Khảo sát nghiên cứu khả năng chế tạo và sử dụng các loại thang máy thang cuốn ở một số tỉnh phía nam

Một trong những khó khăn lớn nhất đối với các đơn vị chế tạo – lắp đặt – bảo trì thang máy, thang cuốn, các đơn vị sử dụng và những nhà hoạch định chiến lược lập kế hoạch để phát triển n

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp HCM, ngày tháng năm

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: LÊ CHÍ THÀNH Giới tính : Nam / Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 17 tháng 8 năm 1975 Nơi sinh : Vĩnh Phú

Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy

Khoá (Năm trúng tuyển) : Khóa 2006

1- TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát nghiên cứu khả năng chế tạo và sử dụng các loại thang

máy, thang cuốn ở một số tỉnh phía Nam

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Tổng quan về tình hình lắp đặt, sử dụng thang máy, thang cuốn trên thế giới và

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày 25 tháng 01 năm 2008

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ngày 01 tháng 12 năm 2008

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Tiến sĩ Nguyễn Danh Sơn

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CÁM ƠN

––––––––––––––

Xin chân thành cám ơn:

Ban lãnh đạo, quản lý các Trung Tâm Kiểm Định, Sở Lao Động, Thư viện, Công ty chế tạo và lắp đặt thang máy, thang cuốn đã tạo điều kiện cung cấp tài liệu thực hiện luận văn

TS NGUYỄN DANH SƠN và các thầy cô trong Bộ môn Cơ giới hóa Xí nghiệp và Xây Dựng, Khoa Cơ khí đã nhiệt tình hướng dẫn và góp ý để hoàn thành luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2008

LÊ CHÍ THÀNH

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Việt Nam là một trong những nền kinh tế có tốc độ phát triển nhanh nhất thế giới trong giai đoạn hiện nay [30] Công cuộc đổi mới nền kinh tế theo hướng công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước đóng vai trò vô cùng quan trọng, giúp Việt Nam trở thành một trong những quốc gia phát triển, có xu thế hội nhập sâu và toàn diện trên thế giới Để thực hiện công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước cần phải phát triển mạnh ngành cơ khí chế tạo máy, mà trong đó lĩnh vực máy nâng chuyển xếp dỡ đóng vai trò quan trọng

Những năm gần đây, tại các thành phố lớn như Hà Nội, Tp.HCM có nhiều dự án đầu tư trọng điểm về cơ sở hạ tầng, cao ốc văn phòng, khu đô thị mới, chung cư cao cấp, trung tâm thương mại - siêu thị, các khu công nghiệp – khu chế xuất và mức độ đô thị hoá tại các thành phố này diễn ra với nhịp độ nhanh dẫn đến nhu cầu thực tế về máy nâng chuyển xếp dỡ mà cụ thể là thang máy, thang cuốn ngày càng cấp thiết Do vậy đòi hỏi phải tăng số lượng thang máy, thang cuốn để đáp ứng yêu cầu vận chuyển người và hàng hoá lên cao, tiết kiệm thời gian cùng với những tiện nghi nhất định

Ở Việt Nam ngành công nghiệp chế tạo thang máy, thang cuốn còn non trẻ, chỉ mới xuất hiện hơn 10 năm trở lại Một trong những khó khăn lớn nhất đối với các đơn vị chế tạo – lắp đặt – bảo trì thang máy, thang cuốn, các đơn vị sử dụng và những nhà hoạch định chiến lược lập kế hoạch để phát triển ngành công nghiệp này là thiếu thông tin, tài liệu kỹ thuật cần thiết về thang máy, thang cuốn và kinh nghiệm sản xuất trong lĩnh vực này Hiện nay các loại thang máy, thang cuốn đang được khai thác tại Việt Nam, cụ thể là

ở một số tỉnh phía Nam đều được nhập từ nước ngoài Theo thống kê sơ bộ có đến 80 – 90% bộ phận chi tiết được chế tạo từ nhiều nước hay nhiều khu vực trên thế giới Trong khi đó lượng thang máy, thang cuốn được chế tạo trong nước thì ít và vấn đề chất lượng,

độ tin cậy và tuổi thọ chưa sánh được so với các loại thang máy, thang cuốn của nước ngoài

Hiện nay, chưa có tác giả nào đầu tư nghiên cứu sâu về góc độ kỹ thuật vấn đề phát triển ngành công nghiệp chế tạo thang máy, thang cuốn của đất nước Vậy việc đặt vấn đề nghiên cứu khảo sát khả năng chế tạo và khai thác kỹ thuật các loại thang máy, thang cuốn ở một số tỉnh phía Nam, sau đó trên cơ sở kết quả đạt được nhân rộng cho cả nước là cần thiết Kết quả nghiên cứu cho phép nắm chắc tình hình ngành công nghiệp này, giúp cho việc đầu tư nhập ngoại thiết bị hợp lý, có hiệu quả kinh tế, không lạc hậu

về kỹ thuật công nghệ so với thế giới Đồng thời phát triển được việc chế tạo các loại thiết bị này trong nước, sử dụng nhân lực vật tư sẵn có, giảm chi phí ngoại tệ, khai thác

sử dụng hiệu quả các loại thang máy, thang cuốn

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ “Khảo sát nghiên cứu khả năng chế tạo và sử dụng các loại thang máy, thang cuốn ở một số tỉnh phía Nam” là do chính tôi thực hiện

Tác giả

Mục lục Trang Chương 1 Tổng quan về tình hình lắp đặt, sử dụng thang máy, thang cuốn

trên thế giới và trong nước

1.1 Tình hình chế tạo và sử dụng thang máy, thang cuốn trên thế giới 8 1.2 Tình hình chế tạo và sử dụng thang máy, thang cuốn trong nước 11 Chương 2 Nghiên cứu những đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của một số loại thang máy, thang cuốn điển hình ở một số tỉnh phía Nam

2.1 Cơ sở lý thuyết tính tóan thíêt kế thang máy, thang cuốn 13

Chương 3 Thu thâp thông tin, tài liệu kỹ thuật liên quan đến công nghệ

chế tạo thang máy, thang cuốn trên thế giới và trong nước

3.1 Thông tin, tài liệu kỹ thuật liên quan đến công nghệ chế tạo thang máy

3.2 Thông tin, tài liệu kỹ thuật liên quan đến công nghệ chế tạo thang máy

Chương 4 Điều tra cơ bản về khả năng chế tạo và lắp đặt thang máy

, thang cuốn ở một số tỉnh phía Nam

4.1 Số liệu thực tế về các loại thang máy, thang cuốn hiện có ở một số tỉnh

4.2 Nghiên cứu khảo sát về khả năng chế tạo thang máy, thang cuốn ở một

Chương 5 Kết luận và kiến nghị đóng góp xây dựng công nghiệp

chế tạo thang máy thang cuốn ở Tp.HCM

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY, THANG CUỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.Tình hình chế tạo và sử dụng thang máy, thang cuốn trên thế giới

Trên thế giới, ngành công nghiệp chế tạo thang máy, thang cuốn đã tồn tại và phát triển hơn 150 năm nay, kể từ chiếc thang máy an toàn đầu tiên do kỹ sư Otis người Mỹ phát minh cho đến nay đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài và đã đạt được đỉnh cao về kỹ thuật và công nghệ chế tạo Chỉ tính riêng công ty Otis – một công ty đứng đầu thế giới về lĩnh vực chế tạo thang máy, thang cuốn thì tổng số thang mà công ty lắp đặt trên toàn cầu là hơn 1,9 triệu thang máy và 125.000 thang cuốn Otis có cơ sở nghiên cứu

và phát triển lớn nhất trong nền công nghiệp thang máy, thang cuốn Mạng lưới của công

ty lan tới hơn 200 quốc gia với hơn 1400 văn phòng và 62.000 nhân viên phục vụ những yêu cầu của khách hàng

