电梯相关安全验算软件设计及分析.doc

一种通用的电梯相关安全验算软件电梯作为特种设备，必须满足相关的标准。而电梯是客户订制式产品，所以经常需要对电梯曳引力、导轨、钢丝绳等进行安全验算。笔者多年来在电梯行业中从事研发、技术支持等技术工作，对电梯相关安全验算工作有一定的了解。1 传统电梯相关安全验算方法的缺点很多电梯公司的研发等技术人员，特别是一些规模比较小的电梯公司，在对曳引力、导轨、钢丝绳等进行计算时均没有很好的工具。很多时候是凭经验，有的是根据Word计算书进行简单的类比计算，有的是直接用计算器进行简单计算，好一点的是运用Excel进行计算，等等。这些计算方法存在以下缺点。（1）计算准确性没有办法保证。因为这些计算要么依靠个人经验，要么依赖个人的细心程度等，只要是依靠人进行繁复的处理，就难以保证其准确性。特别是对于那些初入电梯行业的人来说，要进行这些计算是相当麻烦的。（2）计算不能简单高效。曳引力、导轨、钢丝绳等计算是一个复杂的计算过程，耗时耗力，而且稍不容易就会犯错。在当今快节奏的工作中，原始的计算方法已经无法满足需要了。（3）没有好的计算过程，无法对计算结果进行纠错。因为电梯为客户订制式产品，所以每一台电梯都可能不一样，于是就会经常遇到对这些参数进行计算。在进行计算时技术人员通常不会静下心来慢慢地计算，因为这样会耽误时间，从而耽误商机。而且这种计算都是应急式的，往往人工计算没有详细的过程，不方便对计算结果进行验算、纠错。（4）计算过程及结果受人的因素影响大。人工计算需要依赖计算人员的产品知识、经验数据等多个方面，不同的计算人员其相关取值不尽相同，因此其计算结果也就可能会有一定偏差。（5）计算过程及结果没法存档。人工计算往往都是应急式的，既没有详细的计算过程，其结果也不好存档，对于将来的查询使用非常不便。如果将来有相同的电梯时，同一个人可能有经验了，知道不用计算，但是不同的人可能就得重新计算了，造成资源浪费。（6）没有统一的计算方法及格式。人工计算往往依靠个人经验、个人数据处理手法，例如有的人取安全系数为3，有的人取安全系数为4；有的人取2位小数，有的人取3位小数。这些使得同一个公司的计算也不能保持一致性，甚至同样的电梯其计算结果都不一样。虽然这些计算本身不会有问题，都满足相关设计要求及标准要求，但这些都会造成不好的影响。对外使客户认为计算太随意，而这些计算都是有关安全的，造成客户的不信任；对内由于其计算结果不一致，可能造成技术的不一致，甚至产品的不一致。例如，因为安全系数选择不一致，最后选择板材时就有可能不同，同样的电梯在同一车间生产，最终产品等都不一样，从而导致产品成本上升。2 一种通用的电梯相关安全验算软件基于上述原因，本人先前编写了“Elevator R&D Tools”这一电梯相关安全验算软件。“Elevator R&D Tools”所有的计算都是以GB 7588-2003电梯制造与安装安全规范为基础进行的，完全参照标准中的计算方法，因此具有通用性。该软件主要包括曳引力的安全验算、钢丝绳的安全系数验算、导轨的安全验算以及曳引机功率验算等。下面笔者就该软件中的部分功能及软件界面进行简单的介绍。2.1 基本参数输入部分图1是该软件的主参数输入界面，在该页面主要进行曳引力、曳引机功率等相关计算的一些主要的、基本的参数进行输入，比如额定载重、额定速度等。在这一页面中统一进行相关参数的输入，避免了参数的重复输入，且避免了由于多次输入产生的错误。所有参数的单位均采用国际单位，且取值一致，而且相关参数在用户勾选“GB7588-2003检查”框时，可对相关参数根据标准进行检查，比如根据额定载重检查面积等。图1 主参数输入界面2.2 曳引力计算2.2.1 第一步 布置方式等参数选择在图2中，选择电梯布置方式，主要指曳引轮和导向轮的布置方式；选择曳引轮的绳槽方式；选择钢丝绳参数等。所有的参数均配以直观的图片,使选择更加准确、直观。图2 曳引力计算参数选择2.2.2 第二步 详细参数输入在图3中，需要输入曳引力计算需要的相关参数，包括曳引轮直径、曳引轮包角、随行电缆参数、补偿装置参数等。最后通过“计算”按钮进行计算，其结果直接显示在界面底端。同时通过“详细计算过程”按钮可以输出计算的详细过程，便于计算验证、生成报告等。图3 曳引力计算参数输入2.3 钢丝绳安全系数验算图4所示输入界面面可对电梯钢丝绳安全系数进行验算。根据GB7588-2003的附录N，钢丝绳的安全系数主要考虑曳引轮的等效数量和导向轮的等效数量。因此，根据常见的布置形式，选择相关选项就可以很方便地计算出结果。图4 钢丝绳安全系数验算输入界面2.4 导轨安全验算电梯导轨的安全验算相对来说是比较复杂的，其与电梯的平面布置结构、电梯导轨位置、轿厢重心位置等有关。该计算需要操作人员具有一定的专业知识，才能够对一些参数输入的准确性有保障。导轨的安全验算分为轿厢导轨和对重导轨的验算，下面简单介绍一下轿厢导轨验算页面。在图5中，输入相关参数，对一些需要计算、查询才能得到的参数，也能够通过该软件中的相关按钮进行计算和选择。同时对相关参数在图上进行标示，便于参数输入更加直观。图5 导轨安全验算界面2.5 曳引机功率验算图6所示输入界面可以对电梯曳引机功率及启动力矩是否满足要求进行验算。对于低速电梯，可以根据一个简单公式就能很快算出结果。而对于高速电梯，需要考虑最大启动力矩是否满足要求，这个时候的计算相对来说就比较复杂。依靠此软件，将使该计算变得比较简单、快捷。图6 曳引机功率验算输入界面2.6 验算结果所有的计算结果固然重要，但其计算过程也同样重要。有相应的计算过程，就能够检查、检验已完成的计算是否正确。有经验的工程师能够快速确定相关计算是否有问题，如果有问题，能够很快的查出问题的所在。验算结果单独以Word格式进行显示，存档后可以用Word进行修改编辑，见图3。同时，多次计算结果以追加方式追加在页面最后，不同验算项目之间有棕色项目分隔线。这样便于多次计算进行比较，同时能够在需要时提供验算报告。所有的计算过程不但有每一项的结果，而且还附有相关的计算公式，以及计算的相应说明。对于合格的项目其结果会以绿色显示，对于不合格的项目其结果会以红色显示。最终结果（是否合格等）会在页面最后及软件状态栏进行显示。图7 电梯相关安全验算结果以上只是对该