浅析电梯振动因素及解决方法

我国城市化进程以前所未有的速度推进，城市天际线不断被刷新，超高层、高层建筑如林立春笋般崛起。电梯广泛应用于居民住宅、商业综合体、写字楼等各类建筑，成为人们日常生活与工作中不可或缺的垂直交通工具。随着经济发展和生活水平的显著提高，公众对电梯的要求已不再局限于基础的安全运行功能。过去，只要电梯能够正常升降、不发生安全事故，便能满足大众需求。如今乘客在乘坐电梯时，对舒适性、稳定性和高效性提出了更高期望。电梯运行过程中的振动、噪声等细节问题，都会直接影响乘客的出行体验，甚至引发对电梯安全性的担忧。因此，深入研究电梯振动的原因并探寻切实可行的解决方案，成为当下电梯行业亟待解决的重要课题，对推动电梯行业技术进步、提升公众生活品质具有深远意义。

一、电梯运行原理

电梯安全可靠运行依赖于机械、电气和安全保护系统。机械系统是电梯运行的物理基础。核心在于曳引驱动系统：电动机驱动曳引轮旋转，利用轮槽与钢丝绳（或钢带）之间的摩擦力，曳引钢丝绳（钢带）连接轿厢和对重，使轿厢和对重在井道内沿导轨做垂直运动。对重用于平衡轿厢自重及部分载荷，降低驱动能耗。导向系统（导轨与导靴）确保运行轨迹精确平稳，限制晃动。门系统由门机驱动轿门，并通过联动机构带动层门同步开闭，其门锁装置是保障运行前安全的关键机械环节，确保门完全闭合锁紧。

电气系统构成了电梯的“神经系统”和“大脑”。驱动控制采用变频调速技术（VVVF），控制器通过变频器精确调节供给电机的电压和频率，实现启动、加速、匀速、减速、平层停靠的平滑精准控制。逻辑控制系统（通常为 PLC 或微处理器）是核心指挥中心，采集乘客的呼梯信号（轿内选层、层站召唤），结合电梯实时位置、运行方向、负载状态等信息，进行最优化的运行调度决策，并协调驱动与门机的动作。位置检测装置（如井道平层感应器、旋转编码器）提供轿厢的精确位置和速度反馈，实现精准控制和平层的基础。供电系统提供能源，应急电源保障紧急情况下的基本照明与通讯。

安全保护系统是电梯设计、运行的重中之重，强调独立性与冗余保护，包括：下行超速保护装置、缓冲器、门锁装置、上行超速保护装置、意外移动保护装置等。下行超速保护装置主要采用限速器 - 安全钳系统，当轿厢超速（通常 ⩾115% 额定速度）时，依靠机械动作的限速器触发夹绳装置，连杆强制提拉安全钳，将轿厢制停在导轨上。缓冲器（聚氨酯、弹簧或液压）安装于井道底坑，作为最后防线，吸收轿厢或对重意外“蹲底”或“冲顶”的冲击动能。门锁装置通过“机械锁紧为基础、电气验证为保障”的双重机制，实现对门状态的精准控制，从物理层面和信号层面杜绝开门运行的风险，是电梯安全系统中不可或缺的核心部件，结合机械强度与电气逻辑，确保电梯在全运行周期内的乘客安全。

二、技术要求

电梯运行舒适感是衡量电梯品质的重要指标，涉及机械设计、电气控制、安装调试等多个环节。根据 GB/T 10058-2009 规定：乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（Z 轴）振动的最大峰峰值不应大于 0.30m/s2 ，A95 峰峰值不应大于 0.20m/s2. 。乘客电梯轿厢运行期间水平（X 轴和Y 轴）振动的最大峰峰值不应大于 0.20m/s2 ，A95 峰峰值不应大于 0.15m/s2. 。电梯在运行过程时，加减速度过大，乘客就会有“超重”或“失重”的感觉，加速度变化率（加加速度）或振动加速度过大，或者振动频率在人体敏感频带内，乘客就会有头晕、想呕吐等不舒服的感觉，同时产生大量噪音。因此，电梯一旦出现超出标准要求的振动波峰时，应及时找出原因，消除振动，改善电梯的运行舒适感。本文主要分析电梯振动的原因以及解决方法，为电梯维护提供解决方案。

