Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự
TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
Thang máy là phương tiện vận chuyển người và vật dùng phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong các khu chung cư, nhà hàng, khách sạn và trung tâm thương mại Với tần suất hoạt động cao, thang máy không thua kém bất kỳ phương tiện giao thông nào về mức độ phổ biến và mức độ sử dụng hàng ngày.
Ngày nay, thang máy và máy nâng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim và công nghiệp nhẹ Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa, sản phẩm và đưa nhân công tới nơi làm việc với tốc độ cao, giúp nâng cao năng suất và thay thế sức lao động thủ công Do đó, thang máy và máy nâng trở thành thiết bị thiết yếu trong nền kinh tế hiện đại, góp phần tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả công việc.
Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy là thiết bị phổ biến được lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, khách sạn, siêu thị, công sở và bệnh viện Hệ thống thang máy góp phần tiết kiệm thời gian và công sức của người sử dụng, nâng cao hiệu quả trong sinh hoạt hàng ngày.
Thang máy không chỉ có ý nghĩa vận chuyển mà còn góp phần nâng cao vẻ đẹp và tiện nghi của công trình Các quốc gia trên thế giới quy định rằng các tòa nhà cao trên 6 tầng phải được trang bị thang máy để đảm bảo thuận tiện, tiết kiệm thời gian và nâng cao năng suất lao động Chi phí lắp đặt thang máy chỉ chiếm khoảng 6% đến 7% tổng giá trị dự án, được xem là hợp lý Ngay cả các công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn có ít tầng hơn 6 tầng vẫn cần trang bị thang máy để đáp ứng các yêu cầu phục vụ.
Trong các dự án xây dựng nhà cao tầng có chiều cao lớn, việc lắp đặt thang máy là bắt buộc để đảm bảo thuận tiện cho việc di chuyển của cư dân và vận chuyển hàng hóa Thiếu thang máy có thể gây cản trở quá trình xây dựng và vận hành tòa nhà, ảnh hưởng đến tính khả thi của dự án Do đó, trang bị thang máy là yếu tố không thể thiếu để các dự án xây dựng cao ốc đạt được thành công và phát huy tối đa công năng sử dụng.
Một cabin thang máy đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu chưa đủ để đưa vào sử dụng; cần phải có đầy đủ các thiết bị an toàn như hệ thống điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, hệ thống an toàn cabin (đối trọng), công tắc an toàn của cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng và bộ cứu hộ khi mất nguồn điện để đảm bảo độ tin cậy và an toàn tuyệt đối.
Lịch sử phát triển thang máy thế giới
Thang máy đầu tiên xuất hiện trên thế giới được chế tạo dưới triều đại vua Louis XV, ở
Vào năm 1743, Versailles được xây dựng nhằm phục vụ riêng cho quốc vương, thể hiện quy mô và sự sang trọng của cung điện hoàng gia Là công trình đầu tiên của mình, Versailles còn có kết cấu khá thô sơ, phản ánh kỹ thuật xây dựng ban đầu dựa trên nguyên lý đối trọng Nhờ vào hệ thống đối trọng này, quá trình xây dựng đòi hỏi ít sức lực hơn, giúp nâng cao hiệu quả và tiết kiệm công sức cho các công nhân.
Vào cuối thế kỷ 19, thị trường thang máy toàn cầu xuất hiện chỉ vài hãng nổi bật như OTIS và Schindler Hãng OTIS của Mỹ đã chế tạo thành công chiếc thang máy hiện đại đầu tiên vào năm 1853 và đưa vào sử dụng, mở đầu cho sự phát triển của ngành công nghiệp thang máy toàn cầu.
Vào năm 1874, hãng thang máy Schindler của Thụy Sĩ đã phát minh thành công các loại thang máy với thiết kế đơn giản và phù hợp với mức độ công nghệ thời điểm đó Ban đầu, những chiếc thang máy này chỉ có một cấp tốc độ, cabin nhỏ gọn, cửa tầng thủ công và tốc độ di chuyển chậm Đến đầu thế kỷ 20, ngành công nghiệp thang máy tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của nhiều hãng nổi bật khác như KONE của Phần Lan và MSUBISI, góp phần thúc đẩy sự đa dạng và tiên tiến của các giải pháp thang máy toàn cầu.
NIPON, ELEVATOR,…(Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý)… đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm dịu hơn.
Đến năm 1975, tốc độ của thang máy trên thế giới đã đạt tới 400m/phút, cùng với đó là sự thành công trong việc chế tạo các loại thang máy lớn có tải trọng lên tới 25 tấn Những sản phẩm tự động liên quan đến hệ thống thang máy bắt đầu được cải tiến vượt bậc, mở đường cho sự xuất hiện của các thiết bị mới như băng chuyền và thang cuốn, đáp ứng nhu cầu vận chuyển tự động và hiệu quả hơn trong các công trình lớn.
