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电梯钢丝绳张力监测

第一章 项目背景与行业痛点

1.1 项目背景

电梯作为现代建筑的重要垂直运输设备,广泛应用于住宅小区、商业综合体、办公楼宇、医院、酒店、交通枢纽及工业建筑。随着建筑高度不断增加、电梯使用频率持续提高以及在用电梯服役年限增长,电梯关键承载部件的运行状态监测和预防性维护受到越来越多的关注。

钢丝绳是曳引式电梯悬挂系统中的重要承载部件,承担轿厢与对重之间的载荷传递任务。钢丝绳的受力状态与电梯载荷、曳引系统结构、悬挂比、运行加速度、绳轮摩擦、绳索伸长及张力均衡装置状态密切相关。合理的钢丝绳张力分配是保障悬挂系统正常运行的重要条件。

在多根钢丝绳共同承担轿厢悬挂载荷的电梯系统中,各根钢丝绳可能因初始长度偏差、绳头连接状态变化、弹性伸长、张力均衡机构异常以及长期运行磨损等原因产生不同程度的受力差异。当局部钢丝绳长期承受明显偏高的拉力时,可能增加该绳及相关绳轮接触部位的机械负担;当个别钢丝绳受力明显偏低时,也可能反映悬挂系统载荷分配异常。

传统电梯钢丝绳维护主要依靠定期人工检查、张力测试、钢丝绳外观检查、绳径测量及其他专业检测方法。这些方法对于判断悬挂系统运行状态具有重要作用,但多数检查结果反映的是检测时刻的状态,难以完整记录电梯日常运行中各根钢丝绳的拉力变化及长期受力趋势。

电梯钢丝绳张力在线监测方案采用适用于电梯悬挂系统的张力测量传感器、温度传感器、智能数据采集终端和远程监测平台,对钢丝绳张力、拉力变化及温度进行连续或周期性监测,并通过多绳受力均衡分析、趋势分析和异常预警,辅助维护人员及时发现悬挂系统受力异常。

本方案主要针对采用钢丝绳悬挂的曳引式乘客电梯和载货电梯进行设计。对于钢带悬挂电梯、液压电梯、强制驱动电梯及其他特殊悬挂结构,应根据实际受力方式和制造单位技术要求重新进行监测设计。

1.2 电梯钢丝绳受力特点

1.2.1 多绳共同承载

多数曳引式电梯采用多根钢丝绳共同承担悬挂载荷。各根钢丝绳应按照设计要求实现合理的载荷分配,以避免个别钢丝绳长期处于异常受力状态。

在实际运行中,各根钢丝绳的张力可能因绳长差异、弹性特征、绳轮接触情况及悬挂结构不同而存在一定差别。张力分析应以具体电梯结构和制造单位要求为依据。

1.2.2 张力具有动态变化特征

电梯启动、加速、匀速运行、减速和停止过程中,钢丝绳拉力会随系统动力学状态发生变化。启动与制动阶段可能出现短时动态载荷,而平稳运行阶段的受力变化通常具有不同特征。

因此,钢丝绳在线监测不能仅依据任意时刻的最大张力值判断异常,应区分正常运行产生的动态拉力与非正常受力变化。

1.2.3 悬挂结构影响张力分布

不同电梯采用不同悬挂比和绕绳方式,例如1:1悬挂、2:1悬挂等。钢丝绳数量、绳轮布置、轿厢载荷、对重质量及摩擦条件都会影响实际受力。

对于不同结构的电梯,应建立对应的张力测量位置和运行分析模型,不宜直接采用统一的张力数值作为所有电梯的判断标准。

1.2.4 温度影响测量与材料状态

温度变化可能影响钢丝绳、连接结构及张力传感器的工作状态。环境温度变化还可能引起测量元件零点漂移、灵敏度变化和安装结构尺寸变化。

通过同步记录温度数据,有助于分析张力变化与温度之间的关联,并提高长期监测数据的可解释性。

1.3 行业主要痛点

1.3.1 张力检测缺乏连续性

常规钢丝绳张力检查通常在规定维护时段进行,难以持续获取电梯日常运行过程中的受力变化。

1.3.2 多绳受力不均难以及时发现

各根钢丝绳可能随着长期运行逐渐出现受力差异。若缺少连续监测和标准化比较,部分缓慢发展的异常可能难以及时识别。

1.3.3 动态拉力数据不足

传统静态张力检测难以完整反映启动、制动和运行过程中的动态拉力特征,不利于分析异常载荷变化与电梯运行工况之间的关系。

1.3.4 检测结果缺乏长期对比

人工测试记录可能存在检测时间、轿厢位置、载荷状态和测量方法不统一等问题,导致不同维护周期的数据难以直接比较。

1.3.5 温度因素容易被忽略

张力传感器及其安装结构可能受到温度变化影响。缺少温度数据时,难以区分真实拉力变化与测量系统的温度相关变化。

1.3.6 异常预警与维护缺乏联动

部分电梯运行管理系统主要关注运行状态和故障代码,对钢丝绳实际张力及受力均衡程度缺少专门监测数据,难以形成针对性维护提醒。

1.4 项目建设必要性

建立电梯钢丝绳张力在线监测系统,有助于将周期性张力检查扩展为具有连续数据记录能力的状态监测方式,为悬挂系统受力分析、维护计划制定和异常事件追溯提供数据支持。

通过对各根钢丝绳张力及变化趋势进行监测,可以辅助识别张力持续偏高、持续偏低、受力不均衡和异常波动等情况。

需要强调的是,张力监测只能反映钢丝绳的部分力学状态,不能直接识别钢丝绳内部断丝、磨损、腐蚀和全部结构损伤,不能替代法定检验、专业检测及制造单位规定的维护项目。

第二章 建设目标与监测目标

2.1 总体建设目标

建立面向曳引式电梯悬挂系统的钢丝绳在线监测体系,实现钢丝绳张力实时采集、拉力变化监测、环境或绳体温度监测、多绳受力均衡性分析、历史趋势记录及异常预警,为电梯使用单位和维护保养单位提供辅助决策依据。

