高层建筑电梯速度的合理选择 - 文章

高层建筑电梯速度的合理选择

作者：谢意龙谢丽蓉

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电梯是高层建筑中不可缺少的垂直交通运输设备，它是高楼层间人物流动的便捷之路，能否满足大楼客货流量的要求，决定着楼内电梯的选择正确与否。因此，应合理选择电梯的规格（包括速度、载重、控制方式等）、台数和调度方式，这是高层建筑电梯的重要课题。本文重点对电梯速度的正确、合理选择进行分析和论证，从而得同合理电梯速度的确定方法。

一座高楼中的电梯，当最大行程H(m)、确定之后，在电梯额定载重标准化条件下，如果电梯额定速度VN（m/s）选得过低，一次运行时间T(s)就会过长，运输能力就会过小。为满足大楼内运输量的要求，必然就要多安装几台电梯，因而电梯井道数目增加，建筑基建费用增加，这是很不经济的方案。如果电梯额定速度选得过高，则长距主升长的一次时间可以缩短，南昌市了运输能力；但在短距离升降时就无法达到额定速度，而是采用较高速电梯的造价很高，所以也是不经济的方案。因此电梯速度合理选择的实质，就是一个技术经济综合比较的结果，同时还要考虑建筑物的规模、性质、特点以及建造者某些特殊要求。

1 电梯额定速度的合理选择

1.1电梯速度选择的原则

电梯速度选择的原则：一是多方案技术经济综合比较，二是单台电梯技术经济比较。第1种方法受多种因素不影响较大，特别是人为因素，所以不易得出统一的简单的表达模式；而第2种方法涉及影响因素较少，易于获得简洁的表达关系式。故本文采用第2种方法，根据《电梯运动的最优参数》一文创立的用无因次参数分析、计算电梯运动参数，将电梯运动各段的运行距离、时间、一次运行时间、最大运行速度、电动机功率、电能消耗以及电动机的发热和温升等实际参数均化为速度系数α的函数，对速度系数最优化而得出α最优值范围。从电梯拖动电动机功率及电耗较小来确定电梯额定速度，称为经济速度，这时α=1.1～1.2，考虑到低、1.05～1.25。从电梯电动机发热是小和运行时间接近最短的观点来确定电梯短距离运行的分速度，这时α=1.5。

1.2电梯合理速度选择的计算依据

由《电梯运动是优参数》一文得出：在给定升降高度H（m）及设定平均加速度a(m/s 2 )的条件下，电梯速度V N （m/s）及一次运行时间T（s）与速度系数α的关系为

V N 2 =（a-1）·（Ha）（1）
T 2 =（a 2 /a-1）·（H/a）（2）

从⑴式可得出电梯标准额定速度的合理适用高度为

H=V 2 N /a·1/a-1 （3）

将⑴、⑵式联立求解，消去H，则得

T=V N /a·a/a-1 （4）

再将⑶、⑷式联立求解，消去α，则

T=V N /a·H/V N （5）

由公式⑶还可得出：在选定电梯额定速度VN和设定平均加速度a条件下，就存在一个电梯适用的最小极限高度。对三角形运行速度曲线，这时α=2，故Hmin=V 2 N /a，对合理运行分速度，α=1.5时，故Hmin=2 V 2 N /a。对合理选择额定速度的最小适用高度，当α=1.25时，则Hmin=4 V 2 N /a。

由公式⑴到⑷可以看出：电梯的合理速度和最有利的运行时间均为速度系数α的函数，因此合理速度的选择，就变成了速度系数的合理确定。对不同额定速度的电梯，合理的速度系数见表1所示。

1.3合理速度选择的图解法

现在我们用图解方法来确定已标准化的电梯速度。当电梯额定速度为定值，加速度亦为常数时，公式⑸就表明一次运行时间T与升降高度H为线性关系，作出电梯标准速度为0.5s、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0、6.0m/s以及8、10、12.5、13.5、15m/s时的直线。

为了确定标准速度的适用高度及对应的一次运行时间，可采用速度系数α的优值范围确定其应用上、下限，利用公式⑵来承担此项任务，故画出α为1.1和1.2两条曲线；为了低速、中速电梯有较好的适用范围，增添了α=1.25和1.5两条曲线。

当高楼电梯最大运行高度为H时，可从图中查出合理速度VN及运行时间T。当H=100m时，查得V N 为3.5m/s或4.0m/s；当H=200m时，查得V N 为5.0m/s或6.0m/s；当H=300m时，V N 为6.0m/s，当H=400m时，V N 为8.0m/s；当H=500m时，V N 为80.m/s或10.0m/s。

2 几座高楼电梯额定速度的分析

目前我国城镇高楼林立，由于建造者的各种情况和特殊要求，通常将电梯速度选择偏低，例如新疆水产供销服务中心楼高难度105m，电梯速度为1.75m/s、1 000kg的4台。而新疆海得酒店，高也是100多m，电梯速度为3.5m/s；在《交流调速电梯原理、设计及安装维修》一书，楼高99.95m、30层、电梯速度选择为5m/s。以上3例说明：电梯升降高度均在100m左右，而选择电梯速度却相差较大，究竟应选哪种速度才是合理的、经济的？

再如日本三菱电梯的速度，已得到吉尼斯世界大全确认的电梯速度为12.5m/s(750m/min)，升降高度为267m，主机功率为120kw，载重量为1 600kg；日本日立电梯在发展13.5m/s(810m/min)的电梯速度，低极限行程为300m，高极限行程为500m，其运行时间分别为40s和55s，载重为1 600～2 000kg（乘人为24～30人）；最近报导日本东芝电梯速度最高为16.67m/s(1 000m/min)；芬兰通力电梯速度最高为17m/s(1 020m/min)等发展这种超高速电梯，是为了夺取电梯速度的世界之最呢？还是为了实际应用呢？需要作探计和评论。当然超过10m/s速度的电梯制造难度技术和控制技术已走在世界的最前列。

在第1章中介绍了电梯速度合理选择的计算方法，又给出了电梯速度合理选择的图解法，于是对上述高楼选用的电梯速度就有了分析、评论的可靠依据，评论结果如表2所示。

3 几点结论

⑴电梯速度的合理选择一般可计算，对低速电梯可降低到0.2H，对高速、超高速电梯可提高到0.5H；亦可按图直接查出。

⑵由公式⑸或查图可以得出：在V N 为常数时，T与H成线性关系。当VN较低时，dT/dH大，提高运行速度，缩短运行时间的效果显著；当V N 较高时，dT/DH小，再提高运行速度，对缩短运行时间效果甚微。例如对300～400m的高楼，电梯速度由12.5m/s，提高到13.5m/s缩短运行时间小于1～2s，显然没有必要。一般情况应选电梯速度为8.0m/s，如提高到10.m/s速度，能缩短运行时间6～10s，但速度系数α将大于1.25。如提高到12.5m/s或13.5m/s，速度系数已超过1.5，显然是不经济的，不合理的。

⑶电梯不同额定速度的合理适用高度及运行时间，见表3。

注：1）1.5～2.0m/s两种速度，可用1.75m/s来替代。
2）表中a=1.0m/s 2 。如a≠1m/s 2 时，表中H应为Ha，T应为H/a。

⑷从图1中不同额定速度的dT/dH斜率来考察，对3.0m/s速度以下的电梯，如扩大使用高度，则一次运行时间将增加较多，因此运行效率降低，应引起电梯选型设计者的足够重视。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/27/2005)


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