摘要:电梯作为人们出行的重要垂直交通工具,其设备的安全运行受到的关注度越来越高。以福建省平潭综合实验区内的在用电梯为研究对象,该地区处于海洋性气候环境中,其高温、高湿、高盐分的环境会加速机电类设备的腐蚀,导致其机械零部件以及电气部件的功能的失效,影响电梯的安全运行。从定期检验中发现的电梯主要零部件腐蚀案例出发,从多个角度分析可能造成腐蚀的原因。并在此基础上,从电梯的采购、设备的安装、使用单位的日常管理、维保单位的日常维护保养以及定期检验的角度出发,提出电梯防腐蚀的具体相关措施,以减少因腐蚀造成电梯的机械或者电气部分的功能失效几率,保障人们乘坐电梯的安全运行,避免特种设备事故的发生。
关键词:海洋性气候,高温,高湿,高盐分
0引言
电梯已逐渐成为人们日常生活中不可或缺的垂直交通工具,每天承担着大量人流和物流的输送任务。随着互联网传播的快速发展,其乘梯安全和舒适性也越来越被人们关注。福建省平潭综合实验区地处海洋性气候环境,电梯设备常年受到海风侵蚀,电梯的零部件和电气元件更容易发生腐蚀[1-4]。电梯作为一种机电设备,腐蚀会对电梯的机械部件和电气部件受到影响。对于电梯的机械部件而言,腐蚀会影响机械性能,导致机构或者零部件不能完成其设定功能,如运行卡阻、棘爪失效、钢丝绳严重锈蚀引发的断股、绳头弹簧无法复位、螺栓固定松动、导轨支架生锈、聚氨酯缓冲器龟裂、液压缓冲器无法自动复位等等,影响电梯的安全运行、更有甚者会引发冲顶、坠落、剪切等特种设备安全事故的发生。
对于电梯的电气部件而言,腐蚀会导致触点表面起斑或凹凸不平,在触点腐蚀的时候,容易导致触点无法接通或者产出电弧,会引发电梯无故急停导致电梯无法运行。
在极端情况下,会引起电气安全回路的短接,严重影响电梯的安全运行。因腐蚀过程缓慢,维保人员在日常保养过程中不会引起重视,极易忽略腐蚀影响,等到电梯零部件或者电气元件失效或者功能缺失后才去除锈或者更换新零部件,极易造成电梯故障或者特种设备事故的发生,导致人和物的损失。
1平潭综合实验区的海洋性气候环境
平潭属于一个海岛城市,周围环海。根据平潭综合试验区气象局2023年3月23日发布的2022年平潭气候公报显示,2022年平潭平均气温为20.4℃,较常年升高0.1℃;年降水量为1310.3 mm,年平均风速6.9 m/s,全年共经历4场台风、6场暴雨。从上述的报告中可以得知平潭综合实验区空气潮湿,平均温度高,平均风速高,这会加速海洋大气中高盐分的空气传播。海洋大气中存在大量的盐份粒子,这些盐份粒子会不断地在金属的表面沉积,在大气与金属表面之间的水膜中溶解,形成导电性强的电解质溶液,加剧腐蚀[5]。经验表明,海洋大气下对金属的腐蚀速度是一般大气环境下的腐蚀速度的8倍左右。因而平潭综合实验区是一个高温、高湿、高盐分的海洋性气候,对电梯等机电设备会造成较为严重的腐蚀。
2电梯主要零部件腐蚀现状
电梯主要部件都是金属制品,因地处平潭综合试验区,受高温、高湿、高盐分的海洋性气候影响,各个主要零部件都会受到不同程度的腐蚀影响。在定期检验过程中,发现电梯的零部件都会受到不同程度的电梯腐蚀。
(1)电梯机房主要零件腐蚀现状及原因
在有机房电梯的机房内,主要零部件有电梯的驱动主机、限速器、曳引钢丝绳、控制柜等部件[5-8]。这些零部件直接关系电梯安全运行。图1所示的曳引钢丝绳已经锈蚀严重,锈粉填满间隙,表面干燥,随时都有断丝、断股的风险。
图2所示为腐蚀严重的限速器,在进行限速器校验过程中,发现当其速度超过允许的最大动作速度后仍然未动作,限速器-安全钳联动失效。在检修状态下,人为也无法动作限速器棘爪,棘爪已经锈死。倘若该台电梯在日常运行过程中因故导致电梯超速下坠,限速器肯定无法动作安全钳,导致限速器-安全钳联动失效,引发电梯超速蹲底,造成人员的伤亡。
(2)井道主要零部件的腐蚀现状