2.2 钢丝绳张力监测目标

通过张力传感器获取各根钢丝绳的拉力信息,建立钢丝绳受力状态档案,记录静态及动态运行条件下的张力变化。

监测系统应能够根据电梯实际悬挂结构、传感器安装方式和标定结果输出具有明确单位的张力数据。

2.3 拉力变化监测目标

分析钢丝绳在不同运行阶段的拉力变化,包括启动、加速、匀速运行、减速、停止和稳定停站等状态。

通过建立正常运行基线,识别异常拉力增长、持续拉力下降、突然变化和周期性异常波动。

2.4 多绳受力均衡监测目标

对同一悬挂组中各根钢丝绳的张力进行同步采集,并在可比的运行工况下计算平均张力、最大张力差和张力偏差率。

通过持续监测各绳之间的受力差异,辅助判断悬挂系统是否存在需要专业人员核查的张力不均衡情况。

2.5 温度监测目标

根据现场安装条件,对钢丝绳表面温度、邻近环境温度或传感器内部温度进行监测。

温度数据用于评估传感器运行环境、分析温度与张力变化之间的关系,并为必要的温度补偿提供依据。

系统应明确温度测量对象,不得将传感器外壳温度直接标注为钢丝绳内部温度。

2.6 异常预警目标

建立张力超出合理范围、各绳张力偏差异常、拉力突变、设备故障和温度异常等预警规则。

预警阈值应依据电梯制造单位要求、实际悬挂结构、传感器测量性能及现场基准数据制定,不采用未经验证的统一固定比例替代专业判断。

2.7 运行管理目标

建立电梯编号、钢丝绳编号、传感器编号、安装位置、张力基准、历史数据、报警记录和维护记录之间的对应关系,实现悬挂系统监测数据的统一管理。

第三章 需求分析

3.1 监测对象需求

本方案的主要监测对象为曳引式电梯用于悬挂轿厢和对重的承载钢丝绳。

对于补偿钢丝绳、限速器钢丝绳及其他具有不同功能的绳索,应单独评估其受力机理、运行状态和安全要求,不能直接套用曳引悬挂钢丝绳的张力监测方式。

3.2 核心监测参数

监测类别 监测参数 主要用途 配置要求
受力状态 钢丝绳张力kN 获取单根钢丝绳实际受力信息 核心必选
受力变化 拉力变化量kN 识别相对于基准状态的变化 核心必选
受力变化 拉力变化率% 分析长期及短时相对变化 核心必选
均衡分析 各绳张力偏差率% 评价多绳受力差异 核心分析指标
动态分析 峰值、谷值、波动幅值 分析运行过程中的动态受力 建议配置
温度监测 温度℃ 分析环境与设备温度变化 核心必选
工况关联 运行、停止、轿厢位置 建立可比工况 建议接入
工况关联 轿厢载荷信息 辅助区分载荷变化与绳索异常 具备接口时选配
设备状态 传感器及通信状态 识别监测设备异常 建议配置

