Thang máy kéo được áp dụng rộng rãi cho vận chuyển dọc trong các tòa nhà tầng trung cao, tận dụng các hệ thống chống trọng lượng dây thừng và cơ chế điều khiển bánh răng / không bánh răng để cung cấp tốc độ cao và khả năng tải trọng. Tuy nhiên, sự phức tạp của thiết kế, đặc điểm hoạt động và tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp (ASME A17.1 / CSA B44, EN 81-20, ISO 22559) giới thiệu những bất lợi vốn có phải được đánh giá so với các yêu cầu ứng dụng - đặc biệt khi so sánh với thang máy thủy lực hoặc các lựa chọn thay thế không có phòng máy (MRL). Bài viết này phân tích một cách có hệ thống những nhược điểm kỹ thuật, kinh tế và hoạt động của thang máy kéo, tích hợp dữ liệu công nghiệp và các nguyên tắc kỹ thuật để cung cấp một tài liệu tham khảo chuyên nghiệp cho các nhà thiết kế tòa nhà, quản lý cơ sở và nhóm mua sắm.

 

Thang máy kéophải chịu chi phí đầu tiên cao hơn đáng kể so với thang máy thủy lực, do sự phức tạp của hệ thống và yêu cầu thành phần:

Thiết bị & Chi phí kỹ thuật: Thang máy kéo không bánh răng (được sử dụng cho các ứng dụng tốc độ cao ≥2,5 m / s) yêu cầu sản xuất chính xác, dây thép kéo cao (xây dựng sợi 6 × 19 hoặc 6 × 37) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh viễn (PMSM) - chi phí cao hơn 30-50% so với các hệ thống thủy lực có công suất tải tương đương (300-1000 kg). Các mô hình kéo bánh răng (≤1,75 m / s) có giá cả phải chăng hơn nhưng vẫn đắt hơn 15-20% so với các lựa chọn thủy lực.

Phòng máy và sửa đổi cấu trúc: Thang máy kéo truyền thống yêu cầu một phòng máy chuyên dụng (MR) trên thang máy, với kích thước tối thiểu 3,0 × 4,0 × 2,5 m (L × W × H) để chứa động cơ, hộp số và bảng điều khiển. Điều này thêm 10-15% vào chi phí xây dựng tòa nhà, vì MR yêu cầu sàn gia cố (khả năng tải ≥5 kN / m2) và hệ thống thông gió (theo EN 81-20).

Yêu cầu đường nâng: Thang máy kéo cần đường nâng sâu hơn (1,5-2,0 × chiều sâu cabin) để chứa trọng lượng phản đối (thường là 40-60% tải trọng định mức) và đường ray hướng dẫn, làm tăng sự phức tạp kỹ thuật cấu trúc cho việc trang bị lại tòa nhà hiện có.

 

Các hệ thống cơ học phức tạp của thang máy kéo đòi hỏi bảo trì nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và độ tin cậy, dẫn đến chi phí hoạt động dài hạn cao hơn:

- Tần số bảo trì và phạm vi: Theo yêu cầu của ASME A17.1, thang máy kéo yêu cầu kiểm tra hàng tháng (căng thẳng dây, chức năng phanh), bôi trơn hàng quý (hộp số, đường ray hướng dẫn) và thử nghiệm tải giảm hàng năm (125% công suất định mức). Các mô hình không bánh răng tốc độ cao cần phân tích kéo và mòn dây hai năm - dẫn đến các chuyến thăm bảo trì nhiều hơn 2-3 lần so với thang máy thủy lực.

Chi phí thay thế thành phần: Các thành phần quan trọng có tuổi thọ ngắn hơn: dây thép (5-8 năm), dây kéo (8-12 năm) và hộp số (10-15 năm) - chi phí thay thế cho các bộ phận này có thể vượt quá 10.000 đô la mỗi thang máy. Ngược lại, thang máy thủy lực có ít bộ phận di chuyển hơn (ví dụ, xi lanh thủy lực kéo dài 15-20 năm) và chi phí thay thế thấp hơn.

Yêu cầu lao động chuyên môn: Bảo trì đòi hỏi các kỹ sư được chứng nhận được đào tạo về năng động hệ thống kéo (ví dụ: hiệu chuẩn căng thẳng dây, lập trình VFD), dẫn đến chi phí lao động cao hơn (cao hơn 30-40% so với bảo trì thang máy thủy lực).

 

Thang máy kéo áp đặt các yêu cầu không gian đáng kể hạn chế khả năng áp dụng của chúng trong các tòa nhà hạn chế không gian:

Phụ thuộc vào phòng máy: Các mô hình truyền thống đòi hỏi một MR chuyên dụng, tiêu thụ không gian sàn nhà có giá trị - đặc biệt là vấn đề trong các tòa nhà cao tầng đô thị hoặc lịch sử nơi tối đa hóa diện tích có thể sử dụng là rất quan trọng. Trong khi thang máy kéo MRL loại bỏ MR, chúng vẫn yêu cầu tăng chiều rộng thang máy (rộng hơn thang máy thủy lực 10-15%) để chứa máy móc tích hợp.

- Giới hạn chiều cao thang máy: Thang máy kéo không bánh răng yêu cầu khoảng cách trên cao tối thiểu (≥4,5 m) và chiều sâu hố (≥1,8 m) để đảm bảo chuyển động phản trọng an toàn, làm cho chúng không phù hợp cho các tòa nhà có chiều cao trần thấp hoặc tầng hầm nông. Thang máy thủy lực, để so sánh, chỉ cần khoảng cách trên cao 2,5 m và chiều sâu hố 1,0 m.