三、振动系统分析

电梯主要由电气控制和机械结构两大系统组成，是多部件的机电

共轭的综合，造成电梯不协调运行，需要从电梯电气和机械部件多方面分析。因此，在电梯在运行过程中，引起电梯振动主要由电气控制和机械结构的磨损或者不合理造成的。

（一）机械系统引起振动

电梯的主要由曳引系统、悬挂装置、轿厢系统、导向系统以及其它部件安全组成部件。

1、曳引系统引起的振动

曳引系统是曳引式驱动电梯的驱动部分，通过曳引机把电能转化成机械能，主要包括包括电机、曳引轮、减速器、轴承、制动器以及减震装置。由于曳引机需要长时间高速旋转、承受较大扭矩以及频繁的制、启动等，使得曳引机，特别是涡轮蜗杆式曳引机，在投入使用后成为振动，主要原因为以下几种成： ① 电机内部定子或转自磨损，引起铁芯变椭圆、偏心、松动，造成转子不平衡，转轴弯曲、滑环变形，定子气隙不均，磁力中心不一致，电机轴向串动等造成电机运行不平稳，引起系统振动。 ② 曳引轮磨损引起振动，当引轮槽由于磨损、咬噬和腐蚀的原因受损钢丝绳和引轮之间便会产生滑动现象，从而导致轿厢发生振动。 ③ 蜗轮轮齿的磨损将会使齿间的间隙过大，或者润滑油有杂质，运转时产生猛烈的撞击，从而引起电梯振动。 ④ 联轴器损坏、连接不良，找中心不准负载机械不平衡引起系统共振。 ⑤ 制动器磨损、间隙和制动力矩不一致，造成曳引机的轴向中心力矩不一致；因调整不当，引起抱闸半开半闲或完全未打开引起电梯转速不匀而产生振动。并且曳引系统的减震装置质量、或者失效，导致减震效果变差，引起轿厢系统共振，加剧电梯振动。

2、悬挂装置引起的振动

电梯是通过悬挂装置（钢丝绳或钢带）连接轿厢与对重，当钢丝绳因受力不均，引起某一根或几根严重磨损而变小，磨损绳与曳引轮槽的摩擦力就变小，钢丝绳的扭力太大，钢丝绳张力严重超差，钢丝绳的振动频率不一样而引起的振动。

3、轿厢引起的振动

轿厢动平衡不满足要求，导致电梯在运行过程中导靴剐蹭导轨，引起电梯抖动或者振动；静不平不满足要求，轿厢偏移，导靴受力不均，引起轿厢振动。同时，轿厢的悬挂中心偏离或补偿电缆的悬挂造成轿厢的偏载，会使轿厢产生一个不平衡力，造成较强烈的抖动。因此，调整悬挂中心或补偿电缆，使其倾斜不大于 3% ，如果有问题 ， 可以改变轿底物件（ 电缆、补偿链） 的悬挂点来改善动平衡。

4、导向系统引起的振动

轿厢水平方向不平衡振动最关键的因素在于导向系统，导向系统的质量直接关系到电梯运行舒适感；因此，导轨和导靴之间状态变化尤为重要，导轨引起振动的因素主要 4 钟。 ① 由导轨平直度引起的振动，导轨通常有多根连接而成，导轨的运行精度涉及安装工艺水平，也受到导轨本事的制造精度影响，导轨安装平面垂直度不足，或者导轨接头处理不得当，电梯运行时会出现水平方向的振动。 ② 导轨的安装刚度不足造成振动，轿厢本省存在重量偏移，导致上下导靴存在较大的偏转力矩，当导轨刚度不足时，会引起导轨变形，轿厢运行轨道偏移设计线路，造成电梯水平振动。 ③ 导轨内应力引起的振动，由于安装工艺和导轨加工未进行热处理，引起导轨产生较大的内应力，改变机械系统的固有振动频率。同时，内应力会导致导轨变形，引起电梯振动。 ④ 导靴磨损、安装位置不合理，导致轿厢受力不平衡，引起电梯振动。