3.3 张力测量需求

张力测量系统应具备与钢丝绳实际受力范围相匹配的量程和测量性能。

若采用夹装式张力传感器,应验证其对钢丝绳直径、结构、表面状态、安装预紧力和相对位置的适应性。

若采用承载路径中的直接测力装置,应确认其结构强度、安装方式和与原悬挂系统的兼容性,并经制造单位及相关专业人员评估。

3.4 多通道同步采集需求

同一悬挂组内各根钢丝绳的受力差异分析,需要尽量采用同步或具有统一时间基准的数据。

当各通道采样时间不同,尤其在电梯加减速过程中,可能造成虚假的瞬时张力偏差。

因此,多绳均衡性分析应明确采样同步要求和可比工况筛选规则。

3.5 动态运行工况识别需求

系统应能够区分电梯停止、启动、加速、匀速、减速及其他运行状态。

当无法直接获得电梯运行状态信息时,可利用允许采集的辅助信号进行状态识别,但识别结果应经过验证。

用于长期张力均衡比较的数据,宜选择经过标准化定义的轿厢位置、载荷及停止稳定状态。

3.6 温度监测与补偿需求

温度传感器应安装在能够反映指定测量对象温度的位置,并记录实际测量类型。

对于存在明显温度漂移的张力测量装置,可根据传感器标定资料建立温度补偿模型。

补偿模型应采用经过验证的参数,不应仅凭温度与张力之间存在统计相关性就直接修正全部测量数据。

3.7 安装安全需求

传感器安装不得损伤钢丝绳、改变原有悬挂装置受力方式、影响绳索正常运行或缩小规定的安全间距。

对于涉及轿顶、井道、机房及其他电梯危险作业区域的安装和维护工作,应由具备相应条件的专业人员按照电梯安全作业要求执行。

未经专业论证和批准,不得拆改绳头组合、悬挂连接、曳引系统及原有电气安全装置。

第四章 总体解决方案

4.1 总体设计思路

电梯钢丝绳张力在线监测方案采用多点张力感知、温度辅助监测、同步数据采集、运行工况关联、边缘分析和远程平台管理相结合的技术路线。

系统在经过评估的适宜测量位置部署张力传感器,对各根钢丝绳的受力变化进行监测,同时采集温度信息和必要的电梯运行状态数据。

数据采集终端完成张力信号转换、时间同步、状态识别及初步数据质量检查,再通过通信网络上传至管理平台。

平台对各绳张力进行实时显示、均衡分析、趋势比较和异常事件管理,辅助维护人员开展检查、调整和后续维护工作。

4.2 张力感知单元

张力感知单元根据具体电梯结构,采用适用的绳索张力测量技术。

对于满足安装条件的钢丝绳,可采用经过专门设计和标定的夹装式张力测量装置;对于制造单位认可的特定结构,也可通过专用测力连接部件或其他经过验证的方式获取受力信息。

无论采用何种测量形式,均应确保监测装置不会对原悬挂系统产生不可接受的附加载荷、局部损伤或运动干涉。

4.3 温度监测单元

温度监测单元用于获取传感器附近的环境温度,或在具有可靠安装条件时监测钢丝绳表面温度。

温度数据通过数据采集终端与张力数据同步记录,为长期趋势分析及测量系统温度补偿提供辅助信息。

4.4 智能采集单元

智能采集单元负责多通道张力和温度数据采集、数字滤波、时间标记、数据有效性判断及通信上传。

对于需要分析动态拉力变化的项目,应根据传感器频率响应和目标事件持续时间确定采样频率。

4.5 边缘分析单元

边缘分析单元可计算单绳拉力变化、同组钢丝绳张力偏差、峰值及其他统计指标。

针对通信中断等情况,可设置必要的数据缓存和本地异常事件记录能力。

普通监测终端不承担电梯原有安全回路的功能,系统报警应作为维护管理信息输出。

4.6 平台管理单元

平台管理单元用于实时监测显示、历史趋势分析、张力均衡评价、异常预警、设备管理和维护工单处理。

系统可按照建筑、设备编号和悬挂组编号组织监测数据,实现多部电梯集中管理。

4.7 系统设计原则

方案遵循安全优先、可靠测量、结构兼容、工况可比、温度可追溯、数据有效、报警合理和维护方便的原则。

对于在用电梯改造,应优先满足制造单位技术要求和现行特种设备安全管理要求,在可行性评估完成后确定最终安装方式。

第五章 系统架构设计

5.1 系统总体架构

系统由现场传感层、数据采集层、边缘分析层、网络传输层、平台服务层和业务应用层组成。

基本数据链路为:钢丝绳张力传感器及温度传感器→多通道数据采集终端→边缘处理模块→通信网络→服务器监测平台→数据分析与预警应用。

5.2 现场传感层

现场传感层直接获取钢丝绳张力和温度测量信号。

传感器的选型应考虑实际安装空间、钢丝绳规格、受力范围、环境条件及电梯运动部件的安全间距。

5.3 数据采集层

数据采集层负责多通道传感器信号读取、数据转换、采集同步和测量状态判断。

对于模拟量传感器,应考虑信号噪声、线缆布置、接地方式和采集精度;对于数字传感器,应明确通信协议、数据单位和故障状态编码。

5.4 边缘分析层

边缘分析层对实时数据进行有效性检查、滤波、统计和异常识别,并根据运行工况建立可用于长期比较的张力数据集。

系统可保留短时动态数据及长期统计结果,以兼顾动态特征分析与存储资源使用效率。

5.5 网络传输层

网络传输层可根据现场条件选择有线以太网、工业通信网络或其他适用的通信方式。

对于需要随轿厢运动的测量结构,应特别考虑线缆运动、无线通信稳定性、设备供电和机械安全,不得简单将普通通信线缆悬挂在运动空间内。

5.6 平台服务层

平台服务层包含设备接入服务、时序数据存储、张力分析服务、报警规则引擎、设备档案服务和维护记录管理。

平台应支持不同钢丝绳数量、不同传感器量程和不同悬挂结构的参数配置。

5.7 业务应用层

业务应用层主要提供实时张力显示、均衡性分析、拉力变化趋势、温度监测、异常报警、历史查询及维护管理功能。

5.8 系统独立性设计

在线监测系统应与电梯原有安全控制功能保持清晰边界。

监测设备故障、服务器异常或网络中断,不应影响电梯原有安全保护系统的正常工作。

如项目需要将张力异常接入电梯控制或安全回路,应由电梯制造单位及具备相应资格的专业人员开展专项安全论证与设计验证,不属于普通信息采集系统的默认功能。

第六章 监测内容与监测方法

6.1 钢丝绳张力监测

6.1.1 监测内容

对各根承载钢丝绳的受力进行连续或周期性测量,记录瞬时张力、指定工况下的稳定张力、最大值及最小值。

测量结果通常采用N或kN表示,具体单位应在设备参数和平台中保持统一。

6.1.2 测量方法

根据悬挂系统结构及安装条件,可采用经标定的夹装式张力检测、专用测力连接件或其他具有相应验证依据的受力测量方法。

对于基于绳索微小挠曲进行测量的装置,应根据绳径、结构刚度、接触几何和标定关系计算张力。

对于直接测力装置,应根据实际结构中的受力路径确定传感器所测力与目标钢丝绳张力之间的关系。

6.1.3 测量条件

张力值可能随轿厢位置、载荷状态、运行方向和加速度变化。系统应记录测量时的工况信息。

用于不同日期和不同钢丝绳之间比较的基准数据,应尽量在相同轿厢位置、载荷条件和稳定状态下获取。

6.2 拉力变化监测

6.2.1 瞬时拉力变化

系统根据连续张力数据计算相邻采样时刻之间的拉力变化,识别快速增长、突然下降或明显波动事件。

对于启动和制动过程,应结合运行工况判断变化是否属于正常动态载荷。

6.2.2 长期拉力变化

平台对相同参考工况下的张力数据进行历史比较,分析钢丝绳受力是否存在持续增加或下降趋势。

长期变化可能与载荷分配、绳索伸长、张力均衡机构状态和测量系统漂移等因素有关,需要结合现场检查进行判断。

6.2.3 拉力变化率

系统根据参考张力计算相对变化率,并以百分比表示。

当参考张力过低、参考状态无效或传感器存在故障时,应限制变化率计算,避免产生失真的比例结果。

6.3 多绳张力均衡监测

对同一悬挂组中的各根钢丝绳进行同步测量,计算各绳与该组平均张力之间的差异。

系统能够显示每根钢丝绳的张力、偏差量和偏差率,并识别持续偏高或偏低的受力状态。

张力均衡评价应以具有可比性的钢丝绳、安装位置和运行工况为基础,不应将不同受力路径或不同测量几何条件下的原始数据直接比较。

6.4 动态受力监测

在具备足够采样带宽的条件下,可记录电梯启动、制动和运行过程中的张力时间序列。

通过提取动态峰值、峰峰值、均方根波动量及特定运行阶段的统计特征,辅助分析悬挂系统动态受力变化。

动态张力变化不一定代表故障,必须结合运行加速度、载荷条件和同类正常运行数据进行判断。

6.5 温度监测

温度监测可根据实际需要采用接触式或非接触式温度测量方式。

对于钢丝绳表面测温,应考虑绳索运动、传感器与绳索间距、发射率和实际安装安全性。

对于环境温度测量,应将温度传感器安装在具有代表性的位置,避免受到电机局部热源和其他强热源直接影响。

6.6 温度与张力关联监测

平台同步记录温度与张力数据,分析不同温度条件下的张力基准及传感器输出稳定性。

若监测设备具备经过标定的温度补偿功能,可按实际技术文件进行补偿。

温度变化与拉力变化之间的相关关系不能单独作为钢丝绳故障诊断依据。

6.7 设备运行状态监测

系统采集张力传感器状态、数据采集终端在线状态、供电状态和通信状态。

对于出现断线、超量程、异常恒值或数据中断的设备,应明确显示故障或未知状态,不得将其解释为钢丝绳受力正常。

6.8 监测数据分类

数据类型 主要内容 应用方向
实时受力数据 各绳张力、当前变化量 实时监测
均衡分析数据 平均张力、最大偏差、偏差率 受力均衡评价
动态分析数据 张力峰值、谷值和波动量 运行工况分析
温度数据 表面温度、环境温度或传感器温度 辅助分析
工况数据 轿厢位置、载荷、运行状态 标准化数据比较
设备状态 在线、故障、超量程、数据有效性 设备维护
报警记录 报警等级、发生时间、处理状态 风险管理