Lịch sử phát triển thang máy trong nước
Trước đây, các thang máy chủ yếu được cung cấp bởi Liên Xô cũ và một số quốc gia Đông Âu, chủ yếu để vận chuyển hàng hóa, thiết bị trong các ngành công nghiệp và chở người tại các tòa nhà cao tầng, bệnh viện Tuy nhiên, số lượng thang máy còn rất hạn chế, chưa đáp ứng đủ nhu cầu phát triển của đất nước.
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng thang máy gia tăng đáng kể, dẫn đến sự xuất hiện của nhiều hãng thang máy mới nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường Các công ty này chuyên cung cấp và lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng chính, giúp nâng cao hiệu quả và khả năng phục vụ khách hàng Sự phát triển này góp phần thúc đẩy ngành thang máy Việt Nam ngày càng đổi mới và chuyên nghiệp hơn.
Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy nhưng giá thành rất cao.
Trong nước tự chế tạo phần điều khiểu và một số phần cơ khí đơn giản khác.
Các hãng thang máy nổi tiếng toàn cầu như OTIS của Hoa Kỳ, NIPPON của Nhật Bản, HUYNDAI của Hàn Quốc và Techno của Italia đã giới thiệu và phân phối các sản phẩm thang máy chất lượng cao tại Việt Nam Việc nhập khẩu từ các thương hiệu hàng đầu này đảm bảo sự tin cậy, an toàn và công nghệ tiên tiến cho các dự án xây dựng và nâng cấp công trình trong nước Các sản phẩm thang máy từ các hãng uy tín này phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế, góp phần nâng cao tiêu chuẩn về tiện nghi và an toàn cho người sử dụng.
Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn mẫu mã thì phổ biến ở hai dạng:
Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường.
Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thủy lực.
Thang máy trong tương lai
Trong tương lại không xa với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, thang máy sẽ phát triển và nâng cấp đạt tầm cao mới.
Thang máy mới sử dụng đệm từ trường của nam châm thay cho dây cáp truyền thống, do một công ty của Đức phát triển Ông Andreas Schierebeck, giám đốc điều hành Công ty thang máy Thyssenkrupp, cho biết đây là hệ thống thang máy đầu tiên hoạt động không cần cáp, có khả năng di chuyển linh hoạt sang trái phải và nâng cao số lượng cabin.
Cấu trúc và trang thiết bị thang máy
Các loại thang máy hiện đại được thiết kế với cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an toàn và tiện lợi trong quá trình vận hành Thang máy gồm các bộ phận chức năng như hệ thống điều khiển, bộ phận nâng hạ và hệ thống an toàn, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn cho người sử dụng.
Cabin cùng hệ thống treo cabin
Cơ cấu đóng, mở cabin và hệ thống phanh an toàn khi thang máy gặp sự cố.
Giảm cấn đặt ở đáy giếng.
Ray dẫn hướng và đối trọng.
Tủ điện và hệ thống điều khiển.
Hệ thống các thiết bị an toàn và nhiều thiết bị khác.
CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA THANG MÁY
Một số kiểu thang máy thường gặp
Một số kiểu thang máy thường gặp
Thang máy có thêm puly dẫn hướng cáp đối trọng (hình a)
Trong các hệ thống thang máy có kích thước cabin lớn, cần lắp thêm puly dẫn hướng (2) để dẫn hướng cáp đối trọng một cách chính xác và an toàn Sơ đồ này thường được sử dụng khi cáp đối trọng không thể dẫn hướng trực tiếp từ puly dẫn cáp hoặc tang cuốn cáp xuống do hạn chế về không gian hoặc cấu trúc Việc lắp puly dẫn hướng giúp đảm bảo cáp đối trọng vận hành trơn tru, tránh mắc kẹt hoặc lệch hướng, nâng cao độ bền và an toàn của hệ thống thang máy.
Thang máy có sự bố trí bộ tời bên dưới (hình b)
Bộ tời được bố trí bên hông hoặc phía dưới cửa đáy giếng giúp giảm tiếng ồn khi thang máy hoạt động, đảm bảo vận hành êm ái Tuy nhiên, sơ đồ này làm tăng tải trọng tác động lên giếng thang, kéo theo chiều dài và các điểm uốn của cáp nâng, từ đó tăng độ mòn của cáp Kiểu bố trí bộ tời này chỉ được áp dụng trong các trường hợp đặc biệt khi không thể bố trí phía trên giếng thang và cần yêu cầu cao về giảm tiếng ồn trong quá trình vận hành của thang máy.
Cấu trúc điển hình của thang máy
2.2.1 Tổng quát về cơ khí thang máy
Thang máy có cấu trúc phức tạp nhưng nhìn chung được cấu tạo gồm một số bộ phận như sau:
Cơ cấu nâng hạ bao gồm: Đ/C KĐB đảo chiều.
Puly (tang cuốn cáp nâng hạ).
HT phanh giữ (phanh từ).
Bộ phận dẫn hướng (gồm một hệ thống ray).