Những phát minh của công ty Otis trong lĩnh vực thang máy, thang cuốn cũng là quá trình phát triển ngành công nghiệp chế tạo thang máy, thang cuốn trên thế giới Những thành tựu đó là:

-Chiếc thang máy an toàn đầu tiên

-Chiếc thang điện đầu tiên

-Chiếc thang dừng tự động đầu tiên

-Thang không hộp giảm tốc đầu tiên

-Hệ thống điều khiển nhóm đầu tiên cho thang máy

-Thang máy đầu tiên có tốc độ 10m/s (600m/phút)

-Thang máy có sảnh lưng trời đầu tiên

-Thang máy tầng chuyên chở khách đầu tiên

-Hệ thống điều khiển có mạch vi xử lý liên kết dành cho thang máy có hộp giảm tốc và không có hộp giảm tốc đầu tiên

-Thang máy “hệ thống con thoi” di chuyển theo chiều ngang đầu tiên

-ODYSSEY hệ thống vận chuyển liên hợp nhà cao tầng đầu tiên

-Thang cuốn tiện nghi đa năng thế hệ Trav-O-Lator đầu tiên được trang bị cho trung tâm thương mại, sân bay, bến cảng …

Theo nghiên cứu của tập đồn KONE [2] tổng giá trị thị trường thế giới năm 2007 của thang máy là 30 tỷ euro và thang cuốn 1,5 tỷ euro trong đĩ bao gồm chế tạo mới, bảo dưỡng và hiện đại hố Tập trung chủ yếu ở các tập đồn hay cơng ty chế tạo cĩ thương hiệu, được thể hiện ở biểu đồ 1.1 và 1.2:

Biểu đồ 1.1 Tỷ lệ thị phần của các hãng thang máy, thang cuốn

Biểu đồ 1.2 Tỷ lệ phân bổ chế tạo mới, bảo dưỡng và hiện đại hố

Bảo dưỡng và

hiện đại hóa

60%

Chế tạo mới 40%

Chế tạo mới

Bảo dưỡng và hiện đại hóa

Mitsubishi 9%

Hitachi 7%

Fujitec 2%

Others

22%

Toshiba 4%

Kone 9%

Thyssen 11%

Schindler 13%

Otis

23%

Thị trường tập trung chủ yếu ở ba khu vực: Bắc Mỹ, Châu Âu và Châu Á

Biểu đồ 1.3 Tỷ lệ phân bố thị trường thang máy, thang cuốn

Châu Aâu 65%

Bắc Mỹ 24%

Châu Á 11%

Bắc Mỹ Châu Aâu Châu Á

Theo phân tích, vấn đề thương mại của thang máy, thang cuốn trên thế giới trong những năm tới nằm ở những nội dung sau:

- Xu hướng kinh tế xã hội tồn cầu :

tăng tuổi thọ cho con người ở những nước cơng nghiệp hố

đơ thị hố ở các nước đang và kém phát triển

- Đáp ứng nhiều hơn nữa cho các cao ốc về vấn đề năng suất và chi phí :

giải pháp tối ưu

nhiều khu nhà cao tầng hơn

- Những nguyên tắc an tồn:

dịch vụ chuyên nghiệp để đảm bảo an tồn

hiện đại hố và cĩ đầy đủ phụ tùng thay thế nhằm nâng cao tính an tồn

- Đáp ứng nhu cầu vận chuyển nhiều người hiệu quả, chủ yếu tập trung ở trung tâm thương mại, sân bay, ga tàu và tàu điện ngầm, trường học…

- Xu hướng kiến trúc: giải pháp cĩ được các loại thang máy, thang cuốn đẹp và tiện nghi

Thị trường và nhu cầu sử dụng và dịch vụ của thang máy, thang cuốn trong những năm tới trên thế giới được dự đoán sẽ tăng bình quân 5,4% hàng năm cho đến năm 2011 vượt qua con số 57 tỉ USD Nhu cầu sẽ được bổ sung bởi một nền kinh tế toàn cầu mạnh

mẽ và sự di dân không ngừng từ nông thôn đến trung tâm thành thị ở những thị trường phát triển lớn như Trung Quốc và Ấn Độ Đồng thời sản lượng thang máy - thang cuốn cho hàng và người sẽ phát triển đều đặn hàng năm từ con số 5.350.000 cái hiện nay cho tới năm 2011 sẽ là 10 triệu cái

Trong đó 1/3 số lượng này sẽ được lắp đặt ở Nga, Ấn Độ, Trung Quốc trong năm năm tới Trái ngược với số lượng được lắp đặt hạn chế ở Bắc Mỹ và Tây Âu do thị trường bị đóng băng

Về dịch vụ, việc trang bị thêm những chi tiết, bộ phận mới tuân theo những thay đổi của tiêu chuẩn xây dựng và quy định nhà nước sở tại sẽ làm mạnh thị trường phục vụ, nâng cao chất lượng cũng như hiện đại hoá

2 Tình hình chế tạo và sử dụng thang máy, thang cuốn trong nước

Theo khảo sát thị trường do công ty sản xuất và phân phối thang máy, thang cuốn hàng đầu Việt Nam SGE-Schindler công bố cho biết thị trường Việt Nam năm 2008 có nhu cầu tiêu thụ khoảng 1.500 thang máy, thang cuốn Thị trường trọng tâm là ở các thành phố lớn, một nửa ở Tp Hồ Chí Minh, 1/3 tại Hà Nội, còn lại ở Đà Nẵng và một số thành phố khác và thị phần hiện nay có thể chia đôi, một nửa là các nhãn hiệu trong nước, còn lại là các sản phẩm nhập khẩu [31]

Dự báo nhu cầu tiêu thụ thang máy và thang cuốn ở Việt Nam sẽ tăng lên rất mạnh trong những năm tới do nền kinh tế Việt Nam đang tăng trưởng, nhiều dự án đầu tư lớn

về cơ sở hạ tầng, khu đô thị mới, chung cư cao cấp, trung tâm thương mại được xây dựng ngày càng nhiều

Khảo sát cũng cho thấy, đa số các thang máy, thang cuốn ở Việt Nam đang sử dụng vẫn chỉ là các loại thông thường, độ cao tầng phục vụ của thang máy thuộc vào loại

thấp trên thế giới, phổ biến là từ 5-20 tầng rất ít công trình trên 30 tầng và năng suất của thang cuốn không lớn thường nhỏ hơn 9000 người/giờ và cần không gian để cuốn Tuy nhiên tình hình sẽ thay đổi khi xu hướng xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam đang tăng lên Đây thật sự là một thị trường tiềm năng và hấp dẫn cho các nhà sản xuất thang máy, thang cuốn

Ở Việt Nam, thang máy, thang cuốn phát triển chỉ từ hơn 10 năm gần đây Số thang máy, thang cuốn được lắp đặt, khai thác ở Việt Nam chủ yếu là những thang máy, thang cuốn của các hãng hàng đầu thế giới như Otis, Schindler, Kone, ThyssenKrupp, Mitsubishi, Hitachi…

Cùng với qui hoạch phát triển các đô thị, số lượng thang máy, thang cuốn ở nước

ta trong những năm đầu thế kỷ 21 đạt số lượng hơn 6.000 chiếc [20] Toàn quốc hiện có gần 100 đơn vị được chấp thuận cho phép chế tạo, lắp đặt, bảo trì và phân phối thang máy, thang cuốn Trong đó có những công ty đã có uy tín và thuơng hiệu như Tự Động, Thiên Nam, Thái Bình, Á Châu, Toàn Tâm, Thăng Long, Alphanam, Hải Vân Otis, SGE

- Schindler.v.v .và mới đây nhất là Công ty TNHH Thang máy Melco (công ty liên doanh giữa Công ty Tòan Tâm và tập đòan Mitsubishi Building Technio –Service nhà sản xuất hàng đầu thế giới về thang máy, thang cuốn và băng chuyền) Những năm gần đây số lượng thang máy, thang cuốn do các công ty này đã lắp đặt chiếm hơn 45% trên tổng số thang máy, thang cuốn trong cả nước