第七章 技术原理与算法模型

7.1 钢丝绳张力测量原理

钢丝绳在承受轴向拉力时,其内部钢丝和绳股共同承担载荷。张力测量的核心是利用力学关系,将钢丝绳实际拉力转换为可测量的机械变形、电信号或其他物理量。

对于直接受力测量方式,可通过测力元件获取作用于测量结构中的力,并根据传感器标定关系计算目标张力。

对于夹装式测量方式,可利用绳索受控微小挠曲产生的横向反力推算轴向张力,但需要考虑接触点几何、绳索刚度及安装条件。

7.2 应变式测力原理

应变式力传感器利用弹性敏感结构在受力作用下发生微小变形的特性,通过应变测量电路将机械力转换为电信号。

传感器输出与施加的力之间建立标定关系,并通过采集终端进行信号转换和工程单位换算。

测量准确性受到敏感结构设计、温度、安装预紧力、受力方向及长期稳定性的影响,应采用与实际应用工况相适应的标定方法。

7.3 夹装式张力测量原理

夹装式张力测量装置可通过限定接触位置和绳索微小偏转,使轴向张力产生可测量的横向分力。

在简化的理想柔性绳模型中,当两侧受力方向对称且忽略弯曲刚度与摩擦影响时,横向反力与绳索轴向张力以及偏转角之间存在确定的几何关系。

实际电梯钢丝绳具有弯曲刚度和复杂接触特征,因此工程中应通过完整传感器组件标定建立换算关系,不能仅依靠理想柔性绳公式替代实际校准。

夹装装置还应控制接触压力与弯曲程度,避免对钢丝绳造成压痕、异常弯曲或新的疲劳风险。

7.4 单根钢丝绳张力模型

系统将同一时刻第i根钢丝绳的有效测量张力记为F_i,单位为N或kN。

对于多根钢丝绳构成的同一可比悬挂组,可根据各根有效张力数据计算统计指标。

应注意,不同悬挂结构中张力与轿厢总重量之间的关系可能受到悬挂比、对重、绳轮摩擦、绳重和动态加速度等因素影响。

因此,不能在缺乏结构分析的情况下,将各根钢丝绳张力简单相加后直接解释为轿厢总重量。

7.5 多绳平均张力计算

对于同一可比悬挂组,设有效测量的钢丝绳数量为n,各根张力分别为F_1、F_2至F_n。

平均张力可表示为F_avg=(F_1+F_2+...+F_n)/n。

计算时应排除已确认的故障测量通道,并标记有效参与计算的钢丝绳数量。

当存在测量通道缺失或不同工况数据混用时,应提示均衡评价结果可能不完整。

7.6 单绳张力偏差率计算

在平均张力有效且大于合理计算下限时,可将第i根钢丝绳相对于平均值的绝对偏差率定义为E_i=|F_i-F_avg|/F_avg×100%。

该指标用于评价同组钢丝绳之间的相对受力差异。

偏差率本身属于分析指标,不是直接对应电梯安全合格或不合格的统一法定标准。具体允许范围应根据电梯结构、制造单位要求及项目验证结果确定。

7.7 最大张力差计算

系统可计算同组钢丝绳中的最大张力与最小张力之差,即ΔF_max=F_max-F_min。

该指标反映同组钢丝绳在相同条件下的受力离散程度。

为了进行不同载荷工况下的比较,可进一步计算相对于平均张力的最大差异比例,但应明确所采用的指标定义。

7.8 拉力变化量分析

设某根钢丝绳在当前标准化工况下的张力为F_now,在对应参考工况下的基准张力为F_ref。

拉力变化量可表示为ΔF=F_now-F_ref。

拉力变化率可表示为R=ΔF/F_ref×100%,其中F_ref应为有效且非零的参考值。

系统应保留基准张力对应的时间、轿厢位置、载荷条件和测量状态,以保证变化率具有可比性。

7.9 动态张力特征分析

在电梯启动、加速和制动过程中,钢丝绳受到的动态作用力可能与稳定停站状态不同。

系统可通过时间序列分析提取张力峰值、动态增量、峰峰值和阶段均方根波动等特征。

动态分析时应避免将正常加减速产生的张力变化全部作为异常事件。

对于需要开展深入动力学分析的项目,可结合轿厢加速度、实际载荷和悬挂结构建立力学模型。

7.10 温度补偿模型

张力测量系统可能存在温度相关的零点变化和灵敏度变化。

对于已获得温度标定参数的传感器,可根据设备技术文件采用对应的补偿关系修正测量结果。

补偿过程中应明确传感器温度、环境温度和钢丝绳表面温度之间的区别,不能未经验证直接使用某一温度数据替代传感器实际补偿温度。

对于需要分析钢丝绳真实受力变化的场景,应同时保留原始测量值、补偿后结果及补偿状态。

7.11 运行工况标准化模型

为提高不同时间张力数据的可比性,系统可建立参考工况数据集。

参考工况可由轿厢停靠层站、运行停止状态、稳定时间、载荷状态和其他必要条件共同定义。

例如,在经工程确认的某一参考层站及相同载荷条件下,选择稳定停止后的张力数据用于长期变化比较。

具体参考工况应根据电梯结构和可获得的数据条件确定,不能将任意停站时刻的张力值直接与不同载荷状态的数据比较。

7.12 异常变化趋势识别

平台可对标准化工况下的张力数据建立历史基准,分析持续偏高、持续偏低和逐渐偏离正常范围等变化。

当多根钢丝绳的张力差异在连续监测中逐渐扩大时,可产生趋势关注事件,提示维护人员开展进一步检查。

趋势识别算法应保留传感器更换、张力调整和维护后的基准变更记录,防止错误地将维护引起的正常变化识别为持续故障。

7.13 数据有效性识别

系统应检测传感器断线、输出超量程、异常恒值、通信中断、数据时间戳缺失和明显不符合测量条件的异常数据。

对于无效数据,应保留故障状态和原始记录,不得用零张力替代。

当关键监测通道失效时,系统应明确提示对应钢丝绳无法进行可靠张力评价。

第八章 系统功能设计

8.1 钢丝绳实时张力监测

系统实时显示各根钢丝绳的张力数值、测量单位、采集时间和传感器状态。

支持按照电梯编号、悬挂组和钢丝绳编号查询实时数据。

8.2 多绳张力均衡分析

系统对同一组钢丝绳的受力数据进行统计,展示平均张力、最大张力、最小张力和各绳偏差率。

通过多通道柱状图和趋势图,辅助识别个别钢丝绳受力持续偏高或偏低的情况。

8.3 拉力变化趋势监测

平台支持查看单根钢丝绳的历史张力曲线,分析短期波动和长期变化。

对于具备有效参考工况的数据,可显示相对于历史基准的变化量和变化率。

8.4 动态拉力记录

系统可根据采样能力记录电梯运行过程中的动态张力变化。

对于启动、加速、匀速运行、减速和停止等阶段,可提取对应的张力统计指标。

8.5 温度监测

平台实时显示选定温度测量点的温度值和历史变化。

根据实际测量对象,页面应明确标注环境温度、绳体表面温度或传感器温度。

8.6 温度与张力趋势对比

系统支持在同一时间范围内查看温度与张力变化趋势,为识别温度相关漂移和长期变化提供辅助依据。

当发现明显温度相关异常时,应进一步核查传感器测量性能和现场结构状态。

8.7 张力异常报警

系统可根据经确认的报警规则对张力超限、持续偏差和异常变化进行分级提示。

报警信息包含电梯编号、钢丝绳编号、异常类型、测量值、发生时间和对应运行工况。

8.8 张力均衡异常预警

当同组钢丝绳的张力偏差持续超过项目设定的关注范围时,平台生成维护提醒。

报警触发条件应与制造单位要求和现场验证结果相匹配。

8.9 设备故障诊断

系统识别张力传感器失效、温度传感器异常、采集通道故障和通信中断等情况。

设备故障应与钢丝绳真实受力异常分别管理,避免误判。

8.10 历史数据查询

平台支持按照电梯、钢丝绳、参数和时间范围查询历史数据。

可查看原始测量值、经过处理的统计结果及相关报警事件。

8.11 维护记录管理

系统支持记录张力检查、绳头调整、钢丝绳更换、传感器维护和标定情况。

维护记录可与张力变化趋势进行关联,便于分析维护前后的状态变化。

8.12 多电梯集中管理

平台可同时接入多部电梯的钢丝绳监测数据,按建筑、设备编号和维护责任单位分类管理。

通过集中监控,可快速查看各部电梯的监测状态和待处理事件。

第九章 硬件组成与配置方案

9.1 系统硬件组成

电梯钢丝绳张力在线监测系统主要由钢丝绳张力传感器、温度传感器、多通道数据采集终端、通信模块、供电系统、安装附件及远程管理平台组成。

根据项目需要,可通过安全、合规的数据接口接入电梯运行状态和载荷信息。

9.2 钢丝绳张力传感器

钢丝绳张力传感器用于测量单根承载钢丝绳的轴向拉力。

设备可根据现场条件选择经过验证的夹装式测量结构或其他专用测力方式。

传感器选型应充分考虑钢丝绳直径、结构、额定受力、安装部位、测量精度及长期稳定性。

夹装式设备应经过专门的机械兼容性验证,不得因夹持或挠曲造成钢丝绳损伤或影响正常运行。

9.3 温度传感器

温度传感器用于监测环境温度、传感器温度或钢丝绳表面温度。

对于井道和机房等场景,应选择满足实际环境条件的传感器,并明确安装固定方式。

需要测量移动钢丝绳表面温度时,应采用不影响绳索运动的测量方案。

9.4 多通道采集终端

多通道采集终端负责读取各路张力和温度传感器信号,完成数据采集、时间同步、工程单位转换和状态诊断。

对于多根钢丝绳监测,应根据实际绳数和必要的备用通道数量确定终端配置。

9.5 边缘处理模块

边缘处理模块完成基本数据质量判断、张力统计、均衡分析及异常事件生成。

根据项目需要,可配置本地缓存和断线续传功能。

9.6 通信模块

通信模块可根据现场条件采用有线网络或其他适用通信方式。

对于电梯井道等通信环境复杂的场所,应通过现场测试确定通信方案,并避免对原有电梯控制和通信系统造成干扰。

9.7 供电系统

供电系统应满足张力传感器、采集终端和通信设备的实际运行需求。

应合理考虑电源隔离、过流保护、电磁兼容和电梯现场安全要求。

不得未经许可直接改接电梯控制系统的安全相关电源或控制线路。

9.8 安装支架与固定附件

传感器安装附件应与电梯结构和钢丝绳规格相适应,具备可靠的机械固定能力。

在钢丝绳运行区域内,安装结构不得与绳轮、绳头、井道构件或其他运动部件发生干涉。

所有安装方案均应经过专业技术评估。

9.9 硬件配置清单

序号 设备名称 主要作用 参考配置
1 钢丝绳张力传感器 测量单根钢丝绳张力 按实际悬挂绳数配置
2 温度传感器 监测温度变化 每个监测区域按需求配置
3 多通道数据采集终端 同步采集测量数据 按通道数量配置
4 边缘处理模块 数据处理和异常识别 按系统架构配置
5 通信模块 监测数据远程传输 按网络条件配置
6 供电及保护模块 设备供电与电气保护 按实际负荷配置
7 专用安装附件 传感器安全固定 按具体结构设计
8 运行状态数据接口 辅助识别电梯工况 按可用接口选配
9 服务器及监测平台 数据存储、分析和管理 集中部署