Bộ phận treo ca bin (hệ thống cáp).
Bộ phận hạn chế tốc độ.
Bộ giảm chấn đáy hầm.
Hệ thống các thiết bị an toàn và phụ vụ khác.
Tủ điện và hệ thống điều khiển.
Tất cả các thiết bị của thang máy đều được lắp đặt trong các khu vực chính gồm giếng buồng thang, buồng máy và hố buồng thang Giếng buồng thang là khoảng không gian từ trần tầng cao nhất đến sàn tầng thấp nhất của tầng 1, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho quá trình vận hành Buồng máy nằm trên sàn tầng cao nhất, là nơi chứa các thiết bị điều khiển và điều hành thang máy Hố buồng thang được đặt dưới mức sàn tầng 1, có vai trò hỗ trợ an toàn và bảo trì khi cần thiết Việc lắp đặt đúng quy chuẩn trong các khu vực này là yếu tố quyết định đến hoạt động bền bỉ và an toàn của thang máy.
Mỗi bộ phận chức năng trong thang máy đảm nhận nhiệm vụ riêng biệt để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, an toàn và tiện lợi hơn cho người sử dụng Độ phức tạp của thang máy càng cao thì số lượng các bộ phận cấu thành càng nhiều, tạo ra thách thức lớn trong quá trình chế tạo, lắp ráp và điều chỉnh Điều này còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và vận hành ổn định của thang máy, đòi hỏi các kỹ thuật viên phải có chuyên môn cao để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
Kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy
Cảm biến xác định vị trí
Các loại thang máy hiện đại được thiết kế với cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an toàn và tiện lợi trong quá trình vận hành Kết cấu và sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy, được giới thiệu qua hình vẽ, giúp đảm bảo hoạt động tối ưu và an toàn cho người sử dụng.
2.2.2 Sơ bộ về chức năng của một số bộ phận
Mỗi một bộ phận trong thang máy đều đảm nhiệm chức năng và nhiệm vụ khác nhau Nhưng lại có quan hệ mật thiết với nhau.
Cơ cấu nâng a: Cơ cấu nâng có hộp tốc độ; b: Cơ cấu nâng không dùng hộp tốc độ
Quạt làm mát động cơ
Cơ cấu nâng tạo ra lực kéo chuyển động cabin và đối trọng Trong thang máy thường sử dụng hai cơ cấu nâng (hình trên):
Hệ thống nâng có hộp giảm tốc đặt giữa động cơ và puly hoặc tang truyền thường được sử dụng trong các thang máy có số tầng thấp, nơi không yêu cầu tốc độ vận hành cao Việc lắp đặt bộ truyền phụ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của thang máy, giảm thiểu hao phí năng lượng và nâng cao độ bền của hệ thống Cấu tạo này phù hợp với các ứng dụng cần cung cấp lực nâng ổn định, đảm bảo an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Cơ cấu nâng không có hộp giảm tốc, với puly dẫn cáp lắp trực tiếp trên trục động cơ, thường được sử dụng trong các hệ thống thang máy của tòa nhà cao tầng Thiết kế này phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ nâng cao, giúp tối ưu hiệu suất và giảm thiểu chi phí bảo trì Việc không sử dụng hộp giảm tốc giúp hệ thống hoạt động linh hoạt hơn và dễ dàng bảo dưỡng, đồng thời đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành trong các công trình cao tầng.
Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau:
Bộ phận kéo cáp: là puly hoặc tang cuốn cáp có đường kính
Phanh hãm điện từ Động cơ
Hệ thống dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định giúp quay puly hoặc tang cuốn cáp kéo cabin lên xuống, đảm bảo hoạt động linh hoạt và an toàn Động cơ sử dụng trong thang máy là loại động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc, phù hợp với chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại và yêu cầu điều chỉnh tốc độ Momen động cơ được thiết kế để đảm bảo hiệu quả kinh tế và mang lại cảm giác thoải mái cho người dùng Động cơ là thành phần chính được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu thông qua hệ thống điều khiển trung tâm Cơ cấu nâng được gắn chắc chắn trên kệ làm bằng thép chữ U, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình vận hành.
Trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc to, các loại role trung gian, và bộ điều khiển.
Tủ điện dung cho thang máy
Bộ phận hạn chế tốc độ là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển vận hành của thang máy, có chức năng giới hạn tốc độ khi vận tốc vượt quá mức cho phép do nguyên nhân nào đó Nó sẽ tự động cắt kết nối điều kiện động cơ và phối hợp với hệ thống phanh bảo hiểm liên động để đảm bảo an toàn, hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang một cách hiệu quả.
2.2.3 Các bộ phận lắp trong giếng thang
2.2.3.1 Thiết bị động cabin và các thiết bị đi kèm
Buồng thang máy, còn gọi là cabin, là thành phần chính đảm nhận chức năng vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa trong thang máy Trong quá trình hoạt động, cabin luôn nằm trong giếng thang, đảm bảo an toàn và ổn định cho quá trình vận hành Trong các tài liệu kỹ thuật, buồng thang máy được gọi là cabin để phân biệt rõ ràng với các bộ phận khác của hệ thống thang máy.