Tuy nhiên, phải nhìn nhận giữa thang máy, thang cuốn ngoại và thang máy, thang cuốn chế tạo trong nước vẫn còn một khoảng cách về độ tin cậy, chất lượng và tuổi thọ Đòi hỏi phải nghiên cứu, đầu tư thiết bị, cập nhật và cải tiến công nghệ mới để phát triển ngành chế tạo thang máy, thang cuốn trong thời gian tới

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ LOẠI THANG MÁY, THANG CUỐN ĐIỂN HÌNH Ở MỘT SỐ TỈNH PHÍA NAM

Trong quá trình nghiên cứu đặc điểm, kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của các chủng

lọai thang máy, thang cuốn, một công việc không kém phần quan trọng là phải nắm vững được lý thuyết nguyên tắc tính toán, thiết kế các kết cấu, chi tiết, bộ phận và hệ thống điều khiển của thang máy, thang cuốn

Trải qua giai đọan dài của lịch sử phát triển từ thang máy, thang cuốn đơn giản thủ công đến các lọai thang máy, thang cuốn ứng dụng công nghệ phức tạp, tiên tiến nhất đã phát huy những thành tựu vượt bậc và đúc kết được những kinh nghiệm quý báu trong việc thíêt kế chế tạo và sử dụng thang máy, thang cuốn Những vấn đề này đã được các tác giả trong và ngòai nước quan tâm, nghiên cứu ở nhiều góc độ khác nhau và được thể hiện ở các dạng tài liệu như tạp chí, sách giáo khoa, cẩm nang, phần mềm tính tóan thiết

kế để tra cứu, giảng dạy và ứng dụng trong thực tiễn sản xuất

2.1 Cơ sở lý thuyết tính tóan thíêt kế thang máy, thang cuốn Thực tế trong lĩnh vực

thang máy, thang cuốn ở nước ta hiện nay, các tài liệu chuyên môn về ngành máy nâng chuyển tương đối hạn chế, tài liệu chủ yếu là tiếng nước ngoài Những nội dung cụ thể dưới đây được tóm tắt từ các tài liệu tiêu biểu :

Trong công trình [17] TS.Nguyễn Danh Sơn đề cập đến những kiểu thang máy đang được sử dụng phổ biến nhất: thang máy một cabin và thang máy nhiều cabin, thang nâng có lồng, thang nâng dùng xe kíp và thang nâng dùng trong xây dựng Xem xét tỉ mỉ

về các thang máy, giải thích những nét đặc biệt cơ bản trong cách làm việc và tính toán chúng, xem xét một cách tóm lược về các loại thang nâng chuyên dùng Mô tả các thiết

bị cơ khí của thang máy và tóm lược về các hệ thống điều khiển chúng

Trong công trình [18] Ts.Vũ Liêm Chính và các tác giả chú ý đến cấu tạo chung, nguyên lý họat động và các thíêt bị cơ khí trong thang máy; các nguyên tắc chung khi lựa chọn thang máy và nguyên tắc cơ bản khi bố trí nhóm thang máy; kích thước hình

học cơ bản, độ chính xác kích thứơc hình học và kết cấu của giếng thang; lắp đặt,quản lý,

sử dụng và bảo trì thang máy

Trong công trình [5] tác giả Lubomir Janovsky chủ yếu tập trung vào việc tính toán cáp thang máy, hiệu suất nhiệt, tính tóan và chọn thắng, tính tóan đối trọng, ray dẫn hướng, thíêt kế máy kéo Ngoài ra, tác giả còn nghiên cứu sâu về vấn đề giảm chấn, hệ thống cơ khí và truyền động an toàn, yêu cầu chung đối với phòng máy và giếng thang, dẫn hướng cabin, đối trọng, thông số kỹ thuật của các lọai cửa và vận hành cửa

Nội dung mà tác giả F.A.Annett nghiên cứu ở công trình [6] phần lớn là vấn đề điều khiển động cơ máy kéo một chiều và xoay chiều, các bộ điều khiển, hệ thống tín hiệu và điều khiển thang máy tự động, thang máy thủy lực và điều khiển thang máy thủy lực, xác định lỗi trong các thiết bị cơ khí Có đề cập khái quát về các chi tíêt, bộ phận trong thang cuốn và băng cuốn

Tác giả Н.ЧABУШЯН của công trình [9] đi sâu nghiên cứu nội dung công suất động học và động lực học của thang máy và thang nâng dùng trong hầm mỏ Nguyên lý chung và cấu tạo của các bộ phận cơ khí, động cơ điện và khí cụ điện, tiếng ồn và rung động thang máy và thang nâng dùng trong hầm mỏ Các vấn đề về xây dựng và lắp đặt giếng thang, lý thuỵết vận chuyển và lựa chọn thang máy

Hai tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6904:2001 [25] và TCVN 6906 – 2001 [26] quy định phương pháp thử các yêu cầu an tòan về cấu tạo và lắp đặt cho thang máy và thang cuốn trong các trường hợp: sau khi lắp đặt trước khi đưa vào sử dụng, sau khi tiến hành cải tạo sửa chữa trung tu và đại tu, sau khi xảy ra tai nạn nghiêm trọng và đã khắc phục xong, hết hạn giấy phép sử dụng, theo yêu cầu của cơ quan quản lý an toàn lao động

Qua tìm hiểu nghiên cứu các công trình thang máy, thang cuốn, tôi có nhận xét như sau:

Đối với thang máy, tập hợp hầu như đầy đủ những nội dung lý thuyết cơ bản cho việc

tính toán thiết kế Bao gồm:

- Khái niệm chung, phân lọai, các thông số cơ bản và ký hiệu thang máy

- Nguyên tắc chung về tính bền thang máy

- Cấu tạo và nguyên lý họat động của các thíêt bị cơ khí, thiết bị an toàn và khí cụ điện

- Cân bằng thang máy và hệ thống treo cabin, đối trọng

- Cabin thang máy, xác định kích thước và tính bền cabin

- Động học và động lực học thang máy

-Tiếng ồn và rung động trong buồng thang và trong cabin, tính toán hiệu suất nhiệt

- Xác định lỗi trong các thiết bị cơ khí, động cơ và bộ điều khiển

- Hệ thống điều khiển thang máy tự động, điều khiển nhóm

- Các nguyên tắc khi lựa chọn và bố trí thang máy và nhóm thang máy

- Kết cấu và kích thước hình học của phòng máy và giếng thang của thang máy

- Các yêu cầu trong quá trình vận chuyển và lắp đặt

- Hướng dẫn tổ chức quản lý, sử dụng an toàn và bảo trì thang máy

Đối với thang cuốn, về tài liệu chuyên ngành chưa có một tài liệu nào chuyên viết về

thang cuốn, một số nội dung như: cấu tạo các bộ phận chi tíêt cơ bản và nguyên lý họat động của thang cuốn, kích thước hình học và thông số kỹ thuật, các yêu chung về lắp đặt

và sử dụng chỉ được một số tác giả đề cập tóm tắt trong phạm vi tài liệu nghiên cứu của chính các tác giả đó

Từ thực tế tìm hiểu cơ sở lý thuyết trên có thể kết luận ở Việt Nam đã đủ thông tin

tư liệu cần thiết cho việc tính toán thiết kế, chế tạo và lắp đặt thang máy chở người đáp ứng yêu cầu theo Tiêu chuẩn Việt Nam, đồng thời cũng thấy rằng đã có cơ sở cho việc tính toán thiết kế thang cuốn, nhưng còn rất thiếu tài liệu cho việc nghiên cứu chế tạo và lắp đặt thang cuốn

