高處作業(yè)吊籃研究

吳鳳其

摘要：高處作業(yè)吊籃是外墻裝修、洗和維護(hù)作業(yè)不可缺少的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電廠、風(fēng)力發(fā)電、高架橋梁、造船、電梯安裝等行業(yè)。因為具有費(fèi)用少、移動方便、安全、高效等特點，所以，用吊籃取代傳統(tǒng)的腳手架和大繩進(jìn)行高空作業(yè)已成必然趨勢。隨著我國建筑業(yè)的日益發(fā)展，用于高層建筑外裝修、外墻維修和外墻清洗的高處作業(yè)吊籃已得到了越來越廣泛的使用．作為驅(qū)動裝置，提升機(jī)的承載能力對設(shè)計、制造、使用、維護(hù)等都有著重要的影響．在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，用于承載的鋼絲繩和對它進(jìn)行壓緊的摩擦輪之間有時會出現(xiàn)過度擠壓，造成鋼絲繩過早失效，即出現(xiàn)所謂的“融繩”現(xiàn)象，這對制造廠家及使用者都是不利的．為了提高設(shè)計、制造的水平，最大限度地開發(fā)其應(yīng)用潛力，避免和減少出現(xiàn)“融繩”現(xiàn)象，必須深入了解影響吊籃提升機(jī)承載能力諸因素的作用機(jī)理，并提出合理的控制措施。

關(guān)鍵詞：高處作業(yè)，吊籃，安全，自動化

中圖分類號：TN830文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

90 年代后期, 提升高度超過100m 的國產(chǎn)大高度鋼絲膠帶提升機(jī)成功研制并投入使用, 現(xiàn)已形成與國外公司產(chǎn)品競爭的局面。

高處作業(yè)吊籃主要由懸吊平臺、提升機(jī)、安全鎖、懸掛機(jī)構(gòu)、以及電氣控制等部分組成。其中提升機(jī)是懸吊平臺的動力部件，也是高處作業(yè)吊籃的重要組成部分。而限速器則是為了防止吊籃上升速度太快，起到保護(hù)工人以及所運(yùn)物料的作用。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

縱觀國內(nèi)外提升機(jī)發(fā)展史，從一般的單繩纏繞式提升機(jī)到多繩摩擦式提升機(jī)，從減

速器傳動到直聯(lián)傳動，國內(nèi)外提升機(jī)制造業(yè)，都有了長足的進(jìn)展。

1.1國內(nèi)發(fā)展概況

目前,國內(nèi)外常見的吊籃用電動爬升式提升機(jī)形式較多,如按鋼絲繩在機(jī)內(nèi)纏繞軌跡分主要有S型和α型。

隨著世界電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及交流同步機(jī)傳動的開發(fā)和生產(chǎn)，提升機(jī)傳

動裝置又向交流傳動方式發(fā)展。目前我國大容量交一交變頻器供電的交流同步機(jī)傳動系統(tǒng)已被成功應(yīng)用，全數(shù)字化的自動提升機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今提升技術(shù)的發(fā)展方向。

目前國產(chǎn)提升機(jī)已適應(yīng)舊《規(guī)程》的規(guī)定。國產(chǎn)雙滾筒提升機(jī)的滾筒直徑，最大靜張力，最大靜張力差，提升速度，減速比，電動機(jī)容量等均能滿足主、副斜井提升的要求，而僅僅因為提升綱絲繩在提升機(jī)滾筒上纏繞層數(shù)不能滿足新《規(guī)程》的規(guī)定，則需增大一級提升機(jī)選型或加寬提升機(jī)的滾筒寬度，來滿足纏繞層數(shù)的規(guī)定，這就增加了投資[9]。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步,提升設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)計理論及方法、拖動控制及安全檢測等方面都有了很大的發(fā)展。例如中低壓和中高壓盤式閘機(jī)液壓站、硬齒面行星輪傳動等的應(yīng)用；內(nèi)裝同步電機(jī)主軸裝置的問世；零部件設(shè)計中CAD/CAM及有限元法的應(yīng)用；利用系統(tǒng)工程方法驚醒提升系統(tǒng)的設(shè)計和改造、提升系統(tǒng)的摸化和仿真都取得了較新的成就；拖動類型除異步電動機(jī)拖動調(diào)整、直流電動機(jī)調(diào)速外，交變頻供電同步電動機(jī)拖動方式已在大型提升及中應(yīng)用；由可編程控制器PLC構(gòu)成的提升工藝控制、安全回路、監(jiān)視回路、行程控制器、制動控制以及井筒信號系統(tǒng)，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)國家已有比較典型的產(chǎn)品。

