感到惊讶）。这是一种“技术”，现在已成为该行业许多运营商日常工作的一部分，既不受监管，也不受描述。

5. 2012-2022 年统计分析

在过去 10 年的活动中，磁感应测试已应用于全国大约 70,000 套电梯系统。尽管这是按 10 年计算的，但这个数字已经足够高了，并且能够获得一定数量的数据，这些数据肯定可以代表整个设备库存，约占设备库存的 10%。 

通过分析数据，可以观察到绳索的状况，还可以获得一系列有趣的信息，包括已安装绳索的年龄、直径、装置的平均高度，以及最后但并非最不重要的是，在之前的检查中进行的目视检查的结果。这些数据经过适当的交叉引用，让我们对国家绳索公园有了大致的了解，也让我们了解了传统发现的真实性。

必须指出的是，前提是所有电梯均处于运行状态，因此，根据过去六个月进行的目视检查，没有一部电梯处于危险状态。

磁感应法检测的结果（并由专业技术人员分析）提供了三级鉴别器：新绳索、需要观察的绳索和需要更换的绳索。在图 4 中，新绳索和需要观察的绳索已合并。

通过这种细分，可以立即看到绳索的状态并采取相应的措施。通过查看图表，还可以查看绳索损坏的位置以及哪些绳索存在问题。在分析过程中，如前所述，维护技术人员在机房的相应寄存器中输入的结果也会被记录下来。该结果是先前进行的视觉分析的结果。在观察到的总共 70,000 多个系统中，有趣的是，看看使用哪些术语来表示缺陷的存在（或不存在）（表 1）。

NR	40166
穿着	9417
断线	4455
良好	4045
磨损的	2631
分离	2540
正常佩戴	1255
氧化	1063
ND	776
良好的地位	723
外部断丝	650
Ok	583
优质钢丝绳	546
N,D	461
圆盘	408
无断线	340
正常佩戴状态	320
积极的	315
消费	256
NN	236

表 1 显示了 1,300 多种不同类型的结果。这里显示了最常见的结果，其中 NR（未检测到）在约 40,000 个装置中脱颖而出。所分析的装置中有超过 50% 没有与绳索保存状态相关的结果（或至少没有向我们报告）。还有一些结果很难理解，例如圆盘、氧化物、断线（有多少，在哪里？）。 

现在让我们针对维护人员提供的每个主要结果来看看牵引绳的实际保存状态如何（图 5）。

图 5 中的图表非常有趣。它显示，在结果不明的绳索中，有超过 10%（约 4,500 部电梯）需要更换。考虑到 4,500 部电梯运送了大量乘客，这个数字令人印象深刻。在结果对应于“磨损”、“断线”、“氧化”的情况下，百分比接近或超过 20%。对于结果“正常磨损”，几乎有 15% 需要更换。我们注意到，即使在绳索被定义为“良好”的情况下，也存在超过 5% 的误差幅度，这相当于近 300 次安装。

非标准安装的电梯总数约为11,000部，这是一个巨大的数字。这些电梯在检查时仍在使用中。

从我们掌握的数据中，我们也可以观察到绳索年龄的分布情况。意大利是一个设备较老的国家，下图证实了这一点（图 6）。

从仪器结果可以看出，以百分比计算，较旧的绳索的差异更大，这一点很容易猜到。较旧的绳索应该承受更大的力，因此循环次数应该更高。当然，这不是先验的说法，但从统计上来说，假设这是真的是正确的。

与上述情况相反，维护人员提供的结果并没有显示出类似于图 7 的趋势，而是显示出一些被定义为“需要更换”的装置，这些装置的数量与绳索本身的年龄完全无关。而且，这个数字极其有限，不可信。

 从上述数据可以看出，为了（表面上）减少责任，存在“不给出结果”的倾向。另一方面，使用客观且可记录的方法可以更准确地反映现实情况。

另一个有趣的数据是设施上绳索的数量（图 8）。从这里可以看出，数量最多的电梯仍然有少于四根绳索，这进一步证实了我们设施的年限。

6。 结论

本文通过一项新技术展示了电梯绳索标准视觉分析中存在一些重大问题的证据，该技术可以增加对条件的了解。该技术已被世界各地的主要法规所接受，但仍仅在某些特殊情况下使用。具体参考可重复性和结果的确定性，展示了其真正的优势。

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案例

[1] Vusini, B. (2021)。 升降机线缆维护。 ANACAM 杂志，12。

[2] Canova, A., Vusini, B. (2008). 铁磁绳无损检测探测器的磁性分析, COMPEL, 27(4), 867-878。 

[3] Canova, A., Ficili, F., Gruosso, G., Vusini, B. (2009)。多电缆系统监控装置。专利 WO2009IB50656 20090218，18 年 02 月 2009 日。

[4] ISO (2022). ISO 4344:2022 - 电梯用钢丝绳 — 最低要求。2022年12月01日。

[5] 联合国大学（2021）。 UNI TS 11807 - Ascensori、piattaforme elevatrici 和 montacarichi - 系统和补偿系统以及非 Rivestito 材料中的辅助装置。验证和检验标准的必要条件，18/03/2021-