第十章 核心设备技术参数

10.1 钢丝绳张力传感器技术参数

参数项目 参考技术要求 说明
测量对象 电梯承载钢丝绳张力 核心测量对象
测量参数 轴向拉力 单位N或kN
测量原理 应变式或其他经验证的测力原理 按具体产品选型
安装方式 经验证的专用夹装或测力结构 应符合电梯安全要求
测量量程 待确认 根据单绳实际载荷及动态裕量选择
测量精度 待确认 以实际标定和产品技术文件为准
分辨率 待确认 根据实际测量需求确定
重复性 待确认 应具备可追溯测试依据
长期稳定性 待确认 通过产品测试及运行验证评价
动态响应带宽 待确认 按动态分析目标确定
适配钢丝绳直径 待确认 与具体绳径及结构匹配
温度补偿 按设备标定能力配置 补偿性能需验证
信号输出 数字或模拟输出 以实际型号为准
供电电压 待确认 按实际设备配置
工作温度 待确认 应覆盖现场运行环境
防护等级 待确认 根据安装位置确定
机械安全适配 必须验证 不得影响原悬挂系统安全

10.2 温度传感器技术参数

参数项目 参考选型范围 说明
测量参数 温度℃ 明确实际测量对象
参考测量范围 -20~80℃ 仅作为选型范围示例
测量精度 待确认 以具体产品资料为准
测量分辨率 待确认 根据监测目的确定
测量方式 接触式或非接触式 根据安装条件选择
数据输出 数字或其他适用接口 与采集终端匹配
响应时间 待确认 与传感器结构和安装方式有关
防护等级 待确认 按实际环境确定

10.3 多通道采集终端技术参数

参数项目 参考技术要求
张力采集通道 按实际钢丝绳数量配置
温度采集通道 按实际温度监测点数量配置
采样频率 静态趋势和动态分析分别设计
动态采样参考 可考虑10~100Hz范围内的适用配置,最终须按目标事件频率、传感器带宽和验证结果确定
数据同步 支持多通道统一时间基准
采集精度 待确认
数据存储 按缓存容量和断网要求配置
通信方式 有线网络或其他适用方式
设备故障识别 建议支持
供电电压 待确认
整机功耗 待确认
工作温度 待确认

10.4 系统分析性能要求

功能参数 技术要求
单绳张力显示 支持实时显示及历史查询
拉力变化量 支持根据参考工况计算
拉力变化率 支持百分比计算
多绳张力均衡分析 支持同组有效数据比较
动态峰值分析 在采样带宽满足要求时支持
温度数据关联 支持同步记录和趋势分析
异常报警 支持可配置的经验证规则
设备故障诊断 支持区分故障和正常状态
历史记录 支持数据与报警事件追溯