2 Đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật

thiết kế đầy đủ của một phương tiện vận chuyển thẳng đứng, vận chuyển hành khách giữa các tầng lầu khác nhau trong tòa nhà Các thang tải khách đều ứng dụng công nghệ

kỹ thuật hiện đại và tiên tiến của thế giới, vận hành êm, an toàn , kinh tế và hiệu quả, tiết kiệm năng lương điện Mẫu mã đa dạng, đẹp, đáp ứng thiết kế và phù hợp với các khách sạn, cao ốc, văn phòng, trung tâm thương mạị Tải trọng thang máy tải khách thông thường chuyên chở từ 350kg - 1600kg, phục vụ lên tới 30 tầng với tốc độ 2.5m/s

Các thang máy đều được trang bị các thíêt bị an toàn và bộ cứu hộ tự động Hệ thống điều khiển hoạt động được thiết kế theo công nghệ truyền dẫn serial làm tăng khả năng an toàn tin cậy, khả năng đáp ứng linh hoạt, dung lượng lệnh gọi phục vụ cao với nhiều chế độ hoạt động thông minh Hệ thống điều khiển dẫn động cửa sử dụng loại biến đổi điện áp - tần số VVVF làm cho cửa đóng mở nhanh và êm ái, kết hợp với mạch điều khiển có thể tự động điều chỉnh thời gian đóng mở cửa, nâng hiệu quả hoạt động của thang máy

Cấu tạo của một thang máy điện truyền thống bao gồm các bộ phận: bộ phận máy kéo với động cơ điện, hộp giảm tốc, phanh, puly dẫn cáp, gối đỡ puly và khung bệ của máy kéo; cabin và đối trọng; bộ phận treo cabin và đối trọng; bộ guốc tựa và dẫn hướng của cabin và đối trọng); bộ hãm bảo hiểm cabin; bộ cửa cabin và bộ phận dẫn động cửa cabin; bộ giảm chấn cabin và bộ giảm chấn của đối trọng; các cụm công tắc báo tầng, dừng tầng và an toàn cuối hành trình; hệ thống điều khiển

Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN:5744-1993 [28] thang máy được phân thành năm loại: loại I, Thang máy thiết kế cho việc chuyên chở người; loại II, Thang máy thiết

kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính đến các hàng hóa mang theo người; loại III, Thang máy thiết kế chuyên chở giường (băng ca) dùng trong các bệnh viện; loại IV, Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở hàng hóa nhưng thường có người đi kèm theo; Loại V, Thang máy điều khiển ngoài cabin chỉ dùng để chuyên chở hàng, loại này khi thiết kế cabin phải khống chế kích thước để người không thể vào được Ngòai ra thang máy còn được phân lọai theo các chỉ tiêu khác như theo vận tốc, tải trọng, vị trí đặt

bộ tời kéo, hệ thống vận hành…

Nguyên lý hoạt động của thang máy chạy điện (hình 2.1) [17] có tời nâng 1 kéo cabin 3 trong đó chứa người hoặc hàng hóa chuyển động trên các dẫn hướng thẳng đứng

5, nhờ có các bộ guốc trượt 9 lắp chặt vào cabin Cáp nâng 10 trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của bộ tời nâng (trên hình là bộ tời nâng có puli dẫn cáp) Khi dùng puli dẫn cáp thì sự nâng cabin là do lực ma sát giữa cáp và vành puli dẫn cáp này Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng vật nâng được cân bằng bởi đối trọng 7 treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang (khi bộ tời có tang quấn cáp)

Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang 6 Phần trên của giếng thang thường

bố trí buồng máy 11 Trong buồng máy có lắp bộ tời và khí cụ điều khiển chính (tủ phân phối, trạm từ, bộ hạn chế tốc độ…) Phần dưới của giếng thang (hố giếng) có bố trí các

bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng 8, để cabin tập kết trên đó trong trường hợp cabin di chuyển quá vị trí làm việc cuối cùng (khi cabin ở vị trí giới hạn trên cùng thì đối trọng tập kết trên giảm chấn) Ở phần trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các

bộ hạn chế hành trình để hạn chế hành trình làm việc của cabin

Để tránh rơi cabin bị đứt cáp hoặc khi bị hỏng cơ cấu nâng, trên cabin có lắp bộ hãm bảo hiểm Trong trường hợp này thì thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp và các dẫn hướng và giữ chặt cabin Đa số trường hợp thì các bộ hãm bảo hiểm được dẫn động từ một cáp phụ

4, cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm 2 Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất định thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp 4 Cáp này khi hạ cabin sau đó sẽ tác động vào bộ hãm bảo hiểm liên hệ với nó

Việc mở máy thang được tiến hành bằng cách ấn lên nút ấn của các tầng tương ứng

và việc dừng cabin ở một tầng nhất định thì được điều khiển tự động Trong hệ thống điều khiển có trang bị thêm những thiết bị phụ để dừng động cơ khi gặp phải sự cố hoặc khi có khả năng bị mất an toàn trong sử dụng thang máy (khi cửa cabin và cửa tầng đang

mở, cabin đang được giữ bởi bộ hãm bảo hiểm.v.v)

Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể của thang máy

1 2

3

4 5 6

7

8 9 10 11

Thông số cơ bản Các thông số cơ bản của thang máy gồm trọng tải, vận tốc cabin, chiều

cao nâng (hành trình) và số điểm dừng (số tầng phục vụ) Trọng tải và vận tốc cabin thường được chuẩn hóa, còn số tầng phục vụ và chiều cao nâng tùy thuộc vào kết cấu của công trình

Đối với thang chở người trọng tải thường được tính bằng kg hoặc số hành khách Kích thước sàn cabin được tính toán tương ứng với trọng tải của thang, do đó kích thước mặt bằng giếng thang cũng cần thiết kế trước cho phù hợp

Vận tốc cabin liên quan mật thiết tới các vấn đề về chất lượng phục vụ (di chuyển nhanh, thời gian đợi thang ngắn,…), nhưng cùng với nó cũng cần giải quyết các vấn đề

về độ chính xác khi dừng tầng, về gia tốc khi cơ cấu khởi động hoặc phanh, gia tốc lớn sẽ làm hành khách có cảm giác không thoải mái

Với mục đích chuẩn hóa các cơ cấu dẫn động (công suất, số vòng quay động cơ, tỷ

số truyền của hộp giảm tốc, đường kính puly ma sát, …), giúp chúng dễ dàng lắp lẫn, thay thế … trọng tải và tốc độ thang máy cần phải chuẩn hóa

Tiêu chuẩn ISO 4190-1:1999 [10] trọng tải và tốc độ cabin thang chở người được xây dựng dựa trên dãy Renard: trọng tải 320, (450), 630, 800, 1000, 1275, 1600, 1800,

2000, 2500 (kg) và tốc độ: 0.63, 0.1, 1.6, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 5.0, 6.0 (m/s)

Kích thước trong cabin (rộng, sâu, cao), chiều cao cửa cabin và cửa tầng, kích thước giếng thang, chiều sâu hố thang (PIT), chiều cao tầng trên cùng (Headroom) hoặc OH) và kích thước phòng máy cũng được chuẩn hóa theo dãy tải trọng và tốc độ trên

Bảng 2.1 và 2.2 [2] trích các số liệu về tải trọng, tốc độ, kích thước cabin và kích thước giếng thang của hãng FUJI (Nhật Bản) và OTIS (Hoa Kỳ)

TCVN 6395:1998 [29] không quy định kích thước cụ thể sàn cabin, nhưng giới hạn diện tích sàn tối thiểu và tối đa theo số lượng hành khách và trọng tải (bảng 2.3 và 2.4) Số lượng hành khách tối đa trong cabin được tính theo trọng tải (kg) của thang với khối lượng mỗi hành khách 75kg

Bảng 2.1 Thông số thang máy FUJI

Ký hiệu Trọng tải Vận tốc Cabin Giếng thang OH PIT

4450

4650

4850 (ứng với vận tốc

60, 90,

105 m/ph)

1550

1850

2150 (ứng với vận tốc

60, 90,

105 m/ph)