（二）电气系统引起振动

电梯运行时出现振动的情况很大程度上取决于电气驱动系统和电气控制系统，电气控制系统的状况也决定电梯承运质量。

1、测速反馈的干扰

在电梯测速的闭环系统中一般采用光码盘作为速度反馈信号，测速反馈信号不正常是导致系统振荡和机械谐振的重要原因之一。因编码器测试不精确或者安装不到位导致脉冲失真，如编码器的光码盘的不准确、编码器与轴连接不牢引起转动、编码器连接或焊点松动、编码器的电子元件损坏及编码器损坏，以及编码器的屏蔽接地不良引起干扰。

2、谐波力矩造成电动机低速脉动

相电压的对称性和三相电流的平衡性，电机极易产生振动。三相电源不平衡，造成电机运行不稳定，出现频发的加减速，引起系统振动严重；另外三相电源接线不良（如接线松动、开关损坏），电线老化，供电开关不良而引起三相电源不平衡，引起振动。

3、地线引起的振动

控制线与信号线未分开布线，未采取屏蔽处理引起干扰而振动；主机地线不良，瞬间电流过大，启动力矩过大，启动加速度太大，造成电动机启动时振动特别厉害。

4、控制方式引起的振动

控制系统参数设置不合理，导致电机加速度过大，引起电梯振动，如使用经典PID 控制过程中，出现调节器中调节器P 值过大，I 值过小，引起电梯振动。或者控制器硬件的损坏和调试所设参数不合理而引起振动。

四、解决方法

深入分析与研究电梯运行时出现的振动，掌握振动的成因并制定合理的减少振动的方案，从而有效的加强电梯运行的稳定性，解决方案如下所示。

1、定期检测

电梯的振动主要有机械部件的磨损、变形出现的形变影响。因此，电梯在运行过程中，必须进行必要的定期检查，对各部件进行综合性检查，判断各部件是否发生变化，引起电梯的振动，如检查曳引系统中电机与传动轴的同轴度，钢丝绳是否出现扭结、变形，加剧电梯振动，导轨变形磨损情况，钢丝绳张力，以及导靴的磨损情况等。若发现部件不符合使用要求，应及时调整维修电梯，从而保证各部件的完善性，消除振动。

改造后系统水力平衡显著改善，各支路流量偏差控制在 ±5% 以内，最不利环路压差波动小于 3kPa，水泵能耗降低 20%-35% ，系统整体能效提升 35% 。室温控制精度达 ±0.3% ，负荷响应时间缩短至5 分钟，大大改善了用户的温度体验。

2、更改激振频率

利用 EVA 软件，采集电梯振动的位置、速度、振动的时间以及振动对应的频谱、振幅等，对电梯运行数据分析，得到经验曲线，通过频谱的对比分析，可以判断振源。或利用自适应控制策略，根据电梯运行的情况，建立振动控制调整系统，提高电梯的承运质量。或者通过提高导轨的加工精度来控制水平方向的振动，控制旋转部件的同心度和避免钢丝绳互撞来降低加振力，从而达到降低或抑制垂直振动，电动机的力矩脉动的降低也能有效的降低垂直振动。

3、振动预控制

电梯运行时出现振动的一个关键性因素即为共振，因此为了减小振动，应该先更改曳引机的激振频率，保证其与自身的固有频率产生较大差别，于是尽可能的减小出现共振的概率。在传播振动的时候，能够将它种消振方法使用在电梯以及曳引机之间相互连接的部位，从而造成其他形式的振动传播，有效的减少振动。

五、总结

综上所述，通过分析机械和电气两个方面引起的振动，仔细分析了电梯在实际运行过程中可能存在的问题和产生振动的潜在因素，提出解决电梯振动的方案，尽可能地减少电梯振动，提高电梯运行质量。

参考文献

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[2] 张同波．电梯振动问题研究 [J]．科技致富向导，2010，9（4）：46-48

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作者简介：林建新（1988.09），男，汉，福建连城，工程师，硕士研究生研究方向：机电系统。