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摘要：为了满足建筑市场的需求,自从九十年代以来,世界著名跨国电梯公司等纷纷研制无机房电梯, 无机房电梯是在建筑市场激烈的成本竞争和电梯行业迅速的技术进步前提下问世的,它是电梯技术的一次意义深远的多方面变革.目前无机房电梯采用的一些关键技术,将会推广应用到其他电梯产品上,进而带动整个电梯行业的技术进步. 下面根据目前国内外无机房电梯的发展动态和我们自己的开发体会,对无机房电梯的关键技术进行初步探讨. 关键词：无机房电梯 关键技术 电梯井道布置
1. 井道布置 无机房电梯的首要难题是在不设机房的条件下,如何将轿厢、对重、驱动主机、控制柜、限速器等关键部件布置在一般电梯井道内。解决无机房井道布置这个难题的主要途径是巧妙利用井道空间、研制特殊电梯部件和开发新型驱动方式。 1.1巧妙利用井道空间。可以用做无机房曳引驱动电梯布置驱动主机和控制柜的井道部位有：A)井道顶层空间。这一方案是采用专门设计制造的扁形盘式驱动主机使其能安放在井道顶层轿厢和井道壁之间，而把控制柜与顶层层门装成一体。其主要优点是驱动主机和限速器与有机房电梯受力工况相同以及控制柜调试维修方便。其主要缺点是电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度受驱动主机外形尺制约和紧急盘车操作复杂困难。 B）井道底坑空间。这一方案是将驱动主机安放在底坑内，而把控制柜挂在靠近底坑的轿厢和井道壁之间。其最大优点是增加电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度不受驱动主机外形尺寸限制和紧急盘车操作方便容易。其主要缺点是由于驱动主机和限速器受力工况与普通电梯不同，因此必须进行改进设计。 C）井道侧壁开孔空间。这一方案是将驱动主机和控制安放在顶层井道侧壁预留开孔之内。其最大优点是可以增加电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度和能够选配普通电梯使用的驱动主机和限速器，而且安装维修和紧急盘车操作也较方便。其主要缺点是需要适当增加顶层预留开孔井道侧壁的厚度和在井道壁开孔外侧装设检修门。 1.2研制特殊电梯部件。无机房电梯取消机房后，为了满足不同井道布置的需要，已经投入使用的主要特殊电梯部件有：A） 结构紧凑并可满足不同工况的新型驱动主机；B） 具有较高灵活性、方便性和可靠性的控制柜； C） 构造简单且能减小宽度和高度外形尺寸的连体轿厢轿架；D） 为了减小井道顶层高度而可以进行伸缩安装的轿顶护栏； E） 符合GB7588规定和可以设在井道不同位置的新型限速器；F） 能够装在轿架梁上端或下端的单提位安全钳系统； G） 既符合GB7588缓冲行程的规定又具有最小安装尺寸的新型缓冲器； H） 简单方便和安全可靠的紧急操作装置。
2. 顶层高 无机房电梯取消高于建筑物顶层的专用机房后，如何减小井道顶层高度是第二个难题。这是因为当井道顶层超过建筑物主体高度时，将使不设机房变得几乎没有意义。 2.1轿厢 。GB75885.7.1.1规定“轿顶最高面积的水平面，与位于轿顶投影部分的井道顶最低部件的水平面之间的自由垂直距离应不小于1.0+0.035V2（m）。”和8.1.1规定“轿厢内部净高度不得小于2m。"，因此在符合上述规定的前提下通过压缩轿厢高度来减小井道顶层高度的唯一途径就是选取最小轿厢内部净高度和尽量减小吊顶所占轿厢高度空间。 2.2轿顶护栏。GB75885.7.1.1C）规定“井道顶的最低部件与固定在轿厢顶上的设备的最高部件之间的自由距离，应不小于0.3+0.035V2（m）。”，当轿厢顶部装有安全护栏时，绝大多数情况下轿顶护栏将是轿厢顶上的最高部件和成为决定顶层高度的关键因素。