创新设计：检查和维护的挑战？

新技术经常被引入，但安全法规并不总是涵盖变化。

罗伯特·卡斯帕斯马
本文首次发表于 2019 年在拉斯维加斯举行的国际电梯和自动扶梯研讨会。 有关 7 年 8 月 2020 日至 XNUMX 日在阿姆斯特丹举办的活动的更多信息和参加活动，请访问 www.elevatorsymposium.org.

新的电梯设计会定期推出，但安全法规并不总是涵盖它们。 这意味着涵盖所有风险非常重要。 新设计涉及新的维护和检查方法。 制造商有责任确保随着新设计的开发，可以进行适当的检查和维护。 起点是风险评估，或故障模式和影响分析。 该评估或分析的结果被转换为通常包含在产品手册中的程序。 因此，安装时必须始终提供这些手册，即使维修公司更换时也是如此。 这带来了一个新的挑战：新设计需要能够被其他公司维护，以保持它们的正确一致性。 指定机构 (NB) 或经认可的电梯/自动扶梯认证组织 (AECO) 对这些新设计的认证不仅应涵盖原始设计，还应包括适当的维护和检查。

介绍

第一批电梯于 1800 年代初推出。 从那以后，技术发生了很大变化。 尽管如此，电梯行业仍然是最保守的行业之一。 原因是人身安全。 电梯被认为是最安全的交通工具之一。 第一个电梯安全标准是在 1916 年左右推出的。该行业希望确保电梯具有最低安全级别，以确保安全乘坐。

与过去相比，电梯的发展在过去 30 年中得到了加速发展。 原因之一是欧洲出台了新的法规。 随着欧盟的成立，成员国寻求一种在不限制产品设计的情况下提供最低安全要求的方法。 所谓的“指令”描述了针对不同产品组的统一设计和批准过程，但没有定义达到指定安全水平的确切方法。

最早的指令之一是机械指令。 电梯指令 (LD) 于 1995 年发布。与此同时，为了应对新规定，通力开发了无机房 (MRL) 电梯。 制造商基本取消了机房，将机器安装在井道中，控制器安装在最顶层。 为了保持市场地位，其他制造商纷纷效仿。 在接下来的部分中，将讨论三种创新设计：MRL 电梯、新型悬挂装置和可编程电子安全系统 (PESS)。

MRL电梯

通力于1996年推出了MRL电梯。独特的电机（煎饼）设计使电机可以安装在导轨之间。 驱动器和控制器安装在最顶层的平台上。 这台 MRL 电梯根据 LD 获得了 Liftinstituut 的认证。

建筑商和建筑师喜欢这种设计，因为不再需要丁字头上的丑陋凹凸。 与许多新设计一样，许多部件和想法都获得了专利，这限制了其他制造商复制它的能力。

最终，其他主要制造商开发了自己的 MRL 设计。 奥的斯首先推出了 Gien 97，其次是 Gien 99，随后又推出了新皮带，即 GEN2® 升降机。 迅达开发了 3300/SMART 电梯，蒂森克虏伯开发了 ISIS 和 Evolution。 所有这些新电梯都具有特殊功能，这使得它们的维护更加复杂和特定于产品。

维护和检查

所有这些新电梯的共同点是没有机房。 这是电梯工程师能够放置工具、保存备件和进行文书工作的空间。 最重要的是，这是一个他可以在不受打扰的情况下维护电梯的地方。 可以想象，MRL 电梯会带来风险，因此应进行仔细评估，以确定它们的适用位置以及控制器和驱动器应安装在哪个楼层。

电梯行业是一个奇怪的行业，从某种意义上说，购买新电梯的个人/公司并不是其最终所有者。 因此，对初始购买者有效的销售论据对最终所有者/最终用户可能没有相同的好处。

在新设计中，引入了一些新的维护概念。 我们在消费市场也看到了这一点。 如果零件损坏，则不会修复，而是完全更换。

电梯的主要部件是控制器、驱动器、电机/机器和悬挂装置。 这些零件通常是更换而不是修理。 无论何种电梯，都必须进行检查和维护，如果电梯卡住，必须疏散人员。

工程师在现场所依赖的文件是维护手册。 本文档解释了如何执行维护，最重要的是提供了有关如何安全执行这些任务的说明。 如今，关键功能之一是使用任务风险评估或最后一刻的风险评估。 工程师必须审查要执行的任务是否可以安全地执行。

这同样适用于执行检查。 检查员的任务是验证电梯是否安全。 所有必需的测试都必须在着陆时进行，并且必须通过屏幕监控结果。 通常，无法直接看到机器。 只有第一代 MRL 电梯在控制器中有一个窗口可以查看机器，但附加值有限。