安装于电梯井道内的主要零部件有层门及其固定装置、轿厢、轿顶反绳轮、对重、补偿链、导轨以及支架固定等。不管对于机房和无机房而言,层门和井道内以及机房内的机电设备所处的环境不同,层门是直接接触外部环境的零部件。在地处平潭地区海洋性气候环境下的,由于受到各种环境因素的影响,层门的表面容易发生腐蚀,并产生腐蚀产物,如图3所示,层门表面发生严重腐蚀会导致其运行卡阻,无法关闭。图4所示为层门运行滑块固定装置及层门的保持装置,因腐蚀已经失去保持功能,层门若受外力会导致靠在层门外的人员坠入井道,造成人员坠落导致伤亡。
图5所示为腐蚀严重的补偿链,并且补偿链的二次保护已经锈迹斑斑。补偿链是随着对重上下运行的,若抖动会使得补偿链的二次保护失效,并且会导致补偿链断裂而坠落,将导致电梯运行不平稳或者自我保护导致设备停梯。图6所示为锈蚀严重的导轨支架,现场检验发现该导轨固定支架已经不能起支撑和固定作用。电梯在运行过程中有较大晃动会导致导轨脱离支架固定的位置,引起轨距增加大,最终会导致电梯脱轨,引发严重的特种设备事故。
(3)井道底坑主要部件的腐蚀现状
在井道的底坑中,主要的电梯零部件有缓冲器、限速器张紧轮、急停开关等。由于底坑特别是有地下室的底坑更容易渗水、积水,这会导致底坑的环境比其他设备更潮湿。图7所示为液压缓冲器,整体已经锈蚀,其动作液压复位开关的连杆已经无法动作电气开关,在进行对重压实缓冲器试验时,对重侧的液压缓冲器已经整体倾斜,无法支撑对重,其复位弹簧已经失去弹性,无法压缩后自动复位。图8所示为张紧轮,其下面的配重是铁皮包着水泥,由于锈蚀导致铁皮破损,里面的水泥已经粉化,维保单位为了不让张紧轮误动作,采用一个砝码压临时紧张紧轮的配重,以免张紧轮开关误动作。
3电梯主要零部件腐蚀原因分析
腐蚀是一个缓慢的过程,使用单位在日常管理以及维保人员维保过程中经常会忽略。对于腐蚀的设备并没有及时采取措施阻止延缓腐蚀,并且一般情况下,只有出现设备故障后才会进行更换相关的零部件,因而导致腐蚀越来越严重。除此之外,还有以下几个原因。
(1)设备的材料本身不具有防腐蚀功能。现场发现采用不锈钢等防腐蚀材料的制成的层门更不易发生腐蚀。在驱动主机、钢丝绳绳头、限速器等设备的表面有涂上防锈漆等防腐蚀涂料更不容易生锈。因而在合同签订时候选择合适的防腐蚀材料对电梯设备也重要。
(2)电梯相关设备无法保持相对的封闭和干燥。检验现场经常发现由于机房的门窗未关,或者没有封闭的独立的机房空间,并且没有专业的除湿设备,会导致机房内的主要零部件腐蚀严重。对于小区居民楼,楼梯间的安全门并没有处于常闭状态,导致层门被腐蚀。还有在出入层由于电梯乘客的进出,首层层门更经常与外界潮湿空气接触导致更容易被腐蚀。对于底坑而言,由于没有及时清除底坑的积水,较重湿气会导致设备腐蚀更快。并且由于平潭4-6月份的“南风天”会导致墙壁回潮,电梯层门以及井道内都有渗水的现象发生,有时底坑还有积水现象,导致有地下室的电梯层门和底坑内的设备腐蚀更严重。
4平潭地区电梯主要零部件的防腐蚀措施
(1)在电梯合同采购阶段时,应考虑平潭地区的气候特点,选择耐腐蚀的材料,如包括加厚金属镀层或涂刷多层防锈涂料等方法,以有效隔绝海风对材料的侵蚀。重点加强对曳引主机、限速器、制动器、安全钳等影响电梯安全运行的部件的防护,必要时可以增加表面的防腐蚀涂层,以提高这些部件的防腐蚀能力。对于主板和外召面板的电路板,可以采用环氧树脂灌封胶和PCBA防水防潮涂层等防护措施,有效地抵抗海洋性气候中的盐分和其他腐蚀性因素的影响[9-15]。
(2)对于使用单位而言,要建立电梯安全管理制度,明确电梯安全管理的责任人和职责。严格落实使用单位主体责任,配备安全总监和安全管理人员,落实日管控、周排查、月调度的管理体制机制。在日常电梯管理中,应注意机房门窗的关闭,避免高湿高盐的大风或雨水进入机房和井道,同时采取措施改善机房高温环境,如在机房安装空调或安装除湿设备,以减缓电梯机房部件的腐蚀。在“回南天”时,使用单位应加强使用管理,日常仔细检查电梯防潮防雨装置等设施是否运行正常,同时完善配套设备设施,保障电梯安全稳定运行。机房内的机电设备外壳应涂防锈漆,延长设备的使用寿命。
