中国船舶重工集团公司第七一三研究所郑州450015
摘要：塔筒升降机安装于风机塔筒内，在塔基与各平台之间输送人员或设备，为风机机组维修提供了极大便利。塔筒升降机运行由爬升式提升机沿工作钢丝绳运动实现，安全锁平时不工作，在工作钢丝绳断裂或塔筒升降机超速运行时，安全锁锁紧安全钢丝绳，防止轿厢坠落，对人员或设备进行安全保护。主要对塔筒升降机断绳冲击力进行分析，对降低断绳冲击力的影响因素进行剖析，提出相应的改进措施，确保在极端情况下塔筒升降机的安全性。
关键词：风机；塔筒升降机；断绳冲击力。
1概述
风机塔筒升降机是一种升降式输送装置，安装于风机塔筒内，以爬梯等为导向，用于向塔筒各层平台或塔基输送人员和设备。它主要由轿厢、提升机、安全锁、控制系统和辅助装置等组成，如图1所示。
提升机是塔筒升降机的动力源，采用电动爬升式结构，由电磁制动电机、离心限速装置、两级减速机构及钢丝绳输绳机构组成。电磁制动三相异步电机驱动，经蜗轮蜗杆，再经一对齿轮减速后，“”型输绳机构带动钢丝绳，使提升机实现上升或下降运动。在断电情况下，提升机电机的电磁制动装置自动吸合，产生制动力矩，使轿厢停止运动。
安全锁是塔筒升降机的安全保护装置，是塔筒升降机在极端情况下最后的安全防线。塔筒升降机多采用离心式安全锁，当工作钢丝绳断裂或提升机超速运行时，安全锁将轿厢锁定在安全钢丝绳上，确保轿厢不会坠落或超速下行。在安全钢丝绳与锁芯相对速度低于标定锁绳速度时，安全钢锁不工作；在安全钢丝绳与锁芯相对速度大于标定锁绳速度时，安全锁离心机构会触发锁绳机构动作，绳夹合拢，将塔筒升降机锁定在安全钢丝绳上。
2安全性要求
塔筒升降机产品进入我国风电市场已有约十年时间，但业内对其产品属性的认识一直比较混乱，至今没有令人信服的属性界定，也没有制定相应的设计和测试标准。国内生产厂商在产品设计和测试上，主要参照其他类似设备的国内外标准，其中国内标准为《GB19155高处作业吊篮》，国际标准为《BSEN1808:1999Safetyrequirementsonsuspendedaccessequipment-Designcalculations,stabilitycriteria,constructions-Tests》。
塔筒升降机所使用离心式安全锁相关参数是区别产品优劣的关键点，主要包括：锁绳速度、自由坠落锁绳距离、允许冲击力F。
GB19155规定：安全锁自由坠落锁绳距离≤200mm；锁绳速度≤30m/s；冲击载荷系数为2~3。EN1808规定：安全锁自由坠落锁绳距离＜500mm；锁绳速度≤30m/s；冲击载荷系数小于或等于3；。
由中国船舶重工集团公司第七一三研究所自主研制的TS-240/9-1型塔筒升降机主要参数如下：
1）额定速度：9m/min；
2）额定载重：240kg（允乘2人）；
3）设备自重：320kg。
使用的安全锁主要参数为：
1）允许冲击力：20kN；
2）坠落锁绳距离：≤200mm；
3）锁绳速度：22m/min。
3断绳冲击力的测试
工作钢丝绳发生断绳时，轿厢以重力加速度g匀加速下降，速度达到安全锁锁绳速度时，开始锁绳，锁芯与安全钢丝绳之间产生反向加速度a，迫使轿厢减速直至停止。在工作钢丝绳断绳时，通过测量安全钢丝绳拉力值，间接获得安全锁承受的冲击力。在安全钢丝绳悬吊点和安全锁之间安装应变式拉压力传感器，通过应变采集系统，测量钢丝绳拉力值，如图2所示。
试验条件：
1）应变式拉压力传感器BLR-1（0~10KN，），1个；
2）应变采集系统M3NTEGRA3（德国B+S），1台；
3）砝码（25kg），20块；
4）塔筒升降机（TS-240/9-1型，自重320kg），1台；
5）断绳试验台架（5m），1个。
在试验台架上通过模拟塔筒升降机工作钢丝绳断裂，测得安全钢丝绳拉力值见图3。
减重后，断绳时，安全锁承受的最大冲击力为24.87kN，也大于安全锁的允许冲击力20kN。
通过减重前后断绳冲击力测试结果对比，设备减重对降低断绳冲击力效果不明显。从塔筒升降机安全性设计考虑，推荐使用允许冲击力30kN安全锁。
5结论
通过模拟断绳，对安全锁承受断绳冲击力进行测试，对降低冲击力影响因素进行分析，对优化设计后效果进行了测试验证，结果表明相关标准所规定的载荷系数与实际情况存在不相符，基于塔筒升降机在极端情况下的安全性设计考虑，推荐采用30kN安全锁。
参考文献
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[2]王廷峰.风电塔筒升降机安全性能分析[J].安全技术，2011（07）：13-15.
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