Bảng 2.2 Thông số thang máy OTIS

Ký hiệu Trọng tải Vận tốc Cabin Giếng thang OH PIT

Diện tích tối thiểu sàn cabin, m2

Bảng 2.4 Diện tích tối đa sàn cabin Tải định mức,

*Tối thiểu đối với thang máy 1 người **Tối thiểu đối với thang máy 2 người

Trên 2500 kg cộng thêm 0,16m2 cho mỗi kg gia tăng Với các giá trị trung gian thì tính theo tỷ lệ nội suy

Nhìn chung, so với thang máy do các hãng sản xuất bán tại Việt Nam, diện tích sàn (m2) và trọng tải (kg) với cùng số hành khách nhỏ hơn so với TCVN Trung bình với các thang này, số lượng hành khách tối đa trong cabin cần giảm bớt 1 người Trong tính

toán thiết kế mới thang máy cần tuân thủ theo TCVN

Ký hiệu thang máy Theo thông lệ quốc tế, thang máy được ký hiệu bằng 1 dãy chữ cái

Latinh và các con số Ký hiệu này cho biết các đặc tính cơ bản của thang như công dụng, tải trọng, kiểu mở cửa, tốc độ, vận tốc, số tầng phục vụ, hệ thống điều khiển, vận hành…

Ví dụ ký hiệu P-9-CO-90-8/11-VVVF-Duplex

cho biết thang thuộc loại thang chở người (P=Passenger), tải trọng 9 người, cửa lùa 2 cánh mở từ tâm, tốc độ 90m/ph, số điểm dừng (số tầng phục vụ) 8/tổng số tầng 11, hệ thống điều khiển VVVF (thay đổi tốc độ bằng tần số), vận hành kép (vận hành chung nếu lắp nhiều thang)

Trang thiết bị cơ khí của thang máy [5] Thiết bị lắp đặt trong buồng máy (hình 2.2)

gồm bộ tời kéo 1 có phanh hãm điện từ và động cơ truyền động, hộp giảm tốc độ, bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp ) Tất cả các bộ phận trên được lắp đặt trên tấm đế bằng thép, thang máy thường dùng hai cơ cấu nâng (hình 2.3) trong đó cơ cấu nâng

không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao Tủ điện 12 lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và các loại rơle trung gian Bộ phận hạn chế tốc độ 4 làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang

Hình 2.2 Cấu tạo thang máy

1 Bộ tời kéo; 2 Tấm đế thép; 3 Cáp treo; 4 Bộ hạn chế tốc độ ; 5.Buồng thang; 6 Ray dẫn hướng cabin; 7 Đối trọng; 8 Ray dẫn hướng đối trọng; 9 Giảm chấn cabin; 10 Cáp cấp điện; 11.Động cơ đóng mở cửa buồng thang; 12 Tủ điện

Thiết bị lắp trong giếng thang máy (hình 2.2) gồm buồng thang 5 di chuyển trong

giếng thang máy dọc theo các ray dẫn hướng 6 Trên nóc buồng thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang 11 Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn của buồng thang và điện thoại lên lạc với bên ngoài trong trường hợp thang máy mất điện Cung cấp điện cho buồng thang bằng dây cáp mềm 10; Hệ thống cáp treo 3 là hệ thống cáp hai nhánh một đầu nối với buồng thang, đầu còn lại nối với đối trọng 7 cùng với puli dẫn hướng Trong giếng của thang máy còn lắp đặt các bộ cảm biến

vị trí dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang ở mỗi tầng và hạn chế hành trình nâng, hạ của thang máy

lắp đặt hệ thống giảm xóc 9 là hệ thống giảm xóc dùng lò xo và giảm xóc thủy lực tránh

sự va đập của buồng thang và đối trọng xuống sàn của giếng thang máy trong trường hợp công tắc hành trình hạn chế hành trình di chuyển xuống bị sự cố (không hoạt động)

a Bộ tời thang máy có hộp giảm tốc b Bộ tời thang máy không có hộp giảm tốc

Hình 2.3 Bộ tời thang máy

Các thiết bị cố định trong giếng thang (hình 2.2) có ray dẫn hướng đối trọng 8

được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc

theo giếng thang Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết

kế của chúng trong giếng thang và không bị dịch chuyển theo phương nằm ngang trong quá trình chuyển động Ngoài ra ray dẫn hướng còn phải đủ cứng vững để trọng lượng của cabin và tải trọng trong cabin tựa lên dẫn hướng cùng các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp bị đứt cáp hoặc cabin đi xuống với tốc

độ lớn hơn giá trị cho phép) Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt quá vị trí đặt của công tắc hành trình cuối cùng

Cabin và các thiết bị liên quan Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin

phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ Theo cấu tạo,cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin Trên khung cabin có lắp các guốc tựa, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy, được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức

Guốc tựa có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép Có hai loại guốc tựa là guốc trượt và guốc lăn

Hệ thống treo ca bin: do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh puly ma sát nên rất nguy hiểm Ngoài ra, do có sợi chùng sợi căng nên các rãnh cáp trên puly ma sát sẽ bị mòn không đều Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn Khi đó thang chỉ có thể hoạt động được khi đã điều chỉnh độ căng của các cáp như nhau Hệ thống treo cabin được lắp đặt với dầm trên khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin

Buồng cabin là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần, sàn và vách cabin.Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin Buồng cabin phải đảm bảo được các yêu cầu cần thiết về mặt kỹ thuật cũng như mặt mỹ thuật Hệ thống cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trong trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang máy Hệ thống cửa cabin

và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng tại tầng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển đi đến các tầng khác

Hệ thống cân bằng trong thang máy. Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với với trọng lượng của cabin và tải trọng nâng Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến mômen tải trọng và công suất động cơ của

cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát

Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của thang máy Đối với thang máy có chiều cao nâng không lớn, người ta chọn đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng của cabin và một phần tải trọng nâng , cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng Khi thang máy có chiều cao nâng lớn, trọng lượng của cáp nâng và cáp điện là đáng kể nên người ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần tải trọng của cáp điện và cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động

Xích và cáp cân bằng, khi thang máy có chiều cao trên 45 m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện có giá trị trên 0,1 Q thì người ta phải đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng

để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động, đảm bảo mômen tải tương đối ổn định trên puly ma sát Xích cân bằng thường được dùng cho thang máy có tốc độ dưới 1,4 m/s Đối với thang máy có tốc độ cao, người ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo căng cáp cân bằng để không bị xoắn Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải

có tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển của thang máy khi cáp cân bằng bị đứt hoặc bị dãn quá lớn và khi có sự cố với thiết bị kéo căng cáp cân bằng

Cáp nâng được chế tạo từ các sợi thép cacbon có chất lượng tốt, giới hạn bền 1400 – 1800 kg/cm2

Thang máy thường dùng từ 3 đến 4 sợi cáp bện Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:

S

Trong đó: Smax - lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang máy ;

Sd - tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp , đường kính cáp và giới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp

n - hệ số dự trữ bền của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quy định trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu nâng

Thiết bị an toàn cơ khí Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an

toàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như đứt cáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm: phanh hãm điện từ và phanh bảo hiểm với chức năng là hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo Về kết cấu và cấu tạo, phanh bảo hiểm có ba loại là phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp, phanh bảo hiểm kiểu kìm dùng để hãm êm và phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp

Cảm biến vị trí Trong thang máy, các bộ phận cảm biến vị trí dùng để phát lệnh dừng

buồng thang ở mỗi tầng, chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác của buồng thang và xác định vị trí của buồng thang Hiện nay, trong sơ đồ khống chế vị trí thang máy thường dùng ba loại cảm biến vị trí đó là kiểu cơ khí, kiểu cảm ứng, kiểu quang điện Đối với thang máy tốc độ cao nếu dùng bộ cảm biến kiểu cơ khí sẽ làm giảm độ tin

cậy trong quá trình làm việc Bởi vậy trong các sơ đồ khống chế vị trí của thang máy tốc