10.5 参数选型说明

本章列出的技术要求属于工程设计参考,不代表某一具体产品已达到全部性能指标。

正式设备选型应根据电梯型号、钢丝绳数量、绳径、悬挂方式、受力范围、安装空间和动态测量要求确定传感器及采集设备的实际技术参数。

测量精度、分辨率、量程、动态响应、机械兼容性和长期稳定性等重要参数,应以对应产品技术文件、标定记录和工程验证结果为准。

第十一章 软件平台与数据展示

11.1 平台建设目标

建设电梯钢丝绳张力在线监测管理平台,对钢丝绳张力、拉力变化、温度及设备运行数据进行集中管理,实现实时监测、数据分析、异常预警和维护记录管理。

11.2 电梯监测总览

平台首页展示接入电梯数量、在线监测设备数量、张力异常事件、故障设备数量及待处理维护事项。

支持按照建筑、楼栋、电梯编号和维护状态进行分类查看。

11.3 单梯张力监测界面

系统按照钢丝绳编号展示各根钢丝绳实时张力、状态和采集时间。

可采用柱状图、数值列表或趋势曲线展示多绳受力情况。

界面应标注张力单位和测量工况,避免不同工况数据直接比较。

11.4 张力均衡分析界面

平台显示同组钢丝绳平均张力、最大张力差及各绳偏差率。

通过图表辅助识别受力分布变化,并支持查看历史均衡分析结果。

11.5 拉力变化趋势界面

系统支持按小时、日、周、月及自定义时间范围查询钢丝绳张力趋势。

对于具有有效基准数据的监测点,可显示相对于基准工况的变化量和变化率。

11.6 温度监测界面

平台显示温度实时值、最高值、最低值及历史变化曲线。

支持将温度曲线与张力数据进行时间关联分析。

11.7 动态张力分析界面

在具备足够采样能力的情况下,平台可展示特定运行阶段的动态张力波形及统计特征。

支持根据电梯运行状态筛选对应的测量数据。

11.8 异常报警界面

系统集中展示张力异常、均衡偏差、拉力突变、温度异常和设备故障等事件。

每条报警记录应包含电梯编号、钢丝绳编号、异常时间、测量值、参考工况及处理状态。

11.9 设备管理界面

平台记录传感器型号、安装位置、适用钢丝绳规格、标定时间、维护记录和运行状态。

通过设备档案实现监测设备全生命周期管理。

11.10 移动端管理

平台可向维护人员提供实时数据查询、报警通知和事件处理功能。

移动端通知属于维护辅助信息传递手段,不能替代电梯原有的安全保护装置和规定的现场处置程序。

第十二章 数据分析与智能应用

12.1 钢丝绳张力历史趋势分析

平台对同一钢丝绳在可比工况下的张力数据进行长期统计,分析正常受力范围及变化趋势。

通过比较不同维护周期的测量结果,可辅助识别持续偏高、持续下降或异常波动等情况。

12.2 多绳均衡性变化分析

系统对各根钢丝绳的相对受力差异进行长期统计,分析张力偏差是否逐渐扩大。

当个别钢丝绳长期偏离同组平均水平时,可提示维护人员开展进一步检查。

分析结果应结合钢丝绳实际结构、绳头连接状态和张力均衡装置工作情况进行解释。

12.3 拉力突变分析

通过识别张力时间序列中的明显突变,系统能够标记需要关注的异常受力事件。

分析时应结合电梯启动、制动、载荷变化和运行方向,避免将正常动力学变化误判为故障。

12.4 动态载荷特征分析

对于具有有效动态采样能力的系统,可统计不同运行阶段的拉力峰值、波动幅值和重复变化特征。

通过比较相似工况下的动态特征变化,辅助分析悬挂系统运行状态是否出现明显改变。

12.5 温度与测量漂移分析

系统可将温度变化与传感器输出变化进行关联,辅助识别可能的温度相关漂移。

当张力变化与温度变化高度相关时,应先核查传感器测量性能、安装结构和运行工况,再判断是否存在真实受力异常。

12.6 多绳异常组合识别

当某一根钢丝绳张力持续升高,而其他钢丝绳受力同步发生变化时,平台可将该情况标记为需要重点核查的受力分配变化。

需要注意,多绳张力变化可能同时受到轿厢载荷和运行工况影响,不能仅凭不同钢丝绳之间的反向变化直接认定为钢丝绳故障。

12.7 维护前后效果对比

系统能够保存张力调整、设备维修和钢丝绳更换前后的标准化工况数据。

通过比较维护前后的张力分布,辅助评价相关维护操作是否达到预期的受力调整效果。

最终维护质量仍应依据制造单位要求及相关专业检查结果确认。

12.8 设备健康分析

平台统计传感器在线率、故障次数、测量通道异常和数据缺失情况,辅助制定监测设备维护计划。

对于长期存在异常恒值或明显漂移的测量通道,应提示进行现场核查和重新标定。

12.9 智能预测应用

在积累足够有效运行数据的基础上,可研究张力变化趋势预测、均衡偏差发展分析和维护优先级排序等辅助功能。

相关预测应结合具体电梯结构和历史维护数据进行验证,不能将统计预测结果直接解释为钢丝绳剩余寿命或安全承载能力。

第十三章 预警机制与决策支撑

13.1 预警设计原则

系统应依据真实有效的张力测量数据、统一的比较工况和经过确认的报警规则开展预警。

报警设计应充分区分正常载荷变化、运行动态载荷、测量误差和真实受力异常。

对于钢丝绳张力异常的判断,不应将单一通用比例直接视为适用于全部电梯的安全判定标准。

13.2 张力超限预警

当有效张力测量值超出经确认的监测范围时,系统可生成相应的异常提示。

上下限应根据实际电梯结构、设计载荷、传感器测量条件和专业评估结果确定。

对于明显不合理的测量结果,应同时核查传感器是否存在超量程或故障状态。

13.3 多绳均衡异常预警

当同组钢丝绳在相同参考工况下的张力偏差持续超出项目设定范围时,平台可生成张力均衡异常事件。

该类事件应提示维护人员检查钢丝绳受力分配、绳头连接和张力均衡机构状态。

是否需要进行张力调整,应由专业维护人员根据制造单位要求确定。

13.4 拉力突变预警

当钢丝绳在特定运行工况下出现明显超出正常变化范围的拉力突变时,系统可生成异常事件。

异常规则应结合运行阶段、实际载荷和动态采样性能进行设置。

13.5 长期变化趋势预警

当同一钢丝绳在标准化工况下出现持续张力增长、下降或受力偏差扩大时,系统可产生趋势预警。

趋势预警主要用于辅助维护计划,不等同于对钢丝绳断裂风险的直接定量判断。

13.6 温度异常预警

温度传感器可根据其测量对象和实际允许范围设置异常提示。

当出现超出设备工作温度范围、温度测量故障或其他异常状态时,平台进行分类显示。

13.7 设备故障预警

当张力传感器、温度传感器或采集终端发生故障时,系统应生成设备异常记录。

故障状态应与钢丝绳受力异常分别管理,避免因设备失效而产生错误的安全判断。

13.8 预警分类设计

事件类型 主要判断依据 建议处理方式
正常监测 测量有效且未达到异常条件 持续监测
趋势关注 参考工况下张力持续变化 安排针对性检查
张力均衡异常 同组钢丝绳受力偏差达到设定条件 开展专业张力检查
拉力突变异常 特定工况下拉力出现异常变化 核查运行工况与悬挂系统
温度异常 温度超出允许范围或变化异常 核查测量环境和设备
传感器故障 设备断线、超量程或数据无效 恢复有效监测
通信异常 数据链路中断 检查通信及供电