Tất cả các bộ phận của thang máy đều được thiết kế và kiểm tra kỹ lưỡng nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng Quá trình này giúp thang máy vận hành trơn tru, liên tục và hiệu quả Ngoài ra, tất cả các thành phần đều tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế để đảm bảo chất lượng và độ bền dài lâu Việc kiểm định định kỳ là yếu tố quan trọng để duy trì hệ thống hoạt động an toàn và đáng tin cậy.
Cabin là một cấu trúc khép kín, được làm từ các vật liệu không cháy.
Cabin bao gồm các bức tường, trần, sàn, và hệ thống cửa ra vào.
Cabin được thiết kế chắc chắn, an toàn, và có khả năng chịu được các lực tác động trong quá trình vận hành.
An toàn và quy định:
Cabin phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt để đảm bảo không gây nguy hiểm cho hành khách.
Cabin được trang bị các thiết bị an toàn như hệ thống chống quá tải và chống rơi tự do nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho hành khách và ngăn ngừa các tai nạn xảy ra Ngoài ra, các thiết bị kiểm soát hiện đại khác còn giúp duy trì hoạt động ổn định của cabin trong mọi tình huống Hệ thống an toàn này là yếu tố quan trọng giúp nâng cao độ tin cậy và sự an tâm khi sử dụng dịch vụ nâng, đảm bảo trải nghiệm thoải mái và an toàn cho khách hàng.
Các thành phần bổ sung:
Bên trong cabin có các nút bấm chọn tầng, nút điều khiển khẩn cấp, hệ thống thông gió, chiếu sáng, và các chỉ báo trạng thái vận hành.
Các tính năng này giúp nâng cao sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.
Bảo trì và kiểm tra:
Việc kiểm tra và bảo trì định kỳ cabin là rất cần thiết để đảm bảo thiết bị luôn hoạt động ở trạng thái tốt nhất Bỏ qua hoặc trì hoãn công tác bảo trì không chỉ làm giảm hiệu suất mà còn có thể gây ra tai nạn hoặc sự cố kỹ thuật đáng tiếc Vì vậy, duy trì lịch trình kiểm tra định kỳ là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn và vận hành ổn định của cabin.
Thiết kế và chức năng của cabin là yếu tố cốt lõi để đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống thang máy.
Khung cabin là bộ phận chịu lực chính của cabin thang máy, được cấu tạo từ các thanh thép chịu lực lớn để đảm bảo độ bền và an toàn Thiết kế khung cabin phải đáp ứng các tiêu chuẩn chịu tải định mức, đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong quá trình vận hành Việc lựa chọn vật liệu và cấu tạo khung cabin đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ bền và hiệu suất của hệ thống thang máy.
Vách che cabin bao bọc xung quanh khung cabin.
Cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau.
Trong hệ thống treo cabin, sợi cáp chịu lực lớn nhất có thể bị quá tải, gây nguy hiểm do sợi cáp chung trượt trên rãnh puly ma sát Sợi chùng và sợi căng trên các rãnh cáp cũng có thể bị mòn không đều, gây ảnh hưởng đến độ an toàn Hệ thống phải được trang bị tiếp điểm của mạch an toàn để tự động ngắt dừng thang khi phát hiện sợi cáp vượt quá giới hạn cho phép, nhằm phòng ngừa tai nạn Thang chỉ hoạt động hiệu quả khi các sợi cáp được điều chỉnh độ căng đều nhau, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho hệ thống Hệ thống treo cabin được lắp đặt trên dầm nằm trong khung đứng của hệ chịu lực của cabin, đảm bảo khả năng chịu lực và hoạt động bền bỉ.
Hệ thống cửa cabin và cửa tầng:
Cửa cabin và cửa tầng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang máy Hệ thống này được thiết kế để khi thang dừng tại tầng, động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí liên kết sẽ mở cửa tầng, giúp người sử dụng dễ dàng ra vào Khi cửa được đóng lại, hệ thống liên kết sẽ ngừng hoạt động, buồng thang tiếp tục di chuyển đến các tầng khác một cách an toàn và thuận tiện.