1.2國外發(fā)展概況

國外多繩摩擦輪提升機(jī)，近年來發(fā)展較快，有塔式和落地式兩種布置形式的提升機(jī)，在主軸裝置上的受力方向不同，因此在結(jié)構(gòu)計算上，和部件強(qiáng)度上亦稍有差異，落地式多繩提升機(jī)需有兩個導(dǎo)向輪，(天輪)且強(qiáng)度較大，故在設(shè)備投資上落地式多繩提升機(jī)價格較高，但落地式多繩提升機(jī)安裝方便，對縮短建井工期及防震抗震均優(yōu)于塔式，故近年來我國引進(jìn)的多繩提升機(jī)中，落地式的亦不少。

1947年德國G.H.H.公司在漢諾威（Hannover）礦安裝了一臺四繩摩擦式提升機(jī)。多繩摩擦式提升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì) 、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價格便宜等優(yōu)點，發(fā)展很快。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。鋼絲繩搭放在提升機(jī)的主導(dǎo)輪（摩擦輪）上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重(錘)。運(yùn)轉(zhuǎn)時，借主導(dǎo)輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動鋼絲繩完成容器的升降。鋼絲繩一般為2～10根。井塔式提升機(jī) 機(jī)房設(shè)在井塔頂層，與井塔合成一體，節(jié)省場地；鋼絲繩不暴露在露天，不受 雨雪的侵蝕，但井塔的重量大，基建時間長，造價高，并不宜用于地震區(qū) 。

二、高處作業(yè)吊籃發(fā)展前景

（1）形制動閘

提升設(shè)備的制動系統(tǒng)是提升中的重中之重，制動系統(tǒng)失靈會導(dǎo)致重大的人身傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。由于角移式閘其軸銷多、磨損松曠現(xiàn)象嚴(yán)重，靈敏度低、空行程大，加之其液壓制動的缸體是單一的，一旦出現(xiàn)卡缸就會造成嚴(yán)重的跑車事故。盤型閘的液壓制動是多缸體的，無論從靈敏度上還是可靠性看，遠(yuǎn)比角移式的制動安全可靠的多。目前的液壓站也在逐步完善，大部分部件都是集成化，且其液壓的壓力也在升高，由過去的6MPa提高到14～2lMPa，這樣就可以使制動閘的缸體縮小或減少，可靠性大大增強(qiáng)。

（2）用直聯(lián)電動機(jī)

過去的提升設(shè)備絕大部分是異步電動機(jī)拖動。減述機(jī)是提升設(shè)備中維護(hù)量最大、維護(hù)費(fèi)用最高的部件．尤其是滑動軸承減速機(jī)，軸瓦磨損快，減速機(jī)易磨損，聯(lián)軸節(jié)及齒輪和鍵等也常出故障，約8a成組齒輪全要更換，換減速機(jī)箱更是頻繁，維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用高，且其運(yùn)行時的噪聲也大，故現(xiàn)有較大型的提升設(shè)備生產(chǎn)的配套電動機(jī)，也在向直流方向發(fā)展，電動機(jī)與滾筒直聯(lián)，取消了減速機(jī)，這也是大型提升設(shè)備發(fā)展的趨勢之一。

（3）電子計算機(jī)加入提升設(shè)備的控制

新型的大型提升設(shè)備中都裝配有電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，為安全起見，老的大型提升設(shè)備也在逐步引進(jìn)計算機(jī)控制系統(tǒng)，這樣不但增強(qiáng)了后備保護(hù)、故障診斷及其安全控制，并使提升系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全可靠。