制造商和设计师的任务是什么？ 电梯必须符合基本的健康和安全要求。 这些可以在 LD 2014/33EU 附件 I、ISO 8100-20 或 ASME A17.7/CSA B44.7 中找到。
根据 ISO 8100-20:2018，在设计电梯或其部件时，应审查预期用途、可预见的误用（见 ISO 14798:2009，第 4.5.5.4 节）和设计，其中所有可能的风险方案制定。 应进行风险评估，以确定哪些全球基本安全要求（如果有）适用于设计。 应考虑电梯在操作和使用过程中以及在维护或检查过程中可能出现的所有风险场景。 作为 NB/AECO，我们的任务是确保正确执行此操作。 上述标准/指令规定应提供指令以执行保持电梯安全所需的任务。

EN 81-20 和 A17.1/B44 描述了初始检查期间需要测试的内容。 这些任务必须在安全的位置执行，并且需要验证测试结果。 欧洲的定期测试取决于当地法规，但初始测试可用作指导方针。

替代悬挂方式

电梯行业的另一大发展是皮带的引入。 皮带有一个很大的优势：由于其厚度最小，可以使用较小直径的滑轮。 这节省了井道中的空间。 显示了替代悬挂装置开发的时间表：

• 1999：奥的斯推出 GEN2 腰带。 奥的斯推出了与其 MRL 电梯 GEN2 相结合的新型悬挂装置。 与通常的 8 毫米或 10 毫米厚的钢丝绳不同，皮带是通过基本上将标准绳分开，然后将各个股线彼此相邻并涂上聚氨酯来制成的。
• 2000：迅达发布芳纶纤维绳。 这根绳子有一个聚氨酯外壳。 里面是多条 (140,000) 芳纶纤维。 与钢丝绳相比，芳纶绳的重量是其四倍，使用寿命是其四倍。 由于绳索的轻型结构，可以达到超过 1,000 m 的行程高度。 重量轻也意味着机器可以更小，因为总移动质量更小。
• 2004：蒂森克虏伯推出 K-Core 绳索。 在北美，蒂森克虏伯在其 ISIS MRL 电梯上引入了 Kevlar® 绳索。 这些在结构上类似于芳纶绳。
• 2007 年：西雅图儿童医院，XNUMX 月在西雅图一家儿童医院发生事故。 ISIS 电梯的 Kevlar 绳索严重损坏并断裂，导致汽车自由落体并启动安全装置。 许多（如果不是全部）Kevlar 绳索已被传统钢丝绳取代。
• 2008：迅达宣布其悬挂牵引介质 (STM)。
• 这是迅达继芳纶绳之后的第二项创新。 STM 具有涂有聚氨酯材料的钢丝绳。
• 2010：ASME 发布 A17.6。 根据电梯和绳索制造商的经验，制定了钢丝绳、芳纶绳索和弹性涂层钢带的安全使用标准。
• 2013：通力推出 UltraRope^TM，其目标与芳纶绳相同。 与其名称相反，UltraRope 是一条腰带。 腰带由四根碳纤维杆组成。 由于结构轻巧，可实现超过 1,000 m 的行程高度。
• 2018：蒂森克虏伯在其新的 EVO 产品中引入了皮带。 钢丝绳从电梯的早期就开始使用。

甚至 A17.1 中对绳索的安全要求也可以追溯到早期的规范。 特定行业标准中描述了检验和丢弃要求。 这些新型悬挂装置都具有不同颜色的聚氨酯外壳。 不存在标准。 那么，最大的问题是：何时需要更换这些新型皮带/绳索以确保电梯乘客安全？

大多数这些产品的共同点是它们已经通过了 NB 认证，后来又通过了 AECO。 在此认证期间，必须证明相同的安全级别。 安全等级基本上由当时有效的标准或规范设定。

本标准不包括这些产品。 今天，欧洲最新版本的电梯标准 EN 81-20 仍未涵盖皮带。 然而，工作正在进行中，很可能在几年内，这些替代悬挂方式将被 EN 81-20 涵盖。 认证期间要证明的标准之一是何时更换悬挂装置。 奥的斯推出 Pulse 以避免每五年更换一次（第一个证书中的原始标准）。 迅达的芳纶绳中含有碳纤维元素，以提供有关磨损的信息。 UltraRope 由碳纤维制成，因此通力还测量绳索磨损。 Schindler STM 具有松弛皮带开关，不包括磨损。

Schindler 和 thyssenkrupp 测试了皮带并计算了弯曲和跳闸次数，以建立剩余断裂强度与跳闸/弯曲次数之间的相关性。 控制器会跟踪跳闸次数并通知维护工程师何时更换皮带。 如果没有及时执行此操作，控制器将关闭电梯。