Hệ thống phanh bảo hiểm:
Bảo vệ buồng thang khi xảy ra sự cố đứt cáp bị mất điện khi tốc độ buồng thang vượt quá giới hạn cho phép, thường có 3 loại phanh:
Phanh bảo hiểm kiểu kìm
Phanh kiểu kìm được sử dụng rộng rãi nhất nhờ khả năng đảm bảo cho buồng thang dừng an toàn hơn so với các loại phanh khác Phanh bảo hiểm thường được lắp đặt phía dưới buồng thang, tại gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng để tăng tính an toàn và ổn định cho hệ thống thang máy Động cơ mở cửa cabin đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành, giúp mở cửa cabin một cách dễ dàng và an toàn, nâng cao trải nghiệm người dùng.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA CHO THANG MÁY
Yêu cầu thiết kế
Thang máy là thiết bị vận chuyển người và hàng hóa giữa các tầng theo phương thẳng đứng, đòi hỏi sự chú trọng đặc biệt đến an toàn Biện pháp đảm bảo an toàn cho hệ thống thang máy bao gồm việc tính toán, bố trí và thiết kế các thiết bị phòng ngừa, kiểm tra liên tục để phát hiện và xử lý sự cố kịp thời Hệ thống an toàn còn được trang bị các thiết bị giám sát, theo dõi hoạt động của thang máy nhằm nâng cao hiệu quả phòng tránh rủi ro Việc duy trì các thiết bị sẵn sàng hoạt động khi có sự cố là yếu tố then chốt trong đảm bảo an toàn cho người dùng và hàng hóa.
Trong quá trình hoạt động của thang máy, hiện tượng đứt cáp truyền động hoặc cáp trượt trên puly kéo có thể xảy ra khi thang rơi tự do với tốc độ lớn, đe dọa tính mạng người dùng Để đảm bảo an toàn, hệ thống hạn chế tốc độ được lắp đặt tại đỉnh thang, hoạt động dựa trên vòng kín từ buồng thang qua puly của bộ điều tốc xuống puly cố định ở đáy giếng thang, giúp kiểm soát tốc độ của thang Khi tốc độ vượt quá ngưỡng cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ phát tín hiệu ngắt mạch điện, kích hoạt hệ thống phanh hãm và thiết bị chống rơi, đảm bảo an toàn tối đa cho hành khách.
Bộ hạn chế tốc độ
Nguyên lý hoạt động của bộ hạn chế tốc độ:
Cáp (2) treo vòng qua puly (1) qua ròng rọc cố định (9) dẫn hướng theo cáp (2).
Khi cáp đứt hoặc trượt, puly (1) quay nhanh hơn tốc độ định mức do cáp (2) chuyển động cùng tốc độ với buồng thang, làm tốc độ của puly tăng theo tốc độ rơi hoặc trượt của buồng thang Đến một tốc độ nhất định, quả văng (3) nhờ lực li tâm sẽ văng ra và tác động vào cam (4), gây kích hoạt công tắc điện (10) để dừng động cơ Đồng thời, cam (4) đẩy má phanh (6) kẹp chặt cáp truyền động khi cabin rơi xuống, đảm bảo bộ chống rơi và phanh bảo hiểm hoạt động kịp thời Tốc độ của buồng thang tại đó bộ hạn chế tốc độ hoạt động gọi là tốc độ giới hạn, đảm bảo an toàn cho hệ thống thang máy.
Trong quá trình vận hành, thang máy phải đảm bảo không vượt quá giới hạn chuyển động lên xuống; khi đã lên đến tầng cao nhất, tất cả các chuyển động đi lên đều bị cấm, còn khi xuống dưới tầng 1, thang mới được phép đi lên Người ta lắp đặt các thiết bị khống chế dừng tự động tại đỉnh và đáy thang để tự động dừng thang một cách an toàn và độc lập khi buồng thang đến giới hạn Các thiết bị này giúp dừng thang tự động khi đi lên đỉnh hoặc xuống đáy, đảm bảo an toàn tối đa Ngoài ra, các cực hạn được bố trí để dừng thang ngay lập tức trong trường hợp thiết bị dừng tự động bị hỏng, ngăn ngừa tai nạn Khi buồng thang đã lên đến tầng trên cùng, các thiết bị dừng tự động hoạt động và chỉ cho phép thang đi xuống, còn mọi khả năng đi lên đều bị cấm, trừ khi các cực hạn tác động Để phòng ngừa va đập mạnh trong các trường hợp khẩn cấp, người ta thường lắp đặt các bộ đệm như lò xo hoặc thủy lực ở đáy giếng thang để giảm chấn thương và tổn thất.
Việc đóng, mở cửa buồng thang và cửa tầng chỉ thực hiện khi buồng thang đã dừng hẳn và chính xác.
Buồng thang chỉ hoạt động khi các cửa tầng và cửa buồng thang đã được đóng kín, đảm bảo an toàn và tránh quá tải Hệ thống cũng cần đáp ứng các yêu cầu về đóng mở cửa nhanh chóng và khả năng dừng khẩn cấp để đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng.
3.1.2 Yêu cầu về tối ưu thuật toán
Trong quá trình hoạt động, thang máy thường phục vụ nhiều người cùng lúc, mỗi người có nhu cầu đến các tầng khác nhau, đặt ra yêu cầu tối ưu trong điều khiển thang máy Sự tối ưu này đóng vai trò quan trọng để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm thời gian cho toàn bộ hành khách Điều chỉnh hoạt động của thang máy cần phải đáp ứng đồng thời các yêu cầu cơ bản về tốc độ, an toàn và tiện lợi, nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa năng lượng vận hành.
