电梯钢丝绳断丝原因分析及判断

钢丝绳是影响到电梯安全的重要部件，钢丝绳状况的好坏直接影响到电梯的使用安全，当钢丝绳断丝、断股后对钢丝绳做如下常规检查：断股、断丝的根数及部位。案例（以下以此案例进行说明）新装客梯，钢丝绳有一处断股，断口整齐、光亮，其余各处无断丝，故未采用钢丝绳探伤仪对钢丝绳探伤。用游标卡尺测量钢丝绳公称直径减少量小于7%，钢丝绳表面无明显外部磨损现象。钢丝绳润滑、清洁状况良好，无锈蚀现象。绳头及其组合无异常情况。钢丝绳卧入绳槽情况良好，绳槽表面光滑，经深度卡尺测量钢丝绳卧入槽内深度基本一致。
　　钢丝绳非正常磨损导致断丝、断股现象的可能原因主要有以下几点：
　　1.曳引绳张力偏差过大
　　现场检验人员用钢丝绳测力计测量几根钢丝绳的张力偏差并进行计算，发现5根钢丝绳的张力基本均匀，且与平均值偏差都不大于5%，故排除此原因造成钢丝绳断股。
　　2.曳引机曳引条件设计不合理
　　为保证设计要求的曳引能力，在当量摩擦因数不变的情况下应增加曳引绳与曳引轮的包角。该电梯使用的是无齿轮曳引机，钢丝绳公称直径为10mm，为了提供足够的曳引能力，电梯设计为复绕形式以增大包角，钢丝绳在曳引轮上需要多次正反方向弯折及缠绕，大大影响了钢丝绳的寿命，同时对钢丝绳的强度、韧性、抗弯曲性能等提出了更高的要求。针对本案例，由于电梯为新装客梯，使用时间很短，钢丝绳基本未产生磨损，故由于设计原因造成钢丝绳断股基本可以排除。
　　3.电梯维护保养
　　钢丝绳是电梯的一个重要载重部件，承载着电梯轿厢的全部质量，在电梯维护保养时要特别注意对钢丝绳的维护保养。针对这一案例，钢丝绳基本处于全新状态，未发现断股钢丝绳与其他钢丝绳的外观质量存在明显的差异，因此可以排除由于钢丝绳本身力学性能不达标或维护保养不到位而产生突然断股现象。
　　4.电梯在安装过程中采用不合理的放绳方式，造成钢丝绳发生扭结，导致钢丝绳结构破坏，这也是导致钢丝绳投入使用后很快出现断丝断股的原因。此外，安装时操作工操作不当，对钢丝绳表面造成的机械损伤也是钢丝绳断丝断股的重要诱因。结合断股处钢丝绳的表面状态及其他钢丝绳的磨损情况判定，由于操作工操作不当对钢丝绳表面造成的机械损伤是导致钢丝绳断股的主要原因。但也不排除由于放绳方式不当，致使钢丝绳局部扭结，在多次运行中产生磨损并最终导致钢丝绳断股。
　　5.设计因素及钢丝绳选型
　　为降低永磁同步无齿轮曳引机的生产成本，减小电动机功率及曳引机的体积，达到降低曳引机的销售价格及节约使用成本（节约电能）的目的，各电梯生产厂家通常采用的曳引轮直径为400mm，受绳径比40的限制，其悬挂用钢丝绳的直径最大不得超过10mm，全系列2：1悬挂。曳引轮直径变小后，设计时更多会采用表面硬度更高的曳引轮材质，比如QT700，钢丝绳表层钢丝的强度和硬度必须相应提高才能匹配。国家金属制品质量监督检验中心曾进行过锻打与不锻打电梯钢丝绳疲劳寿命对比试验，在其他技术参数和试验参数相同的条件下，经过锻打的钢丝绳疲劳寿命比不锻打的钢丝绳高93%。
　　现在的主流设计是采用直径400mm的曳引轮和直径10mm的钢丝绳，此时绳径比取极限值40，而过去的设计大多采用50倍以上的绳径比。绳径比极限值的选择必然会使钢丝绳承受更大的弯曲，从而影响钢丝绳的寿命。同时，由于钢丝绳直径变细，对钢丝绳直径的均匀性、绳芯质量、油脂品质、钢丝绳结构选择设计以及捻制质量等提出了更严格的要求，如果按原来的设计提供钢丝绳已经不能满足目前的使用要求。采用更合理的配丝尺寸，采用预变形、股淋油、合绳过程张力控制、在线预张拉等工艺措施，都可以起到提高钢丝绳破断拉力和疲劳寿命的作用。在永磁同步无齿轮曳引机应用的前提下，钢丝绳的制造工艺需要有大幅度的改进与提高才能适应市场的需求。
　　6.安装因素
　　不正确的钢丝绳切割、放绳、安装、维护方式也是造成钢丝绳寿命急剧缩短的另一主要原因。采用2：1方式绕绳的电梯，在安装时需要彻底改进钢丝绳的放绳方式，才能保证钢丝绳放绳、安装时，不扭结、不产生内应力，否则钢丝绳存在内应力，扭结部位会加速磨损，很快出现断丝、断股。比如，用支架将缠绕钢丝绳的工字轮支起，用引绳按绕绳顺序牵引安装的方式，能保证安装质量，避免钢丝绳扭结。有效地提高安装工人素质，进行必要的培训，提高钢丝绳安装质量是当务之急。近些年很多电梯公司采用了无脚手架安装新型电梯，把电梯轿厢本身作为一个起升平台，在底层拼装轿厢，利用提升轿厢的方式嫁接导轨。由于最初并未对钢丝绳张力进行严格调整，张力差过大，加速受力过大的某一根或几根钢丝绳的损坏。建议在完成钢丝绳安装工序后，及时调整钢丝绳张力，保证钢丝绳张力均匀。在日常使用时还应定期采用专用的钢丝绳张力检测装置，检查并调整钢丝绳张力。
　　7.日常维护管理
　　电梯的使用寿命及故障率与电梯的安全管理质量息息相关，使用单位应设置专职或兼职的特种设备安全管理员，加强对电梯的日常管理。设备安全管理员应督促电梯维保单位做好日常维护保养工作，并针对电梯钢丝绳检查以下项目。钢丝绳断丝的根数、部位和损坏最严重的一个捻距内的断丝根数。钢丝绳直径变细情况，除目测外定期用游标卡尺测量绳径和磨损情况。钢丝绳的张力，各绳张力相互差值不应超过5%。钢丝绳的润滑、清洁和锈蚀情况。钢丝绳卧入绳槽的情况。绳头及其组合情况，全长应无其他异常情况，如钢丝绳异常伸长等。检验人员在日常监督检验和定期检验时，一定要特别注意对电梯钢丝绳的检验，及时发现问题，提醒使用单位人员注意，采取相应的整改措施，避免事故的发生。
　　总而言之，电梯设备安全事关重大，一旦发生事故，将给人民群众的生命财产安全带来极大的损害，同时也会给社会造成极大的不利影响。因此，电梯钢丝绳断丝现象必须高度重视，需要从钢丝绳设计及选型、安装、日常维护管理各个方面要严格监管，发现问题，必须及时采取相应的改进措施，避免问题进一步扩大，切实保障电梯安全运行和保护人民群众的生命财产安全。