施工升降机供电系统的应用研究

  施工升降机作为重要的垂直运输设备在建筑施工中被广泛使用，近年来随着国内超高层建筑不断涌现，对施工升降机的运行高度和速度提出了更高的要求。采用电缆供电的施工升降机其电缆在高速运行过程中需要承受自身和滑车的重量，长期运行状态下难免出现拉伸变形甚至断芯，使用寿命大大降低；另外，随着高度增加，电缆承受的风载荷随之增大，电缆运行过程中摆动量大，容易出现安全事故。近年来，随着滑触线技术的逐渐成熟并成功应用在施工升降机上，滑触线自身重量通过标准节承受，对运行的升降机不增加额外载荷，彻底改变了升降机供电模式，其供电容量完全满足了供电需求，更好地适应了施工升降机大高度下高速运行的需求。

本文结合目前施工升降机供电系统的应用现状，针对不同高度、不同功能及不同场所的施工升降机供电系统的设计进行分析研究。

1 电缆供电技术

施工升降机采用电缆供电是*早也是*为广泛的方式，根据其结构形式分为电缆卷筒式和电缆滑车式。

1.1 电缆卷筒系统

电缆卷筒系统也称直挂式供电（图 1）。供电电缆一端接入电源后通过电缆卷筒底部穿入，经过升降机上的电缆臂固定后引入升降机控制电箱，为防止风对电缆的摆动影响，一般每隔 6～9m 设置电缆护架，使其在使用过程中始终约束在一定空间内。运行过程中电缆自身重量通过顶部电缆臂承担，随着高度的增加电缆承受负荷逐渐加大，考虑到自身强度，一般适合安装高度不超过 100m 的场合。电缆卷筒系统结构简单实用，

一般应用在供电负荷较小的普通场合，电缆硬度不能太大、使用环境温度不宜太低，这样才能保证电缆具有一定的柔软性，能够顺利落入卷筒并有序堆放，安装电缆前一定要让电缆自由展开破劲，以免电缆扭劲而破坏。但电缆运行时受外界环境影响较大，易发生电缆出筒或者错乱堆放的问题，运行时需要操作人员实时观察运行情况，以便及时发现问题，给施工带来一定的不便。

1.2 电缆滑车系统

电缆滑车系统采用中间供电方式，利用滑车系统存储电缆，满足了施工升降机在风力较大或环境温度较低的情况下使用，由于一半电缆处于固定状态，运行时减小了随动电缆的自重，降低了电缆自身强度要求。

根据导向形式不同分为升降机标准节导轨（图2）和独立导轨（图 3）两种形式，主要根据安装空间来确定。独立轨道可采用型钢、铝型材或者折板，应用在安装空间较大的场合。

电缆滑车的结构根据运行轨道的不同形式而定，标准节导轨运行的滑车结构主要有图 4、图5 所示多种形式，独立轨道的滑车结构如图 6 所示。实际应用时滑车的结构根据安装空间的不同进行特殊的设计。

双电缆滑车主要应用在施工升降机需要类似室内电梯的厅门呼叫、楼层显示、实时通讯以及消防迫降等功能时，需要增设控制电缆。若采用复合电缆仅国外有类似产品，成本高且订货周期长。目前普遍采用双电缆形式，其导向形式有标准节导轨和独立导轨，两种形式的选用主要根据其应用现场的结构布局以及施工升降机相关参数要求来确定。

采用标准节导轨的电缆滑车双电缆供电，将Ⅰ型滑车上下安装即可实现，但增加了底部平层高度，电缆臂和电缆护架安装使用烦琐，加上安装空间的限制，基本上不采用。目前普遍采用图5 中滑车形式，布置形式如图 7 所示，通过增加一组滑轮来穿绕控制电缆，结构紧凑，安装空间小。但在使用过程中，由于两种电缆型号不同，自身强度存在差异，使用一段时间后其拉伸量不同，往往移动控制电缆拉伸量较大，当拉伸量相差太多时，较松的电缆便会发生卡阻甚至与周边结构发生干涉，从而引发事故。这就要求工作人员定期进行电缆松紧的调整以避免事故的发生。

针对以上问题，开发了一种独立轨道电缆导向系统如图 8 所示。

在实际应用中，独立轨道滑车对称分布，受力好，双滑车相对独立，解决了电缆拉伸量不同的问题，运行平稳，已在很多烟囱工业用施工升降机中得到应用。而标准节导轨滑车结构偏置，整体受力不均衡，滑车的导向滚轮间距和滑车自重应根据不同的电缆进行设计匹配，确保滑车能够顺利运行不会出现卡阻现象。尤其是高速运行的施工升降机一旦滑车出现卡阻现象，便会与施工升降机发生碰撞以致损坏电缆和结构，针对以上问题将现有的滑车结构进行改进设计（图 9），将一侧导向轮改成铰接，运行时能够自由旋转，大大增强了滑车的通过性。另外在一些跨江输电铁塔、气象观测塔等高度超过 200m 的超高建筑结构的应用场合，为了解决风载荷对供电系统的影响，将电缆运行在一个完全密闭的轨道盒内，大大减小风的影响，同时电缆防护装置采用一种

双向止逆式刚性防护挡片，有效地防止了电缆从防护圈内摆出（图 10）。

但由于电缆滑车自身结构特点，导向轮与轨道运行时一旦有异物掉入，滑车便会发生卡死现象，必将造成电缆拉断或吊笼挤压滑车的事故。实际应用一般在滑车导向轮顶部设置防护板，但也不能完全避免，存在一定隐患。

2 滑触线供电技术

滑触线供电用于给移动的设备供电，沿着施工升降机运行轨道敷设滑触线导体，通过在施工升降机上安装取电的集电器实现供电。滑触线不受风雨、霜冻等恶劣天气影响，适用于露天、水雾、高温、粉尘大等环境，安全可靠，经济实用，其结构如图 11 所示，主要由滑触线及其支撑线槽、滑触线固定件、集电器、进线接头、防水条扣件、导向器接线盒总成等组成。应用时导向器总成和集电器安装在施工升降机上，通过集电器在滑触线导轨槽内和导体移动接触，取电后与用电器（电机）连接，滑触线则固定在标准节导轨上与电源相接，两部分始终保持相对的距离，便于安装（图 12）。

滑触线供电相对电缆供电优点如下：①使用时不受风力影响；②因为安装高度限制，施工升降机不会出现冲顶或撞底的危险情况；③滑触线因为是封闭的，不会出现电缆因坠落的外物卡住滑车和橡胶老化，造成电缆拉断或断芯等故障。

但同时也存在以下缺点：④安装工作量较大，每根导线必须可靠连接；⑤需要经常检查固定滑触线螺栓是否紧固。

近年来滑触线技术在施工升降机上的应用积累了丰富的经验，进行了很多细节改进和新技术融合，具备了超强的耐候性、表面耐磨性和耐高温性能，大大方便了安装、使用和日常维护，提高了滑触线的可靠性，减少了故障率，有效解决了超高层建筑施工时电梯电缆受风载荷影响较大的问题。必将作为一种发展趋势，广泛应用在超高层建筑施工中。

3 结 语

本文通过对目前升降机供电系统进行分析研究，对不同应用场合和功能下供电系统归纳总结。结合发展现状，给出了供电系统的发展趋势，指出滑触线供电技术在超高层建筑用施工升降机中应用的优势和前景，为升降机供电系统的选用和设计提供一定的借鉴。