由于设置轿顶护栏的目的是为了安装或检修电梯时防止操作人员坠入井道，而电梯正常运行时轿顶不允许站人，因此可把轿顶护栏设计成插接式，当进行安装检修操作时把活动部分提高到安全高度并销接，而在开始正常运行前再将活动部分退回到较低位置。 2.3井道顶最低部件。 GB75885.7.1.1B）和C）规定说明井道顶层高度与井道顶最低部件有关。井道部件通常是指安装检修吊钩、悬挂装置承重梁和钢丝绳固定装置等，为了减小井道顶层高度，应当把井道顶部件安放在井道顶层轿厢与井道壁之间。 2.4极限开关。GB758810.5.1规定“电梯应设有极限开关，并应设置在尽可能接近端站时起作用而无误动作危险的位置上，极限开关应在轿厢或对重接触缓冲器之间起作用，并在缓冲器被压缩期间保持其动作状态。”，而GB75885.7.1.1又规定确定曳引驱动电梯顶部间距的前提是当对重完全压在它的缓冲器上，因此极限开关的安装位置与轿厢在顶层时对重与缓冲器的安装距离有关，所以应该在条件允许情况下减小顶层极限开关起作用的安装距离，以便减小轿厢位于顶层时对重与缓冲器的安装距离，最终达到减小井道顶层高度的目的。 3. 连体轿厢轿架 由于把轿厢轿架做成一体，不仅能够压缩外部尺寸，而且可以简化轿厢轿架的结构，所以连体轿厢轿架是无机房电梯应该采用的一项先进技术。 1）立梁嵌接轿壁。为了压缩轿架的外部尺寸，便于无机房电梯的井道布置；把轿架立梁与轿厢轿壁嵌接的设计优点有三：其一可使轿架导轨方向尺寸减小100mm以上；其二立梁与轿壁嵌接后刚度互补和强度提高；其三型钢立梁的槽形空间可以安放轿厢操纵盘和开设轿厢自然通风孔。 2）上梁拼成轿顶。 连体轿厢轿架把型钢上梁与几块成型钢板组成拼装轿顶的好处如下：一是可以减小轿厢轿架的高度尺寸；二是上梁与轿顶拼成一体后刚度互补和结构简化；二是型钢上梁的槽形空间可以安放轴流风机和用作线槽进行布线。
4. 通风照明
无机房电梯不设机房后如何处理井道通风、机房通风和机房照明是容易忽略的问题。1）井道通风。GB75885.2.3规定“在井道顶部应设置通风孔，其面积不得小于井道水平断面面积的1％。通风孔可直接通向室外，或经机房或滑轮间通向室外。”，有机房电梯的井道顶部通常设有电缆导线、曳引钢丝绳、限速器绳等开口，其总合面积一般可达到1％井道断面面积的通风要求，因此无需开设专用通风孔。2）机房通风。GB75886.3.5规定“机房必须通风，以保护电动机、设备以及电缆等，使它们尽可能地不受灰尘、有害气体和潮气的损害。因此只要设计中考虑了井道通风。即可满足GB7588對机房提出的通风和温度要求。3）机房照明。GB75886.3.6规定“机房应设有固定式电气照明，地板表面上的照度应不小于200LX。在机房内靠近入口的适当高度处应设有一个开关，以便进入时能控制机房照明。机房内应设置一个或多个电源插座。”的主要目的是为电梯在机房内进行安装、调试、维修和紧急盘车操作提供足够的照明。
5. 主要参数
由于无机房电梯不设机房，所以额定载重量、额定速度和最大提升高度三个主要参数受到了井道布置的制约。 1）额定载重量。曳引驱动无机房电梯的关键技术之一是如何压缩驱动主机的外形尺寸，以便解决井道布置的困难。曳引转矩是决定驱动主机尺寸的主要因素之一，而它直接与载重量和曳引轮直径有关。2）额定速度。无机房电梯额定速度的大小是决定驱动主机外形尺寸的另一个重要因素。提高电梯运行的额定速度必然加大电动机和减速器的驱动功率，将导致驱动主机外形尺寸的增大，同样会带来井道布置的困难。3）最大提升高度。制约无机房电梯井道布置的另一个主要参数是最大提升高度。它的影响主要反映在二个方面：一个方面是增加电梯提升高度会加大轿厢悬钢丝绳、随行电缆和平衡补偿链的重量，故使曳引转矩随之增加，最终导致驱动主机外形尺寸加大和井道布置困难；另一个方面是无机房电梯的驱动主机、悬挂绳头、返绳滑轮、限速器等部件常常安装在与井道内壁固接的轿厢导轨、对重导轨或承重梁上，因此增加电梯提升高度，也会加大导轨、承重梁和井道内壁的支承力。综上所述，额定载重量、额定速度和最大提升高度既是限制无机房电梯使用的约束条件，也是促进电梯技术的发展动力。