Phục vụ được hết các tín hiệu gọi tầng, đến tầng.
Tổng quãng đường mà thang phải di chuyển là ngắn nhất.
Hệ thống truyền động không phải hãm, dừng nhiều lần đảm bảo tối đa thời gian quá độ.
Sao cho người sử dụng thang máy cảm thấy được phục vụ một cách tốt nhất, tránh tình trạng người gọi thang trước mà phải đợi thang quá lâu.
Thường các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay tuân theo 2 luật điều khiển sau:
Luật điều khiển tối ưu vị trí: Theo luật này, tín hiệu gọi thang ở gần nhất sẽ được phục vụ trước
Phương án này có nhược điểm là chỉ phù hợp với một phạm vi tầng nhất định và có thể gặp khó khăn khi phục vụ trong các khu vực có lưu lượng khách ra vào đông đúc, gây hạn chế trong khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Luật điều khiển tối ưu theo chiều chuyển động xác định rằng tín hiệu gọi đầu tiên sẽ quyết định hành trình đầu tiên của thang máy Khi thang đang di chuyển lên, thang sẽ đáp ứng tất cả các tín hiệu gọi theo thứ tự trước khi chuyển hướng sang di chuyển xuống Luật này đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả, an toàn và tối ưu hóa thời gian chờ của người dùng.
3.1.3 Yêu cầu về gia tốc, tốc độ, độ giật
Hệ truyền động thang máy cần đảm bảo buồng thang chuyển động êm ái để mang lại trải nghiệm thoải mái cho người sử dụng Đây là yêu cầu cơ bản, trong đó, sự êm dịu của buồng thang phụ thuộc chính vào kiểm soát gia tốc trong quá trình mở máy và hãm Việc giảm thiểu chấn động và tối ưu hóa gia tốc giúp đảm bảo hoạt động mượt mà, nâng cao an toàn và sự hài lòng của hành khách.
Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là:
Tốc độ di chuyển của buồng thang là yếu tố quyết định năng suất của thang máy, đặc biệt quan trọng đối với các nhà cao tầng Đối với các tòa nhà chọc trời, việc sử dụng thang máy cao tốc (v = 3,5 m/s) giúp giảm thời gian chờ đợi và di chuyển, nâng cao hiệu quả phục vụ Mặc dù trung bình tốc độ của buồng thang gần bằng tốc độ định mức, nhưng việc tăng tốc độ vẫn làm tăng chi phí đầu tư và giá thành của hệ thống thang máy.
Tăng tốc độ thang máy từ 0,75 m/s lên 3,5 m/s sẽ làm chi phí tăng gấp 4 đến 5 lần Do đó, việc lựa chọn tốc độ thang máy phù hợp với chiều cao của nhà là rất quan trọng để tối ưu hóa chi phí và hiệu quả vận hành.
Tốc độ trung bình của thang máy có thể được nâng cao bằng cách giảm thời gian mở cửa và hãm máy, từ đó tăng tốc độ di chuyển Tuy nhiên, việc tăng gia tốc quá lớn có thể gây cảm giác khó chịu như chóng mặt, sợ hãi và nghẹt thở cho hành khách, ảnh hưởng đến trải nghiệm an toàn và thoải mái khi sử dụng thang máy.
3.1.4 Yêu cầu về dừng chính xác
Việc buồng thang dừng chính xác so với mặt bằng của tầng là điều rất quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của thang máy Dừng sau khi nhấn nút dừng giúp tránh gây ra các hiện tượng không mong muốn như khó khăn trong việc hành khách ra vào, giảm năng suất vận hành và gây trở ngại trong quá trình bốc dỡ hàng Nếu thang máy dừng không chính xác, đặc biệt là đối với thang chở hàng, việc xếp và bốc dỡ hàng có thể trở nên khó khăn hoặc không thực hiện được Để khắc phục, người điều khiển thường nhấn nút bấm để đạt độ chính xác cao hơn, tuy nhiên điều này có thể dẫn đến các vấn đề khác như quá trình dừng lâu hơn hoặc gây ra những ảnh hưởng không mong muốn đến hiệu suất hoạt động của thang máy.
Hỏng thiết bị điều khiển
Gây tổn thất năng lượng
Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí
Tăng thời gian từ lúc hãm đến lúc dừng để đảm bảo dừng chính xác buồng thang Để thực hiện điều này, cần tính toán nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh, dựa trên tình trạng tải trọng của buồng thang (đầy tải và không tải) theo cùng một hướng chuyển động.
Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm: Moment cơ cấu phanh,
Moment quán tính của buồng thang, Tốc độ bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác.
3.1.5 Yêu cầu các hệ truyền động dùng trong thang máy
Trong quá trình thiết kế trang bị điện, điện tử cho thang máy, việc lựa chọn hệ truyền động phù hợp là điều vô cùng quan trọng, dựa trên các tiêu chí như độ chính xác khi dừng để đảm bảo an toàn và vận hành mượt mà.
