世界上速度最快的电梯(1010m/min)已研制成功

世界上速度最快的电梯(1010m／min)已研制成功。而且多项创新技术项目已被应用在该电梯上。为驱动大功率曳引机的双驱动控制技术已被开发，能承受在l010m／min高速运行下温度超过1000℃的安全钳已被制造。为了在高速运行下乘坐舒适而设计的大气压力控制系统也已开发研制成功。甚至，我们通过模拟分析了钢丝绳的振动波形，并设计了振动抑制器系统。这些高技术项目已成功地导人并构建了508m高的台北金融中心大楼的电梯。 简介 台北金融中心是世界上最高的建筑物，是快速在建工程。大楼里拥有2部世界上速度最快的电梯，能以l010m／min的速度承载着乘客在不到1min的时间内从底楼运行至最高楼层。东芝公司以许多竭力超前的研究工作和开发项目来实现世界上最快的电梯。 目前，这些开发项目都在我们的试验塔里进行样机考核试验评价，我们正期待着通过真实的样梯来验证所有已取得的实验结果。 驱动系统 世界上最快的电梯的驱动系统由1只大型的双绕组永磁同步电动机(PMSM)、1个大容量的逆变器和1个含有抑振功能控制器的控制系统所组成。 曳引机 曳引机是最新研发的双绕组永磁同步电动机，650kW级的最大输出，曳引轮轴能承受重达77t的负载。曳引机具有特别的骨架结构以有助于避免电磁振动。通过优化磁铁外形，来达到消除在运转期间所产生的共振现象。这些技术大大地有助于在额定速度1010m／min和加减速度区间的平静运行品质的实现。 另外，为了有助于曳引机的性能，东芝公司研发采用于一个双重、多层隔振结构。依据模拟和试验的结果，我们发现它的抑振率几乎是常规型的2倍。 控制系统 控制系统由l套控制着两个独立的逆变器的双驱动 系统所组成，其中逆变器用来驱动1台大容量双绕组曳引机。控制电路中应用了两个高性能的MPU——它仅为电子能而研发，但已成功地用来驱动两个独立的逆变器驱动系统，是全数字化控制。逆变器里包含6只并行连接着的1200V--600A级的IGBT元件、以最大650kW级的输出功率来驱动永磁同步曳引机。 抑振控制 电梯轿厢以高速运行在长行程的井道内，当电梯加速变化时，我们能预见在钢丝绳上存在较大的弹性移动。通常，根据曳引轮实际运行速度和速度基准间的偏差驱动着电动机以PI方式反馈给控制器。因为曳引轮旋转落后于控制基准，经控制器计算所需的电动机转矩通常超前补偿给控制器。然而，在长行程井道的电梯系统里，钢丝绳弹性变化所带来的影响同样应被补偿。一套双阶的自伺服系统被引入用来补偿曳引轮旋转的滞后和钢丝绳的弹性。通过电动机控制技术能实现更舒适的乘坐感。 一种新近研发的脉动消除器也被装配在该系统里。来源于旋转检波器的角速度信号里包含着谐波。脉动消除器产生反正弦波来消除谐波，频率自动地跟随着角速度的改变而变化。电机转矩的任…—脉动成分，由旋转检波器的谐波所致将被减少，而与曳引轮的旋转速度无关。该驱动系统的运行波形。这种技术显著地提高了电梯高速运行时的乘坐舒适感。 轿厢系统——大气压力控制 在台北金融中心大楼，电梯井道高388m、电梯以1010m／min的最高速度．1二行全程需耗时38s；以600m／rain的最高—F行速度下行完全程需耗48s。在首发层和目的层间的人气压相差约48hPa，电梯内压力的突变会引起人的不适。因此，为了提高乘坐舒适感，一套压力控制系统在世界上首次被引入：乜梯系统。为了开发一套压力控制系统，必须获取压力变化图以便为乘客提高乘坐舒适。基于这种原因，一套能够再现电梯内压力变化和监测评估乘坐舒适感的减压试验设备被引用。通常，压力变化在尹：始时是很慢的，速度升高时变化再次次减慢。在不改变井道高度和运行时间的情况 下，为了提高乘坐舒适感，必须要从行程的开始直至结束来控制压力变化，在电梯轿厢内形成最舒适的压力变化图。最令人满意的压力变化图是一条从开始运行到停止均为固定变化率的直线，如图5所示的试验结果。这就意味着压力的最大变化率不得不随着电梯在井道内上下行而减小。在台北金融中心大楼，压力的最大变化率从2．OhPa减小至1．26hPa，这相比于未经压力控制的系统已下降了37％。应用这些试验结果，东芝公司研发出——种压力控制系统来控制电梯轿厢内的压力。随着一套机械装置产生足够的压力偏差，一个高压力的鼓风机被采用以使系统具有自动防止故障，甚至在控制错误发生时。轿壁构成了整个轿厢，双层轿壁结构为的是增加密封度和减少因应用了压力负载引起的变形。另外，压力控制采取了一种控制整个轿厢内外间压力偏差的方法。图5b所示为当压力控制被投入应用时，在轿厢内外间的压力偏差。控制被程序化来跟随着控制指令以得到恒定的压力变化率。这种试验结果是优秀的。 空气动力舱 风的噪声变化是运行速度能量的6—日倍。因此，在常规电梯里存在的风噪声，在运行速度1 0lOm／rain的电梯上更不能忽视。