13.9 应急与维护决策边界

系统预警用于提示电梯使用单位和维护保养人员开展风险核查。

当监测数据表明可能存在严重受力异常时,应按照适用安全管理制度和专业评估结果采取相应措施。

对于是否停止电梯运行、进行张力调整或更换钢丝绳等决定,应由有相应资格的人员依据实际检查结果、制造单位要求和适用安全规范确定。

普通在线监测系统不得未经专项安全设计直接控制电梯运行或改变原有安全回路。

第十四章 项目实施方案

14.1 前期现场调查

项目实施前应调查电梯型号、额定载重量、悬挂比、钢丝绳根数、钢丝绳规格、绳轮布置及悬挂装置结构。

同时调查机房、井道、轿顶等区域的安装空间、设备运动范围、供电通信条件及允许作业方式。

14.2 技术可行性评估

应由具备相应专业能力的人员评估张力传感器安装方案与原有电梯悬挂系统的兼容性。

重点检查传感器是否会造成钢丝绳局部压迫、异常弯曲、结构干涉、附加载荷及维护障碍。

对于需要改变原悬挂结构的方案,应按照相关要求开展专项设计和必要的审批或技术确认。

14.3 监测位置选择

张力传感器安装位置应具有明确的受力对应关系,并满足安装稳定性和安全维护要求。

对于夹装式测量结构,应选择符合产品要求的绳索部位,避免与绳轮、导向构件及其他运动部件发生接触。

对于固定绳端附近的测量结构,应确认相应连接和测力方案具备充分的结构验证依据。

14.4 传感器安装

传感器安装应由符合相关要求的专业人员执行,并按照设备制造单位的安装技术文件进行。

安装过程中应严格控制夹持位置、固定状态、接线方式及必要的装配参数。

不得采用未经验证的普通夹具直接长期夹持电梯承载钢丝绳。

14.5 温度监测设备安装

温度传感器应根据测量目的安装于具有代表性的适宜位置。

对于移动绳体附近的温度测量,应确保测量设备不会与运动钢丝绳发生机械接触或干涉。

安装完成后应记录温度测量对象、安装位置和测量方式。

14.6 数据采集终端安装

采集终端应安装在满足电气安全、防护和维护要求的位置。

数据线路应按照电梯现场电气布线要求合理敷设,避免运动部件牵拉、机械挤压及电磁干扰。

14.7 张力测量标定

系统安装完成后,应按照传感器技术文件和工程测试方案进行测量核查。

对于采用夹装式测力原理的装置,应确认对应钢丝绳规格、安装结构和标定关系有效。

对于具有多通道测量能力的系统,应检查各通道单位、零点、标定系数和时间同步情况。

14.8 基准工况建立

根据电梯实际运行条件确定用于长期比较的参考工况。

参考工况应尽量明确轿厢位置、载荷条件、运行停止状态和数据稳定时间。

建立参考数据后,应记录对应的维护状态和张力调整历史。

14.9 动态数据测试

在符合电梯安全操作要求的条件下,对正常启动、运行和停止过程中的张力变化进行测试。

检查动态张力数据与运行工况是否具有合理的对应关系,并识别采样频率、噪声和传感器响应能力是否满足监测要求。

14.10 平台联调

完成现场测试后,应核查数据上传、钢丝绳编号对应关系、张力均衡计算、温度显示、历史记录和异常事件管理功能。

对于缺少运行状态数据的监测点,应在平台中明确标识可比性限制。

14.11 工程验收

工程验收应依据设计文件、合同要求、设备技术资料及现场测试记录开展。

验收内容宜包括安装安全、测量性能、数据同步、温度采集、工况识别、报警逻辑、通信功能和设备维护资料。

在线监测系统验收不代替电梯法定监督检验、定期检验或其他依法要求的检测工作。

第十五章 运维服务保障

15.1 日常运行检查

系统投入运行后,应定期检查传感器固定状态、线缆连接、采集终端通信情况及平台数据有效性。

对于安装在振动或环境变化较明显位置的设备,应根据实际情况增加检查频次。

15.2 张力传感器维护

定期核查传感器外观、机械固定状态、输出稳定性及安装结构是否出现松动或异常变形。

对于采用夹装式测量结构的设备,应重点检查其是否对钢丝绳表面造成异常磨损或压痕。

15.3 温度传感器维护

定期检查温度传感器测量状态和固定方式,及时处理因线路损伤、接触不良或环境影响造成的数据异常。

15.4 测量校准与核查

应根据传感器技术文件、使用条件及维护制度开展必要的校准或测量核查。

对于出现明显漂移、测量不一致或更换安装位置的设备,应重新确认测量性能及标定关系。

15.5 数据质量维护

平台应定期检查采集数据的完整性、有效性和时间同步状态。

对于长期缺失、异常恒值或超出合理测量范围的数据,应组织核查,避免使用错误数据进行受力均衡评价。

15.6 异常事件处理

当系统产生张力异常或均衡偏差预警时,应结合现场专业检查进行分析。

维护人员应记录核查过程、问题原因、采取的措施及复核结果。

15.7 维护后的基准更新

当钢丝绳更换、张力调整或悬挂系统进行相关维护后,应重新核查参考工况下的张力数据。

必要时建立新的基准数据,并保留原有历史记录,保证长期变化分析可追溯。

15.8 运维档案管理

系统应保存传感器安装记录、标定资料、维护记录、报警事件、钢丝绳调整和更换记录。

通过统一档案管理,为后续运行分析及设备维护提供依据。

第十六章 项目优势与方案价值

16.1 连续监测能力

通过在线张力采集,能够持续记录钢丝绳受力变化,减少仅依靠周期性检测时存在的监测时间空白。

16.2 多绳受力均衡分析

系统对同组钢丝绳进行统一分析,辅助识别受力偏高、偏低和持续不均衡等情况。

16.3 动态与静态数据结合

系统能够在满足测量条件时同时记录稳定工况张力和动态运行特征,为悬挂系统受力分析提供更加丰富的数据。

16.4 温度辅助分析

通过同步监测温度,有助于分析环境变化和传感器温度漂移,提高长期数据评价的可靠性。

16.5 异常变化提前关注

对标准化工况下逐渐增大的张力差异进行趋势分析,有助于维护人员更早关注潜在异常。

实际异常是否存在以及是否需要维修,仍应通过专业检查确定。

16.6 历史数据可追溯

系统能够保存钢丝绳张力、温度、报警事件和维护记录,为后续问题分析提供数据依据。

16.7 支持预防性维护

通过长期趋势分析,可辅助制定更有针对性的检查计划,优化传统仅按照固定时间开展部分检查的管理方式。

法定检验和规定的维护项目仍应正常执行。

16.8 多电梯统一管理

对于物业管理单位和电梯维护保养单位,可通过统一平台集中查看多部电梯的监测状态,提高管理效率。

第十七章 应用场景

17.1 高层住宅电梯钢丝绳监测

高层住宅电梯通常具有运行频率较高、服务时间较长和使用人员较多等特点。

通过对悬挂钢丝绳张力及受力均衡状态进行在线监测,可为维护人员提供长期受力变化数据,辅助识别需要重点检查的钢丝绳。

17.2 商业综合体乘客电梯监测

商业综合体电梯可能在不同时间段承受明显不同的载荷水平。

系统可结合载荷及运行工况信息,分析多绳受力变化,避免将乘客数量变化导致的正常载荷变化误认为钢丝绳异常。

17.3 医院医用电梯监测

医院电梯承担人员及医疗运输任务,对运行连续性和维护管理要求较高。

通过钢丝绳张力在线监测,可增加悬挂系统受力状态数据,为重点电梯维护管理提供辅助依据。

17.4 写字楼高速电梯监测

部分高层办公建筑采用运行速度较高的曳引式电梯,运行工况和动态载荷变化较为复杂。

在具备相应测量能力的条件下,可通过动态张力监测分析不同运行阶段的受力特征。

17.5 酒店客梯监测

酒店电梯需要在较长服务时段内保持稳定运行。

张力在线监测可作为常规维护数据的补充,为各根悬挂钢丝绳的受力均衡管理提供依据。

17.6 工业载货电梯监测

载货电梯在不同使用条件下可能存在较明显的载荷变化。

系统可在符合具体设备适用条件的情况下监测钢丝绳张力,并结合轿厢载荷和运行状态开展分析。

不得将张力监测系统直接作为电梯超载保护装置使用,除非经过独立的安全设计和合规验证。

17.7 老旧电梯悬挂系统状态监测

对于服役年限较长、维护记录较多或需要加强运行状态管理的电梯,可在安全可行性评估通过后配置张力监测系统。

通过长期记录张力变化和均衡状态,辅助维护人员确定需要重点关注的悬挂部件。

在线张力监测不能代替老旧电梯的安全评估及钢丝绳报废条件检查。

17.8 电梯维护质量辅助评价

在钢丝绳张力调整前后,可采用相同工况下的监测数据进行对比,辅助了解受力分配变化。

维护质量评价应结合专业测量结果、制造单位要求及相关安全检查完成。

第十八章 效益分析

18.1 安全管理效益

通过对悬挂钢丝绳张力进行连续监测,系统能够提供部分传统周期性检测难以持续获取的受力变化信息。

在具备有效测量和专业处置机制的条件下,有助于提高悬挂系统受力异常的可见性。

18.2 运维管理效益

通过长期记录钢丝绳张力、均衡偏差及温度变化,维护人员可以根据实际监测数据安排针对性检查。

系统还能够保存维护前后的张力变化记录,为维护管理提供辅助依据。

18.3 管理效率效益

通过统一平台集中管理多部电梯的监测数据,可以降低分散记录和人工汇总数据的工作量。

异常事件自动归档和维护记录关联有助于提高管理过程的可追溯性。

18.4 经济效益

系统可能通过提高张力异常发现效率、减少部分重复数据采集工作及优化维护安排产生一定管理效益。

实际经济收益应结合设备投资、安装成本、运行维护费用、故障记录及管理效率变化进行测算。

在缺少实际运行数据的情况下,不宜承诺固定的维修费用下降比例或钢丝绳寿命延长比例。

18.5 社会效益

电梯是人员日常出行的重要公共设施。完善悬挂系统运行状态信息,有助于提升电梯使用单位对关键承载部件的管理能力。