(3)在电梯的维护保养阶段,应该在日常管理中加强机房、井道、底坑的除湿工作,保持井道和底坑的干燥。电梯维保单位在维保过程中,应清除控制柜内的灰尘并保持干燥。对于限速器、安全钳、层门滑块等零部件应及时除锈并且涂抹相应的腐蚀涂层。对于曳引钢丝绳的防腐蚀保养,应按照GB/T8903-2018《电梯用钢丝绳》的要求进行保养,确保不使用溶剂(如柴油、煤油、汽油等)或清洁剂清洗钢丝绳。
(4)对于检验(检测)人员而言,在定期检验过程中应主要加强以下几个方面:检查机房内的孔洞是否封闭,空调等除湿设备是否正常使用;机房内的曳引主机、钢丝绳、限速器和安全钳的等设备是否有锈蚀现象,检查控制柜内的电路板、接线端子等是否有锈蚀现象,检查控制柜的表面涂层是否有剥落、龟裂或锈蚀等现象;检查曳引机、电动机等驱动装置的表面涂层是否有剥落、龟裂或锈蚀等现象,测量关键部位的金属厚度是否符合要求;检查液压缓冲器的金属结构部件是否因腐蚀导致功能失效,评估聚氨酯缓冲器在受压条件下的性能。提醒使用单位和维保单位做好相应设备的封闭和除湿工作,如果影响相关设备功能,应开具整改意见通知书。
5结束语
本文以平潭综合试验区在用电梯的定期检验过程中发现的电梯腐蚀情况为研究对象,通过对机房、井道、底坑中的典型零部件的严重腐蚀案例,详细分析了腐蚀可能引发的零部件的失效和可能导致的严重后果。综合电梯的腐蚀情况,分析其腐蚀造成的影响以及腐蚀形成的原因。以此为基础,从设备的采购合同签订、使用单位的日常管理、维护保养单位的日常保养、检验(检测)人员在日常检验检测中等多个角度出发,提出电梯防腐蚀的具体相关措施,以减少因腐蚀造成电梯的机械或者电气部分的功能失效几率,保障电梯的安全运行,避免特种设备事故的发生。
参考文献:
[1]朱延巍,张秀彬.沿海地区高盐高湿环境下电梯主要部件腐蚀现状及防腐蚀措施研究[J].质量技术监督研究,2020(1):43-46.
[2]张晓林,李连萌.一则曳引驱动电梯钢丝绳摩擦腐蚀案例的分析[J].中国电梯,2022,33(1):66-67.
[3]吴文栋.从几起电梯事故谈电梯的设计制造[J].中国电梯,2011(11):65-67.
[4]廖莹,李娜,李连军,等.海洋钢结构防腐蚀技术综述[J].四川建筑,2022,42(3):264-269.
[5]杨波.电梯钢丝绳的检测与维护方法探究[J].探索科学,2021(1):233.
[6]王美薇.浅析如何做好电梯防腐控制[J].全面腐蚀控制,2018,32(12):100-101.
[7]侯冲,曾庆贵.一则电梯定期检验案例分析[J].中国电梯,2020,31(21):46-47.
[8]王洪如.电梯曳引机主轴断裂原因分析[J].起重运输机械,2013(3):104-107.
[9]蒋一,石显云,江来珠,等.电梯用含氮节镍奥氏体不锈钢QN1701的组织和性能[J].中国冶金,2022,32(6):108-116.
[10]易理,杨阳,秦茂,等.电力元器件腐蚀环境可靠性评价与寿命预测技术研究[J].机电工程技术,2023,52(8):68-71.
[11]陈建勋,梁敏健,关成文.电梯曳引轮曳引能力与轮槽磨损深度关系研究[J].机电工程技术,2021,50(6):65-67.
[12]吴凤民,王江涛,张永康,等.深海用铝合金海工钻杆抗电化学腐蚀性能的研究[J].机电工程技术,2021,50(2):30-32.
[13]冯国行.从复合材料应用角度浅析如何做好电梯重点部分的防腐控制与检验———评《防腐蚀复合材料及其应用》[J].摩擦学学报,2020,40(3):407.
[14]谈诚,许一川,任剑锋,等.沿海环境中光伏钢结构支架的常用防腐蚀技术[J].腐蚀与防护,2023,44(7):81-85.
[15]赵辉.海上风电机组设备防腐蚀工作研究[J].工程技术研究,2022,7(18):215-217.
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