如图6所示，该电梯轿厢上附连着一套空气动力舱，以使轿厢呈流线型来减低噪声。我们分析了井道内的噪声和空气动力舱表面的气压。通过这样的分析，我们尽可能地完善了空气动力学舱的外形以减小风的噪声，开在易产生噪声的地方使用了阻尼材料。 除了轿厢人口处外的轿厢壁均是双层构造，具有足够的隔音效果。此外，由于入口处因门壁板的开关门移动而相对密封不够，带来外部的噪声很可能进入轿厢内。据于这种原因，我们修改采用了楔形的扰流器安装在舱体的上下端部，为的是当轿厢运行时，大多数气流朝着轿厢的侧面和背面流动。另外，我们修改丁扰流器并安装在门的下部，为了让气流呈流线型地流经门的人口处，月—在门地槛和井道墙间增宽了间隙以便减小风的噪声。使用样板梯分析这些结果，我们预测：当电梯以l 010m／rain速度运行时，在轿厢四周产生的风的阻力会被减小至与600m／min速度运行的常规电梯的同等水准。 新型滚轮导向 除了空气阻力外，在电梯高速沿着扭曲的或呈波浪状的导轨运行期间，摇晃力也会影响到电梯。我们设计了一套新型滚轮导靴，该导靴带有布置在合适位置上的作用弹簧和具有最佳效果的平衡重块。这种滚轮导向使摇晃力得于隔离，由此带来舒适的乘坐感。这种新型滚 轮导向的优点是(1)来自于导轨的作用力全部由软弹簧所吸收。(2)冲击力由平衡重块来吸收。与常规电梯相比较，轿厢摇晃力的减小率相对于晃动频率而言，在10IIz时为25％，在301tz时为65％。 安全系统——限速器 我们把传统的齿轮型式的限速器变革成一种新型式的限速器——轻质的甩球直接安装在限速器绳轮的内侧，为的是使甩球和绳轮一起旋转来检测离心力。为此，我们制造了一台运转的机械装置，其结构已被简化。随着速度的增加，其离心力变化是较低的。因此能精确的传递速度的变化。由于高速运行时摩擦系数的减小导致夹绳性能的降低。故我们减小了在夹绳动作依次开始时所用到的接触角。轿厢运行刚司长，更需要耐磨的材料。所以，我们制造的材料摩擦面长度增长至以前的170％，这样在高速时的夹绳性能与常规型号同样可靠。 安全钳 我们研发了一套动作速度为1 275m／min、最大容许质量为22．7t的安全钳。最人制动能量为13．7MJ，这约是常规型安全钳的3．1倍。从安全钳开始动作到轿厢完全被制停间的制动距离约是40m。安全钳钳体表面的温度要超过l 000‘C。因此我们研发了一种特别型式的具有优良的耐热和耐磨性能的氮硅化合物陶瓷的安全钳钳体，同样我们在其表面应用了槽沟结构以获得高摩擦系数。另外，随着运行速度的提高，机械性的振动也随之加剧，为此安全钳的主钳体选用了高强度的材料，并通过FEM分析确认其强度。并在我们的测试塔里，进行了多达60次的坠落试验以优化安全钳钳体的外形、调整弹簧力，检验其足够的制停性能和耐磨性。 油压缓冲器 假如使川单个柱塞结构的缓冲器，底坑深度需要17m。因此，我们研发了一种伸缩型的油压缓冲器，它能以多节柱塞形式伸长，且可减小总长度的40％。缓冲器被没计成用来限制极限速度的装置。我们研发的这种装置最大撞击速度为679m／rain、最大容许质量为11．4t。三节伸缩型柱塞可各自伸长，通过内部液压回路以2：2：1的行程倍率相联动。其总长为IOta、单个行程6m的已被实现。通过分析来讦估缓冲效果表明：我们采用了多子L型的通气孔，在高速大质量使用下获得了最佳的缓冲(效果)。另外，还使用了一个像重复伸展的机械装置一样的气压弹簧，为得是使柱塞最小化。 钢丝绳的抑振 高层建筑比一般的建筑具有更低的固有频率。钢丝绳的固有频率因轿厢的上下行运动随着时间而改变。因而，在高层建筑内，电梯钢丝绳可能跟随大楼共振而碰撞一些井道设备。因此，我们用数字化分析了高层建筑因风力作用所引起的电梯钢丝绳的侧向振动。据于这些分析结果，我们采取了安全性测量措施，譬如振动抑制器(为了抗钢丝绳的扭曲而安装了抑制器)和强风时应急操作(根据大楼的摇摆程度采取减低速度或停运的举措)。 就时间与长度的变化而言，当电梯上升时的波形计算(预测)结果。在大楼摇摆和钢丝绳的扭曲之间的关系通过数字计算可获得。另外，在钢丝绳与振动抑制器相碰撞。通过应用计算结果，譬如负载作用于抑制器上和抵御钢丝绳扭曲的抑制器的有效数量来设计抑制器。 结论 我们通过模拟或实验已研发了多种高技术产品。这些技术已应用在该电梯上。如在亚洲国家，高层建筑成为日益增多的公共设施被用来应对人口和工业的高度密化。因为在大都市，电梯是唯一的垂直交通系统。高速度和高提升高度的电梯的需求将日益增多，这是被期望的。我们也期待着新的技术被应用于高层建筑的这些电梯里，并为此作出贡献。东芝公司正准备着利用从台北金融中心大楼世界上最快的电梯研发中所获取的技术来为全世界提供安全、舒适和便利特色的电梯。 　　(摘自：人民网)