Tốc độ di chuyển buồng thang
Gia tốc lớn nhất cho phép
Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Nguyên tắc sử dụng thang máy
Mô hình điều khiển thang máy từ bên ngoài buồng thang
Trong mỗi tầng, hệ thống gọi thang được trang bị bàn điều khiển gồm nút gọi đi lên và xuống để phục vụ người dùng, riêng tầng 1 và tầng trên cùng chỉ có một nút duy nhất Đèn báo tầng và báo chiều hoạt động của thang giúp xác định chính xác vị trí và hướng di chuyển của thang, khi ấn nút gọi, hệ thống sẽ sáng đèn để xác nhận đã ghi nhận lệnh gọi Khi có lệnh gọi, thang sẽ di chuyển đến tầng yêu cầu dựa trên thứ tự ưu tiên, kể cả khi buồng thang đang ở vị trí khác, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và tiện lợi cho hành khách.
Thang máy sẽ dừng lại và đón khách khi di chuyển cùng chiều với lệnh gọi thang và đi qua tầng mà hành khách đã gọi, đảm bảo tiện lợi và nhanh chóng cho người sử dụng.
Nếu buồng thang đang ở ngay tầng mà hành khách vừa gọi thang sẽ mở cửa đón khách.
Trong buồng thang, có bàn điều khiển phục vụ theo yêu cầu đến từng tầng của khách, còn gọi là hộp Button Car Hệ thống này bao gồm các nút bấm với chức năng cụ thể giúp người dùng dễ dàng gọi thang từ bên trong để di chuyển thuận tiện và nhanh chóng đến tầng mong muốn.
Bảng điều khiển trong buồng thang
Các nút mang số đại diện cho các tầng mà thang phục vụ.
Nút mở (DO) đóng (DC) cửa: Dùng để mở đóng cửa nhanh chỉ có tác dụng khi thang dừng tại các tầng.
Nút Interphone là thiết bị để liên lạc với bên ngoài khi thang gặp sự cố về điện hoặc đứt cáp treo Khi đã vào bên trong buồng thang, khách chỉ cần ấn nút chỉ định lên tầng mong muốn, thang máy sẽ lập tức di chuyển và dừng tại các tầng theo tín hiệu điều khiển từ PLC của buồng thang Cửa tầng được thiết kế tự động đóng mở sau vài giây để khách ra vào, đảm bảo an toàn và tiện lợi cho người sử dụng.
Thang máy sẽ tự động thực hiện lệnh tiếp theo sau khi hoàn thành lệnh trước.Khách hàng có thể nhấn nút DC để đóng cửa khi không muốn chờ thời gian đóng cửa tự động.Khi xảy ra tình huống khẩn cấp, khách có thể nhấn nút dừng khẩn cấp (E_Stop) trên bảng điều khiển trong buồng thang để dừng thang ngay lập tức.Như vậy, trong trường hợp mất điện đột ngột, khách hàng vẫn có thể nhấn nút interphone để yêu cầu sự trợ giúp từ bên ngoài, đảm bảo an toàn trong mọi tình huống.
3.2.2 Nguyên tắc hoạt động thang máy
Reset buồng thang khi đóng nguồn: Dù thang ở bất kì vị trí hoặc trạng thái nào thì khi đóng nguồn đều được reset và đưa về tầng trệt.
Nguyên tắc di chuyển lên xuống đóng mở cửa:
Buồng thang chỉ hoạt động khi cửa đã hoàn toàn đóng Cửa chỉ mở khi buồng thang dừng đúng tầng.
Cửa tự động mở hoặc đóng dựa trên các tín hiệu từ PLC cấp, đảm bảo hoạt động chính xác và linh hoạt trong quá trình vận hành Hệ thống có chế độ ưu tiên gọi tầng theo chiều thang đang di chuyển, giúp tối ưu hóa thời gian và hiệu suất làm việc Tính năng tự động hóa này nâng cao sự tiện dụng và an toàn cho người sử dụng trong các tòa nhà, chung cư hoặc trung tâm thương mại.
Có chế độ ưu tiên đến tầng theo chiều thang đang di chuyển.
Khi buồng thang chạm HCT/HCĐ, nguồn điện cung cấp cho động cơ chính phải bị cắt ngay lập tức.
Khi thang không hoạt động trong khoảng thời gian chính định, nguồn điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng và quạt gió trong buồng thang sẽ được cắt.
Hệ thống có chế độ đếm thời gian hoạt động của động cơ kéo buồng thang nhằm phục vụ công tác bảo trì định kỳ Nguyên tắc đến tầng dựa trên cảm biến tại mỗi cửa tầng, giúp xác định vị trí chính xác của thang máy; cảm biến nhận tín hiệu tại tầng hiện tại và truyền dữ liệu về PLC để kiểm soát hiệu quả hoạt động.