độ cao thường dùng các bộ cảm biến không tiếp điểm kiểu cảm ứng hoặc kiểu quang điện

dùng để chở người hoặc chở hàng hóa Điều kiện làm việc của thang máy rất phức tạp như làm việc với chế độ thay đổi liên tục trong các khoảng thời gian dài ngắn khác nhau, không gian làm việc chật hẹp, chiều cao nâng lớn và yêu cầu đổi chiều liên tục Chuyển động của thang máy chủ yếu theo chiều thẳng đứng, theo các đường ray dẫn hướng

Thang máy chở người khác với thang máy chở hàng hóa vì nó không đơn thuần chỉ là thiết bị nâng chuyển, nó không dừng ở vấn đề sử dụng công suất mà mục đích chính của nó là phục vụ con người Do vậy mà loại thang này phải có hệ số an toàn và độ tin cậy cao, dễ sử dụng, không gây cảm giác khó chịu, tạo điều kiện thuận lợi và đỡ tốn thời gian sức lực cho hành khách Như vậy, thang máy chở người sẽ có các đòi hỏi rất khắt khe về mặt điều chỉnh vận tốc và độ dừng tầng chính xác cùng các thiết bị an toàn khác nhằm phục vụ các yêu cầu trên Để đảm bảo các thông số tối ưu làm cho người khi

đi thang máy thấy được sự nhẹ nhàng, thoải mái thì hệ thống điều khiển thang máy cần

có một số bộ phận với các chức năng như động cơ chính, động cơ mở cửa, khối chọn tầng, hệ điều khiển chuyển động và mạch chỉ thị và bảo vệ

Khối chọn tầng, gọi tầng là khối tiếp nhận thông tin được con người đưa vào qua các nút bấm gọi tầng ở phía ngoài, nút gọi tầng ở phía trong cabin Khối này tạo ra bộ đệm để đưa thông tin đến bộ xử lý để xác định chiều chuyển động của cabin lên hay xuống

Hệ điều khiển chuyển động của thang là bộ phận trung tâm xử lý các thông tin nhận được từ khối chọn tầng, gọi tầng và các tín hiệu từ các sensor gắn trên đường chuyển dịch của thang

Mạch chỉ thị và bảo vệ là bộ phận không thể thiếu của toàn bộ hệ thống thang máy Nó giúp cho hành khách thuận tiện trong quá trình sử dụng thang và bảo vệ cho thiết bị cũng như người sử dụng

Động cơ chính, tạo lực kéo truyền dẫn cho thang chuyển động và để cho thang di

chuyển nhẹ nhàng êm dịu cần có hệ thống điều khiển động cơ Thường dùng 2 kiểu điều khiển động cơ đó là điều khiển bằng cách thay đổi điện áp đặt vào động cơ (ACVF) và điều khiển bằng cách thay đổi tần số đặt vào động cơ (VVVF) Động cơ là khâu dẫn động gắn liền với hộp giảm tốc, tùy theo yêu cầu thay đổi tốc độ thang trong quá trình chuyển động mà lựa chọn loại động cơ 2 tốc độ hoặc 1 tốc độ, điều này sẽ quyết định phương án điều khiển động cơ Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ không đồng bộ 3 pha rô to dây quấn hoặc không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc Vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại, cùng với sự yêu cầu liên tục điều chỉnh vận tốc, mô men quay của động cơ phải đảm bảo không đổi trong suốt quá trình động cơ làm việc, mô men mở máy của động cơ cũng phải lớn hơn loại bình thường Để đảm bảo yêu cầu về cảm giác của người đi thang máy là thang phải êm dịu trong suốt quá trình chuyển động, yêu cầu tốc độ thang phải tuân theo quy luật sau: tốc độ thang tăng dần đều tới tốc độ định mức v1, sau đó duy trì tốc độ này trong suốt quá trình chuyển động, trước khi tới tầng cần dừng, thang giảm dần tới một tốc độ đủ nhỏ v3 – tốc độ v3 được giữ một thời gian ngắn nữa trước khi dừng hẳn (hình 2.4)

Hình 2.4 Đặc tính chuyển động của thang máy

BỘ HẠN CHẾ BỘ ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ TRƯỢT NGUỒN 3 PHA

ĐẶT TRƯỚC TỐC ĐỘ

PHẢN HỒI TỐC ĐỘ

Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển động cơ khơng đồng bộ 3 pha kiểu ACVF

Hiện nay việc điều khiển động cơ dẫn động êm dùng bộ biến tần (Inverter) của các hãng khác nhau đang đuợc sử dụng rộng rãi Việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng bộ biến tần cĩ thể tạo ra trực tiếp từ một nguồn tần số xác định (50Hz) thành nguồn cĩ tần

số cĩ thể thay đổi được trong một giải rộng (ví dụ: 0Hz – 400Hz) Quá trình trên được thực hiện bằng việc chuyển dịng điện xoay chiều cĩ tần số là 50Hz thành dịng điện ngược chiều Sau đĩ dịng điện ngược chiều này được điều khiển một cách thích hợp thành dao động hình sin Hiện nay người ta sử dụng phương pháp tạo dao động hình sin bằng kiểu biến đổi “tương tự - số” (Annalog-Digital) gọi là bộ biến tần Bộ biến tần cho phép điều khiển trực tiếp mức điện áp và tần số nguồn cung cấp cho động cơ

Trong quá trình điều khiển tốc độ động cơ người ta kết hợp điều khiển các tham số khác như: thay đổi khoảng thời gian, giảm tốc độ động cơ từ tốc độ này sang tốc

độ khác, điều này gây hiệu ứng nhẹ nhàng, êm dịu khi cabin chuyển động…

Động cơ mở cửa Cabin là bộ phận dùng để chuyên chở hành khách, trong đĩ cửa

cabin cĩ tác dụng che kín cabin trong quá trình chuyển động, khơng tạo ra cảm giác chĩng mặt cho khách và ngăn khơng cho bất cứ thứ gì vào hoặc ra khỏi cabin Ngồi cửa cabin, cịn cĩ cửa tầng trang bị khĩa để che chắn bảo vệ người, tồn bộ giếng thang và

các thiết bị trong đó Cửa cabin và cửa tầng có bộ phận liên động để đảm bảo đóng mở đồng thời Điều khiển quá trình đóng mở cửa là động cơ mở cửa được đặt trên nóc cabin

Động cơ mở cửa thường dùng có thể là động cơ 1 chiều hoặc động cơ không đồng

bộ 3 pha công suất nhỏ (khoảng một vài trăm Oát (W), tùy loại cỡ thang) Tuy nhiên để cho cửa cabin mở nhẹ nhàng, êm dịu quá trình mở cửa cũng như đóng cửa cũng phải tuân theo một qui luật nhất định Qui luật này có thể được thực hiện bằng kết cấu cơ khí của

cơ cấu mở cửa hoặc mạch điều khiển tốc độ quay của động cơ Hiện nay người ta thường

dùng phương pháp điều khiển tốc độ quay của động cơ mở cửa

Hình 2.6 Đặc tính chuyển động cửa cabin của thang máy

DMR

DOOR MOTOR FIELD

Hình 2.7 Mạch điều khiển động cơ mở cửa điện 1 chiều

Trên hình 2.7 là một ví dụ cụ thể về mạch điều khiển động cơ mở cửa thường gặp trong một vài loại thang trước đây sử dụng động cơ 1 chiều Tuy nhiên hầu hết các thang hiện đang được sử dụng, đều dùng động cơ mở cửa loại không đồng bộ 3 pha công suất nhỏ Việc điều khiển tốc độ cho phù hợp với đặc tính đã nêu là kết hợp bộ biến tần (hoặc mạch thay đổi điện áp – ACVF) với các mạch điều khiển logic thích hợp (hình 2.8)