（4）電力拖動

大型提升設(shè)備電力拖動方式是近幾十年來發(fā)展速度最快的。異步電動機(jī)拖動向直流電動機(jī)拖動方向演變；大型的直流電動機(jī)拖動又向同步電動機(jī)拖動方向發(fā)展。由于大容量可控硅整流設(shè)備的問世，使直流電動機(jī)在大型提升設(shè)備上又大有用武之地。過去使用直流電動機(jī)拖動，要有旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機(jī)供電，由于其發(fā)電整流子故障多、噪聲大，影響了在大型提升機(jī)上的配套?，F(xiàn)在可以用靜態(tài)的大容量的可控硅給直流電動機(jī)供電，一般容量在1000kW以上的均可以考慮使用直流電動機(jī)，這樣不僅取消了維護(hù)困難、維護(hù)費(fèi)用高、噪聲大的問題，更主要的是直流拖動的調(diào)速性能好，這對于頻繁啟動的提升設(shè)備而言，是一個很突出的優(yōu)點。20世紀(jì)70年代，由于交一交變頻可控硅在大型提升機(jī)上有了很大的發(fā)展，很快就取代了直流電動機(jī)，因為其低頻性能也取消了減速機(jī)，低頻調(diào)速性能也很好；又因為它是光滑的銅環(huán)，不存在有直流電動機(jī)整流子維護(hù)困難的問題。因此同步電動機(jī)在大型提升機(jī)設(shè)備很快得到了應(yīng)用，過去我國煤炭系統(tǒng)對提升設(shè)備使用同步電機(jī)交一交 變頻 ，是控制在3000kW以上容量的可選用。而國際技術(shù)交流上德國西門一子的觀點是2000kW以上的均可選用。由于交一交變頻的供電，同步電動機(jī)在大型提升機(jī)上的應(yīng)用，才有可能考慮將電動機(jī)裝在滾筒內(nèi)，這樣目前世界上最先進(jìn)的內(nèi)裝式的提升機(jī)才能夠得以問世。內(nèi)裝式提升機(jī)體積小，且其軸的受力均衡，故大有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。特別是塔式提升機(jī)上優(yōu)點尤為突出，因其可以縮小大廳的面積，降低井塔的土建造價。

通過對時間、空間矢量控制原理的闡述，結(jié)合實現(xiàn)電路，對礦井提升機(jī)異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)矢量控制部分進(jìn)行分析與論述，實現(xiàn)提升機(jī)合理運(yùn)行。

（5）大型提升設(shè)備的自動化

目前發(fā)達(dá)國家井底大型提升設(shè)備，特別是主井提升設(shè)備，全部實現(xiàn)自動化，提升機(jī)房沒有司機(jī)。而我國礦井提升設(shè)備的運(yùn)行方式還是手動的，有少數(shù)個別礦井也在作初步自動化的工作，這是可喜的起步。從實現(xiàn)我國現(xiàn)代化的發(fā)展角度來看，大型提升設(shè)備，特別是主井提升設(shè)備的自動化已是一個發(fā)展的必然。因為目前我國提升設(shè)備的電控系統(tǒng)在逐步完善，電子計算機(jī)在礦井的應(yīng)用也在逐步擴(kuò)展，電子計算機(jī)在提機(jī)電控上應(yīng)用，也為提升機(jī)自動化創(chuàng)造條件。目前，由于我國加入了WTO，電氣元件的進(jìn)口量也會增加，市場上傳感器規(guī)格也更加多樣化，這些都給提升設(shè)備的自動化創(chuàng)造了條件。目前世界上最先進(jìn)的提升設(shè)備電控系統(tǒng)應(yīng)該是瑞典的北方基律納鐵礦，11臺大型提升設(shè)備，其控制系統(tǒng)在不遠(yuǎn)處的電控室內(nèi)兩臺顯示屏可以滑動到任一臺絞車的位置上，由兩個人監(jiān)控即可。相比之下，我國大型提升設(shè)備應(yīng)加快自動化的步伐。

三、結(jié)束語

隨著建筑規(guī)模的大型化, 提升機(jī)的作用越來越重要, 一些用于關(guān)鍵部位如預(yù)熱器、粉磨系統(tǒng)循環(huán)、輥壓機(jī)系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)的提升機(jī)等,由于其運(yùn)行狀況直接影響整個生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)率, 已經(jīng)不再被視為傳統(tǒng)意義的輔機(jī)。高處作業(yè)吊籃技術(shù)將會被廣泛得到應(yīng)用。