Hình 24 – Sơ đồ vị trí đặt các cảm biến
Việc điều khiển dừng tầng của thang máy dựa trên sự phối hợp chính xác giữa ba lá cờ bằng thép gồm cờ LVU (Level Up), cờ DZ (Door Zone) và cờ LVD (Level Down), cùng với ba cảm biến quang gọi là móng ngựa và bộ đếm lên xuống (Counter Up_Down) Hệ thống này đảm bảo thang máy dừng chính xác tại vị trí cần thiết, nâng cao an toàn và hiệu quả vận hành Các lá cờ thép cố định trên các thanh thép hoặc dây thép chạy dọc theo chiều làm việc của buồng thang đóng vai trò nhận tín hiệu điều khiển chính xác, giúp hệ thống kiểm soát quá trình dừng tầng một cách chính xác.
LVU (Level Up): Là cờ dùng để phát hiện và đếm tầng khi buồng thang đi lên.
DZ (Door Zone): Là cờ giúp buồng thang dừng bằng tầng (dừng đúng cửa phát hiện và đếm tầng khi buồng thang đi xuống.
Móng ngựa 1 có cấu tạo gồm hai đầu gắn bộ phận phát và thu tín hiệu, với khoảng cách giữa hai đầu từ 2 đến 3cm Tín hiệu của móng ngựa 1 được gửi vào chân CU (để đếm lên) của bộ đếm Counter Up_Down, giúp quá trình đếm tầng khi thang máy đi lên trở nên chính xác và hiệu quả.
Móng ngựa 2: Tín hiệu của móng ngựa 2 dùng để thực hiện việc dừng bằng tầng.
Móng ngựa 3 là tín hiệu quan trọng được tích hợp vào chân CD (đếm xuống) của bộ Counter Up_Down Tín hiệu này giúp xác định chính xác vị trí của tầng khi thang máy đi xuống, đảm bảo quá trình vận hành trơn tru và an toàn Việc sử dụng móng ngựa 3 trong hệ thống điều khiển thang máy nâng cao khả năng đếm tầng chính xác, đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.
Các vị trí của cả ba móng ngựa được cố định trên buồng thang và đặt ngang nhau, có thể ở phía sau hoặc bên hông của buồng thang Tín hiệu giữa móng ngựa 1 và móng ngựa 3 khi gửi vào bộ đếm Counter Up_Down phải được khóa chéo để tránh xung đột, nghĩa là khi buồng thang đi lên, chỉ có tín hiệu của móng ngựa 1 gửi vào chân CU, còn khi đi xuống, chỉ có tín hiệu của móng ngựa 3 gửi vào chân CD Việc đặt các móng ngựa đúng vị trí và cấu hình tín hiệu chéo này đảm bảo hệ thống điều khiển buồng thang hoạt động chính xác và an toàn.
Nguyên lý hoạt động của 3 lá cờ LVU_DZ_LVD:
Khi có tín hiệu làm thang từ tầng 1 đi lên tầng 2, cờ LVU1 sẽ che móng ngựa 1 để cảm biến tại hai đầu móng ngựa mất tín hiệu, gửi xung điện vào bộ đếm Counter Up và tăng giá trị lên 1 Điều này giúp chương trình điều khiển nhận biết rằng thang đang di chuyển đến tầng 2 Việc dừng thang tại tầng 2 sẽ được kích hoạt khi cờ DZ tại tầng 2 che móng ngựa 2 và thỏa mãn các điều kiện dừng đã đặt trước.
Khi thang bắt đầu lên tầng 3, tác động của LVU2 lên móng ngựa 1 khiến bộ đếm Counter tăng giá trị lên 2 Đến tầng 4, giá trị của Counter sẽ là 3, và tại tầng 5, giá trị này tiếp tục tăng theo quy luật, phản ánh quá trình hoạt động của hệ thống.
4 Việc dừng thang tại mỗi tầng sẽ được thực hiện khi cờ DZ tại tầng đó che móng ngựa 2 đồng thời thỏa các điều kiện dừng buồng thang tại tầng đó.
Khi buồng thang nhận tín hiệu đi xuống từ tầng 4 xuống tầng 1, bộ đếm Counter 1 giảm dần theo từng tầng Tại tầng 4, khi giá trị bộ đếm là 3, cờ LVD4 sẽ che móng ngựa 3, gửi xung điện tử làm giảm giá trị Counter xuống còn 2 Tương tự, khi tầng 3 sắp hết, cờ LVD3 sẽ che móng ngựa 3, làm giảm Counter còn 1 Khi buồng thang tiếp cận tầng 2 để xuống tầng 1, giá trị Counter giảm còn 0 Chương trình điều khiển nhận biết buồng thang đã đến tầng 1 khi Counter bằng 0 và thực hiện dừng lại khi cờ DZ che móng ngựa 2, đảm bảo quá trình dừng tầng chính xác tại tầng 1.