Hình 2.8 Điều khiển động cơ mở cửa loại 3 pha

Khối chọn tầng, gọi tầng Đây là khối tiếp nhận thông tin được con người đưa vào qua

các nút bấm gọi tầng ở phía bên ngoài và nút gọi tầng phía trong cabin Khối này tạo ra

bộ đệm để đưa thông tin đến bộ xử lý để xác định chiều chuyển động của cabin lên hay xuống Có 3 loại mạch thông dụng: mạch điều khiển logic sử dụng các rơle kiểu tiếp điểm, đây là phương pháp kinh điển, dễ chế tạo và sửa chữa, thay thế khi có sự cố Tuy nhiên nếu thang có nhiều điểm dừng, thiết bị trở nên phức tạp và do vậy độ tin cậy thấp; mạch điều khiển logic, trong đó trung tâm của mạch điều khiển các thao tác dịch chuyển cũng như gọi tầng là vi mạch EPROM Chương trình điều khiển thang được viết từ các máy tính PC, sau đó nạp cho EPROM Ưu điểm của loại mạch này là rất hiện đại, độ tin cậy cao Khai thác triệt để các khả năng có thể có trong điều khiển thang máy Tuy nhiên loại này cũng chỉ hiệu quả đối với các hãng có tiềm năng lớn với hệ thống thiết bị chế tạo

và lắp ráp điện tử hiện đại Và vì vậy nó chỉ hiệu quả khi sản lượng thang lớn và ổn định; mạch điều khiển logic sử dụng bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Control), đó là

thiết bị logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình Các sơ đồ gọi tầng và chọn tầng thực chất là các mạch logic để nhận biết và điều khiển một quá trình xác định

Lệnh gọi tầng

tại cabin và gọi

tại cửa tầng

Mạch chỉ thị

INVERTER

Các mạch logic sử dụng rơ le trung gian

Động cơ mở cửa

Hình 2.9 Mạch điều khiển sử dụng PLC

Vì vậy nếu ứng dụng bộ điều khiển PLC cĩ thể kết hợp với một số mạch phụ trợ

sẽ cho phép thiết kế các mạch điều khiển thang máy hồn chỉnh Loại này rất thích hợp cho các loạt sản phẩm nhỏ và đa dạng, bởi tính mềm dẻo khi lập trình các PLC cho từng các đối tượng cụ thể Hơn nữa hiện nay các hãng khác nhau đang đưa ra trên thị trường nhiều thiết bị PLC khác nhau rất tiện cho việc lựa chọn và sử dụng

Mạch chỉ thị và bảo vệ Mạch chỉ thị thường được lắp trong cabin và ngồi cửa tầng, với

mục đích giúp cho hành khách thuận tiện trong quá trình sử dụng thang Nĩ cho phép các hành khách nhận biết vị trí hiện diện của thang máy trong quá trình chuyển động cũng như đang dừng Ngồi ra nĩ cịn cho biết phương chuyển động của thang Thơng thường

và tốt nhất là sử dụng các đèn LED chỉ thị kiểu 7 thanh và các đèn LED chỉ phương cĩ kèm theo các bộ dao động nhấp nháy tạo tính sinh động và tăng thẩm mỹ cho thang Mạch bảo vệ là bộ phận khơng thể thiếu trong tồn bộ hệ thống thang máy Nĩ cĩ tác

dụng bảo vệ cho thiết bị cũng đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng Bao gồm nhiều tính năng bảo vệ khác nhau như: bảo vệ điện quá áp, mất pha, đảo pha; bảo vệ động cơ điện trong quá trình vận hành do vượt tầng, vượt tốc, quá tải, đứt cáp, kẹt cửa cabin …

Hiện nay do yêu cầu chất lượng và tính tiện nghi cao của sản phẩm thang máy để phục vụ người sử dụng, một số thang máy còn bố trí thêm thiết bị cứu hộ Nó có nhiệm

vụ tự vận hành về cửa tầng gần nhất trong trường hợp thang đang chuyển động gặp sự cố mất điện đột xuất, sau đó cửa tự mở để hành khách ra ngoài Thiết bị này vận hành nhờ gắn thêm ắc-quy kết hợp với bộ nạp điện

Phần xây dựng Phần xây dựng thuộc về công việc của các kiến trúc sư và kỹ sư xây

dựng Trong thực tế có thể gặp các giếng thang thiết kế không phù hợp cho việc lắp đặt thang máy tiêu chuẩn, điều này làm cho giá thành thang máy và lắp đặt thang máy tăng lên vì phải đặt thang phi tiêu chuẩn (sản xuất đơn chiếc) hoặc phải sửa lại giếng thang

Do vậy, ngay từ khi thiết kế công trình cần chú ý đến vấn đề này một cách thỏa đáng Có hai vấn đề chính ở phần xây dựng liên quan đến thang máy là giếng thang và buồng máy

Giếng thang, được giới hạn bởi đáy hố giếng, vách bao quanh và trần giếng thang

Phần đáy giếng (PIT) là phần giếng phía dưới mặt sàn tầng dừng thấp nhất; phần giếng chính giới hạn từ tầng dừng thấp nhất đến tầng dừng cao nhất; phần từ tầng dừng cao nhất đến trần giếng được gọi là đỉnh giếng (Headroom hoặc OH)

Buồng máy, là nơi dành riêng để lắp đặt máy móc, các thiết bị kèm theo và puly

của thang máy

Các kích thước hình học chủ yếu của giếng thang và buồng máy gồm: chiều sâu đáy giếng (PIT); chiều cao phần giếng chính (TV), chiều cao đỉnh giếng (OH); chiều rộng lòng trong giếng thang trong mặt cắt ngang (W); chiều sâu lòng trong giếng thang trong mặt cắt ngang (D); chiều rộng cửa tầng (EW); chiều cao cửa tầng (EH); chiều cao buồng máy (MH) ít nhất 1,8m; diện tích buồng máy (MWxMD): tùy theo thiết bị

Ngoài kích thước chiều cao phần giếng chính (TV) phụ thuộc kết cấu tòa nhà (chiều cao các tầng, số tầng), các kích thước khác phụ thuộc vào đạc tính kỹ thuật của thang như tải trọng, kích thước cabin (rộng CW x sâu CD), tốc độ, phương pháp bố trí đối trọng và phương pháp dẫn động

Ngoại trừ các kích thước PIT và OH, TCVN không có các quy định cụ thể về các kích thước của giếng thang và buồng máy Khi thiết kế phần xây dựng, các kích thước này có thể tham khảo theo quy định của tiêu chuẩn ISO, tuy nhiên người thiết kế cần phải tham khảo các chỉ dẫn cụ thể của nhà sản xuất thang

Bảng 2.5 Chiều sâu đáy hố thang PIT và chiều cao đỉnh giếng OH

Sàn cabin (CWxCD)

mm

Chiều rộng cửa (EW)

Mặt bằng giếng thang (WxD)

Mặt bằng buồng máy (MWxMD)

Trong các bảng này, số liệu trong ngoặc đơn là trọng tải theo tài liệu [2] của hãng OTIS, FUJI và nhiều hãng khác với cùng diện tích sàn cabin Như đã trình bày ở trên, diện tích sàn cabin cho mỗi hành khách ở thang máy do các hãng này sản xuất bé hơn giá trị cho phép so với TCVN 6595:1998 Khối lượng của mỗi hành khách cũng được tính bé hơn 75 kg, là giá trị được quy định trong tiêu chuẩn trên

Chiều cao buồng máy không có quy định cụ thể trong tiêu chuẩn, nhưng không thấp hơn 1,8m Thông thường, các hãng thang máy nước ngoài thường lấy chiều cao này khoảng 2,2m Phía trên buồng máy, tại vị trí lắp cơ cấu dẫn động (máy kéo) được bố trí móc treo để thuận tiện cho việc lắp đặt