佩斯

在电梯中引入 PESS 还是很新的。 一些制造商推出了包含一些电子设备的驱动器，但并非所有制造商都被视为 PESS。 通力为完整的电梯系统推出了第一个完整的 PESS。 蒂森克虏伯推出了 PESS 及其创新的 TWIN 电梯系统，该系统有两辆轿厢在一个井道中独立运行，共享相同的导轨。 这些系统必须被视为具有安全输入和输出的黑匣子。 要遵循的标准是 IEC 61508，它由七个部分组成，解释了如何设计和评估安全系统。 它还解释了系统何时需要认证，但是，根据 LD，所有 PESS 都需要由 NB 认证。

证书

在世界各地，当电梯的设计偏离当地标准时，制造商必须征得许可才能安装。 标准无法跟上新电梯设计的发展步伐。
在进行认证时，Liftinstituut 和其他认证机构不仅从安全角度来看待产品，而且还从电梯的使用寿命期间如何保持安装安全和工作状态的角度来看待产品。 LD 将电梯的最低使用寿命设定为 10 年，或者基本上规定制造商/安装商应将所有文件保存至少 10 年。 NB 目前需要将有关认证的文件保存至少 15 年。 Liftinstituut 仍然拥有几乎所有与我们的认证相关的文件。

那么，什么是认证？ 当然是电梯或组件本身，但手册也是必不可少的。 对于 MRL 电梯，手册必须说明如何安全地进行维护以及如何检查电梯。 对于替代悬挂方式，维护包括目视检查聚氨酯涂层的损坏或变形迹象。 当悬挂装置的损坏足够严重或控制器告诉技术人员更换悬挂装置时，通常会进行更换。 这可以基于电子系统的测量值或基于跳闸和/或弯道的次数。

对于 PESS 控制器和/或驱动器，这很复杂，因为如前所述，您会看到一个黑匣子。 系统具有内置自检功能，可检查操作是否正确。 系统通常具有特殊的测试模式，以允许对电梯进行测试。 在测试期间，它将允许在不使用实际跳线的情况下桥接某些安全触点。 这提高了安全性，因为桥接仅在测试模式下发生，并且通常在实际测试期间仅发生一次。 工程师必须完全依赖系统读数。 因此，认证是必不可少的。 在认证过程中，将测试所有可能的故障和奇怪的组合。

可维护性和可检查性

开发新电梯是一回事。 为保持其良好运行，需要定期维护和检查。 对于标准电梯，产品的基本原理是相似的，这意味着通力和奥的斯电梯的维护没有什么不同。 一个能够阅读电气图并具有基本机械知识的工程师可能会取得很大进展。

如今，随着各种不同的设计，需要电子工程师来处理控制器，需要材料科学家来验证新悬挂装置的状态，除非维护手册和检查手册使您能够这样做，因为它们应该。 除了当今新电梯的复杂性之外，还有一些其他因素使维护和/或检查复杂化：

• 所有新系统都获得了专利，以防止它们被复制。 另一方面，保密已经消失，因为专利申请是公开的，所以每个人都知道其他人正在开发什么。 此产品保护也适用于手册，因此仅在需要知道的情况下共享信息。
• 电梯市场的复杂性：可维护性不是最初购买者的大问题。 价格水平是一个更大的决定参数。 于是，电梯企业降低售价，试图弥补维修合同的损失。
• 由于电梯市场竞争激烈，公司想方设法将客户与其产品联系起来。 为了保持维护合同，公司必须开发只能由他们的维护公司维护的电梯。

尽管如此，拥有多个品牌电梯的大小业主仍希望使用一家维修公司。 这意味着电梯由与原始供应商不同的公司维护。 如果维修公司发生变化，原维修公司的第一个本地策略是删除所有手册和附加电梯信息。 这些文件正式属于业主：他/她已支付电梯费用，包括所有相应的文书工作。 对于特殊功能或创新产品，这些文件对于执行正确和安全的维护和检查至关重要。

结语

在过去的 25 年中，电梯设计发生了变化。 推出新产品以取悦买家。 MRL 电梯减少了井道的净空高度，新的悬挂装置实现了更小的滑轮直径并减少了下悬式电梯所需的坑深度。 这反过来又由于较低的重量比而降低了能量水平。

对于维护工程师和检查员来说，工作变得更加复杂。 两者现在都必须了解许多不同的产品。 这些人需要信息来执行他们的任务。 提供此信息的正确方法是使用手册，最好是纸质版本（而不是可以藏在壁橱中的 CD 或 USB 驱动器）。 他们还需要保证，如果维护公司发生变化，这些信息会保留在电梯中。

案例

[1]liftinstituut.com
[2] 阿斯梅.org
[3] 通力网
[4] 奥的斯
[5] 迅达.com
[6] thyssenkruppelevator.com