18.6 数据资产价值

长期积累的张力、温度、运行工况和维护记录,可作为电梯悬挂系统状态分析的数据基础。

在经过充分验证的条件下,可进一步开展不同电梯类型、不同运行工况下的受力变化研究。

第十九章 标准规范与技术依据

19.1 GB/T 7588.1-2020《电梯制造与安装安全规范 第1部分:乘客电梯和载货电梯》

该标准对乘客电梯和载货电梯的制造与安装提出安全技术要求,其中包含悬挂装置、钢丝绳及钢丝绳之间载荷分布等相关内容。

本方案在钢丝绳张力监测、受力均衡分析及安装安全设计中,应结合该标准适用条款开展设计。

特别应注意,标准对悬挂钢丝绳之间的载荷分布及相关调节装置具有明确要求,但不能据此推导出所有电梯均适用某一固定张力偏差报警百分比。

19.2 GB/T 7588.2-2020《电梯制造与安装安全规范 第2部分:电梯部件的设计原则、计算和检验》

该标准涉及电梯部件的设计原则、计算和检验,可作为与悬挂系统相关的工程计算及部件设计技术参考。

当监测装置涉及原有承载结构或需要开展专项设计计算时,应结合实际适用范围使用相关技术要求。

19.3 GB 8903-2024《电梯用钢丝绳》

该标准规定了电梯用钢丝绳的相关技术要求,是电梯钢丝绳产品选型、材料性能和有关技术评价的重要依据。

对于采用本标准适用范围内钢丝绳的项目,应结合钢丝绳结构、规格和产品信息开展传感器适配设计。

本标准已替代GB/T 8903-2018,正式工程文件应使用现行有效版本。

19.4 GB/T 10058-2023《电梯技术条件》

该标准涉及电梯技术条件,可为电梯整机技术要求及相关设计验证提供参考。

19.5 GB/T 10059-2023《电梯试验方法》

该标准涉及电梯试验方法,可为相关运行工况测试和工程验证提供技术参考。

在线监测系统的专项测试仍应结合实际监测设备和项目设计文件制定。

19.6 TSG T7001-2023《电梯监督检验和定期检验规则》

该安全技术规范对电梯监督检验和定期检验的有关要求进行规定。

在线张力监测系统属于辅助监测措施,不能代替依法要求的电梯监督检验和定期检验。

19.7 TSG T7008-2023《电梯自行检测规则》

该安全技术规范涉及电梯自行检测的内容、程序及相关要求。

在线张力监测数据可作为使用管理和维护分析的补充信息,但不能直接代替规则要求的检测项目和方法。

19.8 《中华人民共和国特种设备安全法》

该法律对特种设备生产、经营、使用、检验检测和监督管理等活动提出要求。

电梯钢丝绳张力监测系统的安装、维护及有关改造活动,应遵守特种设备安全管理相关规定。

19.9 设备制造单位技术文件

电梯制造单位提供的安装、使用和维护技术文件是确定具体电梯悬挂结构、钢丝绳规格及维护要求的重要依据。

对于监测装置安装位置、是否允许新增测量附件及张力调整要求,应优先核查具体设备的技术资料。

19.10 标准执行原则

本方案涉及的标准和安全技术规范应结合项目实施时的现行有效版本、适用范围及地方监管要求进行核查。

若存在标准修订、特殊设备要求或制造单位专门规定,应在正式设计与实施阶段予以确认。

本方案属于技术监测设计文本,不替代法定检验文件、电梯安全评估、专业安装设计和制造单位规定的维护程序。

第二十章 成功案例与典型应用设计示例

20.1 章节说明

本章提供电梯钢丝绳张力在线监测的典型应用设计示例,用于说明不同场景下的监测目标、设备配置和应用价值。

以下内容均属于技术应用示例,不代表已经完成的真实工程项目,不涉及未经核实的客户信息、项目业绩或实际运行成果。

20.2 典型应用设计示例一:高层住宅乘客电梯监测

20.2.1 场景概况

某高层住宅设有采用多根钢丝绳悬挂的曳引式乘客电梯,日常运行频次较高,需要加强悬挂系统运行状态管理。

20.2.2 监测需求

对各根承载钢丝绳的张力及受力均衡情况进行长期监测,并同步获取温度信息。

20.2.3 设计方案

在通过安全可行性评估的前提下,根据钢丝绳数量和悬挂结构配置专用张力传感器。

通过多通道采集终端同步获取各绳张力,并在平台中建立标准化工况下的张力基准。

系统定期计算张力均衡指标,记录长期变化趋势。

20.2.4 预期应用价值

辅助维护人员发现各绳受力差异变化,为悬挂系统检查和维护提供连续监测数据。

20.3 典型应用设计示例二:商业综合体电梯受力均衡监测

20.3.1 场景概况

某商业综合体配置多部曳引式乘客电梯,客流随营业时间和楼层使用情况变化。

20.3.2 监测需求

监测各根钢丝绳的张力及运行过程中的拉力变化,并识别在相同参考工况下逐渐形成的受力差异。

20.3.3 设计方案

配置适用的张力监测设备和温度传感器,建立各根钢丝绳编号与传感器通道的对应关系。

平台结合允许接入的运行状态信息筛选可比工况,并分析多绳张力偏差变化。

20.3.4 预期应用价值

为高频使用电梯的悬挂系统维护管理提供辅助受力数据,改善张力变化记录的连续性。

20.4 典型应用设计示例三:医院电梯钢丝绳监测

20.4.1 场景概况

某医院设有承担人员及医疗运输任务的曳引式电梯,需要保持较高的运行可靠性。

20.4.2 监测需求

在原有电梯安全管理和维护制度基础上,增加钢丝绳张力和温度数据采集能力,辅助识别悬挂系统受力异常。

20.4.3 设计方案

经专业评估确定适宜的传感器安装方案,对各根承载钢丝绳进行监测。

平台实时显示张力变化和均衡状态,并对持续异常生成维护提醒。

20.4.4 预期应用价值

增加重点电梯悬挂系统的状态信息,为针对性维护和异常复核提供数据支持。

20.5 典型应用设计示例四:工业载货电梯张力监测

20.5.1 场景概况

某工业建筑设有采用钢丝绳悬挂的载货电梯,日常运输货物重量存在变化。

20.5.2 监测需求

记录钢丝绳张力及拉力变化,结合不同载荷工况分析悬挂系统受力状态。

20.5.3 设计方案

根据额定载重量、悬挂结构和钢丝绳实际受力范围选择合适的张力传感器。

在具备有效载荷信息的情况下,平台按照载荷和运行状态分类分析张力变化。

系统对标准化工况下的受力偏差进行长期记录。

20.5.4 预期应用价值

为载货电梯悬挂系统提供受力变化记录和多绳均衡分析数据。

20.6 典型应用设计示例五:在用老旧电梯状态监测

20.6.1 场景概况

某建筑内多部电梯运行年限较长,使用单位计划加强关键部件的运行状态管理。

20.6.2 监测需求

在不影响原有安全性能的前提下,增加对钢丝绳张力和温度的监测能力,记录长期变化及维护前后的差异。

20.6.3 设计方案

首先开展电梯结构调查和监测装置安装可行性评估。

对于具备安全安装条件的设备,配置适用的张力监测装置,建立标准化参考工况。

平台保存张力趋势、均衡状态和相关维护记录。

20.6.4 预期应用价值

辅助提高老旧电梯悬挂系统受力状态的可见性,为专业维护和安全管理提供补充数据。

20.7 典型应用示例真实性说明

本章所有内容均为工程设计示例,不代表已经实施的真实案例,也不构成对监测效果、钢丝绳寿命或电梯运行安全结果的保证。

具体工程的测量性能、张力异常识别能力、维护效果和实际经济效益,应以项目实施后的专业测试及运行数据为依据。

第二十一章 参考文献

21.1 国家标准

[1] GB/T 7588.1-2020《电梯制造与安装安全规范 第1部分:乘客电梯和载货电梯》。

[2] GB/T 7588.2-2020《电梯制造与安装安全规范 第2部分:电梯部件的设计原则、计算和检验》。

[3] GB 8903-2024《电梯用钢丝绳》。

[4] GB/T 10058-2023《电梯技术条件》。

[5] GB/T 10059-2023《电梯试验方法》。

21.2 特种设备安全技术规范

[6] TSG T7001-2023《电梯监督检验和定期检验规则》。

[7] TSG T7008-2023《电梯自行检测规则》。

21.3 法律及安全管理依据

[8] 《中华人民共和国特种设备安全法》。

[9] 《特种设备安全监察条例》。

21.4 工程技术参考资料

[10] 电梯制造单位提供的悬挂系统设计、安装、使用及维护技术文件。

[11] 电梯钢丝绳产品技术资料、绳径及结构参数、运行维护记录。

[12] 张力传感器技术规格书、标定报告、动态测量性能资料及安装适配文件。

[13] 温度传感器技术规格书、测量性能资料及温度补偿记录。

[14] 电梯实际运行工况、轿厢载荷记录、维护记录及现场测试资料。

[15] 项目实施过程中的安装安全评估、测量校准、功能测试和验收记录。

21.5 参考资料使用说明

本方案依据电梯钢丝绳受力特征、力学测量原理和相关标准体系编制,重点围绕钢丝绳张力、拉力变化和温度三个核心监测对象建立在线监测技术方案。

方案通过多绳张力同步监测、运行工况标准化、受力均衡分析、温度辅助评价和异常趋势识别,为电梯悬挂系统运行管理提供连续数据支持。

实际工程应根据电梯结构、钢丝绳规格、测量设备性能、安装安全要求和现行适用规范进行深化设计。

在线张力监测属于辅助状态监测技术,不能替代钢丝绳断丝检查、磨损检查、腐蚀检查、绳径测量、报废条件判定以及电梯法定检验和维护工作。

通过合理设计和专业实施,可逐步建立具有可比工况、可靠测量和完整维护记录的电梯钢丝绳在线监测体系,为关键承载部件运行状态分析和预防性维护提供技术支撑。

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