2.2 Đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của thang cuốn Thang cuốn được sử dụng phục vụ công cộng và mục đích thương mại trong các nhà hàng, siêu thị, trung tâm thương mại, văn phòng, nhà ga sân bay, sân vận động Hình dáng thanh nhã cùng với sự phối hợp màu sắc đa dạng, cách bố trí rất phù hợp vừa tạo điểm nhấn cho trung tâm toà nhà đồng thời giúp tiết kiệm không gian, chất lượng sử dụng bền lâu cộng với ưu thế tích hợp công nghệ cao đã mang tới cho hành khách cảm giác thoải mái, dễ chịu, khi có thể vừa di chuyển vừa ngắm xem được cảnh quan xung quanh, đồng thời tăng thêm sự hấp dẫn và tính hiện đại cho công trình Thíêt kế đặc biệt, độ an toàn cao phù hợp với yêu cầu riêng có thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho khu vực có nhu cầu vận chuyển lưu lượng lớn và mật độ cao, năng suất tải của thang cuốn thường từ 3000 đến 9000 người/h, phục vụ ở độ cao thấp hơn 15m với tốc độ trung bình 0,5m/s

Một thang cuốn gồm các bộ phận: bộ phận truyền động với động cơ điện, hộp giảm tốc, phanh, đĩa xích (tang) chủ động, đĩa xích (tang) bị động; cụm lan can, trụ đỡ tay vịn và tay vịn di động; cụm bậc thang, tấm nền, tấm lược; hệ thống ray dẫn hướng, con lăn bậc thang, puly dẫn hướng và puly căng tay vịn; hệ thống điện điều khiển và chiếu sáng; các thíêt bị bảo vệ và an toàn (hình 2.10)

Thang cuốn đựợc phân lọai như sau: theo công dụng, thang cuốn sử dụng trong thương mại và vận chuyển công cộng; theo tốc độ, có các tốc độ định mức 0,5 m/s, 0,65 m/s, 0,75 m/s; Theo góc nghiêng, 300 và 600; theo chiều cao nâng, lớn hơn 6m và nhỏ hơn 6m; theo phương pháp dẫn động, dẫn động bằng đai và dẫn động bằng xích

Thông số cơ bản Các thông số cơ bản của thang cuốn gồm năng suất, bề rộng

bậc thang, tốc độ, góc nghiêng và chiều cao nâng Các thông số này thường được chuẩn hóa, riêng chiều cao nâng tùy thuộc vào kết cấu của công trình

Hình 2.10 Cấu tạo thang cuốn

1 Động cơ điện; 2 Xích dẫn động chính; 3 Đĩa xích dẫn động trên; 4 Đĩa xích dẫn động tay vịn; 5 Ray dẫn hướng; 6 Con lăn bậc thang; 7 Xích bậc thang; 8,9 Đĩa xích dẫn động dưới; 10 Puli dẫn hướng tay vịn; 11 Puli căng tay vịn; 12 Bậc thang; 13 Tay vịn;

14 Đĩa xích dẫn động tay vịn

Năng suất, năng suất vận chuyển lý thuyết của thang cuốn phụ thuộc vào mật độ,

bề rộng bậc thang và tốc độ của thang cuốn Năng suất vận chuyển thực tế bằng 40 - 80% của năng suất vận chuyển lý thuyết (biểu đồ 2.1) Công thức tính năng suất vận chuyển :

Pth = [ P x V/t ] x 3600s (người/giờ) trong đó Pth - năng suất lý thuyết; P - số người, tùy thuộc vào bề rộng bậc thang;

v- tốc độ m/s; t - bề rộng bậc thang (600mm, 800mm, 1000mm); 3600 s - giây/ giờ

Biểu đồ 2.1 Năng suất vận chuyển thang cuốn với bề rộng bậc thang 1000 mm [2]

Bề rộng bậc thang, bề rộng thang tối đa và tối thiểu 1100 mm và 580 mm Bề rộng

phổ biến theo EN115 quy định 3 mức chuẩn là 600 mm, 800 mm và 1000 mm Trong đó phổ biến nhất là bề rộng bậc thang 1000 mm Chiều rộng bậc thang được sử dụng cho thang cuốn tùy thuộc vào mục đích phục vụ (bảng 2.7)

Bảng 2.7 Năng suất vận chuyển lý thuyết và thực tế với các chiều rộng bậc thang tiêu

chuẩn ở vận tốc định mức và mật độ lưu thông khác nhau [2]

Bề rộng

bậc

thang

Năng súât vận chuyển lý thuyết (người/h)V=0,5 m/s

Năng súât vận chuyển thực tế (người/h) ở các lọai tốc độ V=0,5 m/s

Ít người

V=0,5 m/s Bình thường

V=0,5 m/s Đông người

V=0,65 m/s Đông người

trung bình, sân vận động Bề rộng bậc thang 600 mm: dùng cho các cửa hàng, trung tâm mua sắm nhỏ

Tốc độ, góc nghiêng và chiều cao nâng Tốc độ, thang cuốn thường được lắp đặt

động cơ hai tốc độ vận hành ở tốc độ 0,5 m/s và 0,65 m/s Thang cuốn vận hành ở tốc độ cao trong chu kỳ chịu tải tối đa và ở tốc độ thấp trong chu kỳ không chịu tải tối đa

Tùy vào mục đích sử dụng, có thể chọn thang cuốn có các tốc độ: tốc độ 0,4 m/s, thang cuốn mang xe đẩy hàng; tốc độ 0,5 m/s cho phép đối với bất cứ góc nghiêng và chiều cao nâng, tốc độ này tốt nhất cho các thang cuốn sử dụng trong khu vực thương mại, lưu lượng vận chuyển liên tục, phù hợp với năng suất vận chuyển lớn, an tòan tối đa

và yêu cầu về không gian tối thiểu; tốc độ 0,6 hoặc 0,65 m/s dùng cho phục vụ công cộng ở chế độ làm việc nặng, lưu lượng vận chuyển gián đoạn phổ biến ở nhà ga xe lửa

và ga tàu điện ngầm, cũng như ở các trung tâm thương mại hội chợ; tốc độ 0,75 m/s ( cho phép tối đa) ở tốc độ này với lưu lượng vận chuyển cực lớn năng suất vận chuyển của thang cuốn rất hiệu quả

Góc nghiêng phổ biến cho thang cuốn theo EN115 là 30o và 35o : nghiêng 30o: tiện nghi và an toàn tối đa cho người sử dụng; nghiêng 35o: sử dụng khi ít không gian và tăng hiệu quả kinh tế Góc nghiêng 35o

không được phép lắp đặt khi chiều cao nâng hơn

6 m hoặc phải thỏa các điều kiện

Bảng 2.8 và 2.9 thể hiện các số liệu về công suất bộ truyền động, bề rộng bậc thang, chiều cao nâng, góc nghiêng và tốc độ của hãng OTIS (Hoa Kỳ) và KONE (Phần

Lan) [2]

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật thang cuốn KONE (Phần Lan)

Chiều cao nâng Tốc độ Góc nghiêng tối đa K.thước mặt bậc thang T

Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật thang cuốn OTIS (Hoa Kỳ)

Chiều cao nâng

Ký hiệu thang cuốn Thang cuốn được ký hiệu bằng 1 dãy chữ cái Latinh và các con số

Ký hiệu này cho biết các đặc tính cơ bản của thang như số seri, góc nghiêng, số mặt bậc thang, bề rộng bậc thang

Ví dụ ký hiệu thang cuốn của hãng Fuji (Nhật Bản) : FEC - 35- 2 – 1000

cho biết thang thuộc loại seri FEC, góc nghiêng 350

, số mặt bậc thang 2, bề rộng bậc thang 1000mm

Trang thiết bị cơ khí và nguyên lý họat động Những máy móc có nhiều bộ phận

chuyển động này thực chất là hệ thống băng tải được cải tíến hoàn thiện ở mức độ cao Chúng có ba bộ phận chính (hình 2.11): 1, hai tay vịn di chuyển; 2, cầu thang chuyển động; 3, bộ dẫn động thường gồm một động cơ điện và một hộp giảm tốc bánh răng Trên hình 2.11 cho thấy các bộ phận này có mối tương quan hợp lý với nhau, được đỡ trên một khung thép (hình 2.12)