参考文献：
1.《电子产品世界》2006年第01S期
2.宗群，宋鼎，王朝阳《电梯远程监控系统的研制》期刊论文 –仪器仪表学报2002（06）
3.《电梯工业》2003年 第2期
1. 井道布置 无机房电梯的首要难题是在不设机房的条件下,如何将轿厢、对重、驱动主机、控制柜、限速器等关键部件布置在一般电梯井道内。解决无机房井道布置这个难题的主要途径是巧妙利用井道空间、研制特殊电梯部件和开发新型驱动方式。 1.1巧妙利用井道空间。可以用做无机房曳引驱动电梯布置驱动主机和控制柜的井道部位有：A)井道顶层空间。这一方案是采用专门设计制造的扁形盘式驱动主机使其能安放在井道顶层轿厢和井道壁之间，而把控制柜与顶层层门装成一体。其主要优点是驱动主机和限速器与有机房电梯受力工况相同以及控制柜调试维修方便。其主要缺点是电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度受驱动主机外形尺制约和紧急盘车操作复杂困难。 B）井道底坑空间。这一方案是将驱动主机安放在底坑内，而把控制柜挂在靠近底坑的轿厢和井道壁之间。其最大优点是增加电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度不受驱动主机外形尺寸限制和紧急盘车操作方便容易。其主要缺点是由于驱动主机和限速器受力工况与普通电梯不同，因此必须进行改进设计。 C）井道侧壁开孔空间。这一方案是将驱动主机和控制安放在顶层井道侧壁预留开孔之内。其最大优点是可以增加电梯额定载重量、额定速度和最大提升高度和能够选配普通电梯使用的驱动主机和限速器，而且安装维修和紧急盘车操作也较方便。其主要缺点是需要适当增加顶层预留开孔井道侧壁的厚度和在井道壁开孔外侧装设检修门。 1.2研制特殊电梯部件。无机房电梯取消机房后，为了满足不同井道布置的需要，已经投入使用的主要特殊电梯部件有：A） 结构紧凑并可满足不同工况的新型驱动主机；B） 具有较高灵活性、方便性和可靠性的控制柜； C） 构造简单且能减小宽度和高度外形尺寸的连体轿厢轿架；D） 为了减小井道顶层高度而可以进行伸缩安装的轿顶护栏； E） 符合GB7588规定和可以设在井道不同位置的新型限速器；F） 能够装在轿架梁上端或下端的单提位安全钳系统； G） 既符合GB7588缓冲行程的规定又具有最小安装尺寸的新型缓冲器； H） 简单方便和安全可靠的紧急操作装置。
2. 顶层高 无机房电梯取消高于建筑物顶层的专用机房后，如何减小井道顶层高度是第二个难题。这是因为当井道顶层超过建筑物主体高度时，将使不设机房变得几乎没有意义。 2.1轿厢 。GB75885.7.1.1规定“轿顶最高面积的水平面，与位于轿顶投影部分的井道顶最低部件的水平面之间的自由垂直距离应不小于1.0+0.035V2（m）。”和8.1.1规定“轿厢内部净高度不得小于2m。"，因此在符合上述规定的前提下通过压缩轿厢高度来减小井道顶层高度的唯一途径就是选取最小轿厢内部净高度和尽量减小吊顶所占轿厢高度空间。 2.2轿顶护栏。GB75885.7.1.1C）规定“井道顶的最低部件与固定在轿厢顶上的设备的最高部件之间的自由距离，应不小于0.3+0.035V2（m）。”，当轿厢顶部装有安全护栏时，绝大多数情况下轿顶护栏将是轿厢顶上的最高部件和成为决定顶层高度的关键因素。由于设置轿顶护栏的目的是为了安装或检修电梯时防止操作人员坠入井道，而电梯正常运行时轿顶不允许站人，因此可把轿顶护栏设计成插接式，当进行安装检修操作时把活动部分提高到安全高度并销接，而在开始正常运行前再将活动部分退回到较低位置。 2.3井道顶最低部件。 GB75885.7.1.1B）和C）规定说明井道顶层高度与井道顶最低部件有关。