Không gian chống trọng lượng: Lắp ráp chống trọng lượng chiếm 30-40% diện tích cắt chéo thang máy, làm giảm sự linh hoạt trong thiết kế cabin (ví dụ: cabin kính toàn cảnh) và hạn chế việc chia sẻ thang máy với các hệ thống khác (ví dụ: cầu thang, ống dẫn).

 

Trong khi thang máy kéo hiệu quả năng lượng trong hoạt động trạng thái ổn định, hiệu suất năng động của chúng giới thiệu những nhược điểm liên quan đến năng lượng:

Động cơ kéo đòi hỏi dòng điện xâm nhập đáng kể (3-5 × dòng điện định mức) trong quá trình tăng tốc, căng thẳng các hệ thống điện xây dựng - đặc biệt là cho các mô hình tốc độ cao (≥ 3 m / s) với động cơ 15-20 kW. Điều này có thể đòi hỏi phải nâng cấp các bộ biến áp xây dựng và bộ ngắt mạch.

Giới hạn phanh tái tạo: Trong khi thang máy kéo hiện đại có ổ đẩy tái tạo phục hồi 20-30% năng lượng trong khi xuống, công nghệ này ít hiệu quả hơn trong các kịch bản giao thông thấp (ví dụ: các tòa nhà dân cư) nơi thang máy dành hầu hết thời gian của nó không hoạt động hoặc tăng tốc. Thang máy thủy lực, mặc dù hiệu quả tổng thể thấp hơn, có tiêu thụ năng lượng nhất quán hơn mà không có tải khởi động cao.

Thiếu hiệu quả mô hình cũ: Thang máy kéo được lắp đặt trước năm 2010 thường sử dụng động cơ cảm ứng lớp IE2 (hiệu quả ≤85%) và thiếu hệ thống tái tạo, tiêu thụ năng lượng cao hơn 40-50% so với thang máy thủy lực hiện đại hoặc các mô hình kéo MRL với PMSM lớp IE4.

 

Thang máy kéo tạo ra tiếng ồn và rung nhiều hơn các lựa chọn thủy lực, đặt ra thách thức trong môi trường nhạy cảm với tiếng ồn:

Tiếng ồn hoạt động: Tương tác kéo dây kéo, hoạt động hộp số (trong các mô hình bánh răng) và quạt làm mát động cơ tạo ra mức độ tiếng ồn 75-85 dB trong phòng máy và 55-65 dB trong cabin thang máy - vượt quá ngưỡng 45-50 dB cho các tòa nhà dân cư (theo hướng dẫn của WHO). Thang máy thủy lực thường hoạt động ở mức 40-50 dB trong cabin.

- Động cấu trúc: Thang máy kéo tốc độ cao (≥2,5 m / s) tạo ra rung dọc (0,1-0,3 g) do dao động căng thẳng dây thừng và ma sát đường sắt hướng dẫn. Những rung động này có thể lan truyền qua các cấu trúc xây dựng, gây khó chịu trong các phòng liền kề hoặc làm hỏng thiết bị nhạy cảm (ví dụ: thiết bị y tế, dụng cụ phòng thí nghiệm).

Chi phí giảm tiếng ồn: Giảm tiếng ồn và rung động đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật bổ sung (ví dụ: phòng máy cách âm, đường ray hướng dẫn giảm rung động, lắp đặt cách nhiệt cao su), thêm 5-10% vào chi phí lắp đặt.

 

Thang máy kéo không hiệu quả về mặt kinh tế và hoạt động cho các ứng dụng tầng thấp (≤4 tầng):

Sự mất cân bằng chi phí-lợi ích: Chi phí lắp đặt và bảo trì cao của thang máy kéo không được biện minh cho các tòa nhà tầng thấp, nơi thang máy thủy lực hoặc thang máy cầu thang cung cấp chức năng tương tự với tổng chi phí vòng đời thấp hơn 30-40%.

Tốc độ và công suất quá mức: Tốc độ cao của thang máy kéo (≥1 m / s) và công suất tải (≥630 kg) là không cần thiết cho việc sử dụng tầm cao thấp, dẫn đến việc sử dụng kém và tiêu thụ năng lượng cao hơn mỗi chuyến đi.

- Tính khả thi lắp đặt: Chiều sâu thang máy cần thiết, chiều sâu hố và thang máy trên cao thường khó khăn để chứa đựng trong các tòa nhà tầng thấp hiện có, đòi hỏi việc trang bị lại rộng rãi và tốn kém hơn thang máy thủy lực.

 

Trong khi thang máy kéo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt, sự phức tạp cơ học của chúng giới thiệu các yếu tố nguy cơ độc đáo:

Tiềm năng thất bại dây: Mặc dù các yếu tố an toàn là 5: 1 (ISO 4309), dây thép có thể bị mệt mỏi, ăn mòn hoặc mài mòn theo thời gian - đòi hỏi kiểm tra cẩn thận để ngăn chặn thất bại thảm họa. Thang máy thủy lực, với ít bộ phận di chuyển hơn, có nguy cơ thấp hơn của sự cố đột ngột của hệ thống.

- Nguy cơ chống trọng lượng: Lắp ráp chống trọng lượng gây ra nguy cơ thiệt hại cấu trúc nếu nó va chạm với các bức tường đường nâng do sự sai sắt hướng dẫn hoặc hỏng phanh. Rủi ro này không có trong thang máy thủy lực, sử dụng hệ thống điều khiển piston mà không có cân đối.

- Thách thức sơ tán khẩn cấp: Trong trường hợp cắt điện, thang máy kéo dựa vào pin dự phòng để di chuyển đến tầng gần nhất - tuy nhiên, trọng lượng chống có thể làm cho việc sơ tán thủ công (cho hành khách bị mắc kẹt) phức tạp hơn so với thang máy thủy lực, có thể được hạ bằng tay thông qua van giải phóng.