井道部件通常是指安装检修吊钩、悬挂装置承重梁和钢丝绳固定装置等，为了减小井道顶层高度，应当把井道顶部件安放在井道顶层轿厢与井道壁之间。 2.4极限开关。GB758810.5.1规定“电梯应设有极限开关，并应设置在尽可能接近端站时起作用而无误动作危险的位置上，极限开关应在轿厢或对重接触缓冲器之间起作用，并在缓冲器被压缩期间保持其动作状态。”，而GB75885.7.1.1又规定确定曳引驱动电梯顶部间距的前提是当对重完全压在它的缓冲器上，因此极限开关的安装位置与轿厢在顶层时对重与缓冲器的安装距离有关，所以应该在条件允许情况下减小顶层极限开关起作用的安装距离，以便减小轿厢位于顶层时对重与缓冲器的安装距离，最终达到减小井道顶层高度的目的。 3. 连体轿厢轿架 由于把轿厢轿架做成一体，不仅能够压缩外部尺寸，而且可以简化轿厢轿架的结构，所以连体轿厢轿架是无机房电梯应该采用的一项先进技术。 1）立梁嵌接轿壁。为了压缩轿架的外部尺寸，便于无机房电梯的井道布置；把轿架立梁与轿厢轿壁嵌接的设计优点有三：其一可使轿架导轨方向尺寸减小100mm以上；其二立梁与轿壁嵌接后刚度互补和强度提高；其三型钢立梁的槽形空间可以安放轿厢操纵盘和开设轿厢自然通风孔。 2）上梁拼成轿顶。 连体轿厢轿架把型钢上梁与几块成型钢板组成拼装轿顶的好处如下：一是可以减小轿厢轿架的高度尺寸；二是上梁与轿顶拼成一体后刚度互补和结构简化；二是型钢上梁的槽形空间可以安放轴流风机和用作线槽进行布线。
4. 通风照明
无机房电梯不设机房后如何处理井道通风、机房通风和机房照明是容易忽略的问题。1）井道通风。GB75885.2.3规定“在井道顶部应设置通风孔，其面积不得小于井道水平断面面积的1％。通风孔可直接通向室外，或经机房或滑轮间通向室外。”，有机房电梯的井道顶部通常设有电缆导线、曳引钢丝绳、限速器绳等开口，其总合面积一般可达到1％井道断面面积的通风要求，因此无需开设专用通风孔。2）机房通风。GB75886.3.5规定“机房必须通风，以保护电动机、设备以及电缆等，使它们尽可能地不受灰尘、有害气体和潮气的损害。因此只要设计中考虑了井道通风。即可满足GB7588對机房提出的通风和温度要求。3）机房照明。GB75886.3.6规定“机房应设有固定式电气照明，地板表面上的照度应不小于200LX。在机房内靠近入口的适当高度处应设有一个开关，以便进入时能控制机房照明。机房内应设置一个或多个电源插座。”的主要目的是为电梯在机房内进行安装、调试、维修和紧急盘车操作提供足够的照明。
5. 主要参数
由于无机房电梯不设机房，所以额定载重量、额定速度和最大提升高度三个主要参数受到了井道布置的制约。 1）额定载重量。曳引驱动无机房电梯的关键技术之一是如何压缩驱动主机的外形尺寸，以便解决井道布置的困难。曳引转矩是决定驱动主机尺寸的主要因素之一，而它直接与载重量和曳引轮直径有关。2）额定速度。无机房电梯额定速度的大小是决定驱动主机外形尺寸的另一个重要因素。提高电梯运行的额定速度必然加大电动机和减速器的驱动功率，将导致驱动主机外形尺寸的增大，同样会带来井道布置的困难。3）最大提升高度。制约无机房电梯井道布置的另一个主要参数是最大提升高度。它的影响主要反映在二个方面：一个方面是增加电梯提升高度会加大轿厢悬钢丝绳、随行电缆和平衡补偿链的重量，故使曳引转矩随之增加，最终导致驱动主机外形尺寸加大和井道布置困难；另一个方面是无机房电梯的驱动主机、悬挂绳头、返绳滑轮、限速器等部件常常安装在与井道内壁固接的轿厢导轨、对重导轨或承重梁上，因此增加电梯提升高度，也会加大导轨、承重梁和井道内壁的支承力。综上所述，额定载重量、额定速度和最大提升高度既是限制无机房电梯使用的约束条件，也是促进电梯技术的发展动力。
参考文献：
1.《电子产品世界》2006年第01S期
2.宗群，宋鼎，王朝阳《电梯远程监控系统的研制》期刊论文 –仪器仪表学报2002（06）
3.《电梯工业》2003年 第2期