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AECO 认证应用于风力涡轮机塔式电梯

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过程、方法和 ASME A17.7/CSA B44.7:电梯和自动扶梯基于性能的安全规范确保卓越安全的能力的真实示例

已经写了很多关于 ASME A17.7/CSA B44.7:电梯和自动扶梯基于性能的安全规范,但很少有关于它的实际应用与过程、方法论及其确保实际优越或等效安全的能力的真实世界的例子。 本文将首先提醒读者基于性能的代码 (PBC) 的意图,然后使用过程 (ELEVATOR WORLD) 中的示例详细介绍在 Avanti Wind Systems 风力涡轮机塔式电梯 (WTE) 认证过程中使用的方法,2012 年 17.1 月和 44 月)。 最后,Avanti 是一家经认可的电梯/自动扶梯认证组织 (AECO),将审查将新技术推向市场的风险评估方法,以确保优于或等同于 AXNUMX/BXNUMX 的安全性。

学习目标

看完这篇文章,你应该已经学会了:
♦ 什么是 GESR
♦ 风塔电梯提升钢丝绳的更换标准
♦ 如何使用 A17.7 基于性能的代码来评估 WTE 悬挂系统
♦ AECO 如何实施风险分析流程
♦ 哪些组织是北美的 AECO
♦ AECO 如何为不符合 A17.7 规范规定要求的设备开发所需的 A17.1 文件

首先要了解的是,AECO 流程认证的设计类似于认证组织在 UL10B 耐热和耐火试验后认证电梯井道入口。 该流程可在内部用于协助设计产品或修改设计,但 AECO 流程不仅仅采用设计并找到使其看起来符合要求的方法。 事实证明,安全概念是正确的,AECO 的动机是确保设计符合 A17.7/B44.7 中详述的安全目标。

认证过程始于制造商确定产品与最新生效的相关代码的偏差,该代码定义了审查的主题。 主体可以是电梯的任何一个或多个系统、子系统、组件或功能。 该过程隐含地适用于新技术,而不是为特定安装请求差异。

下一步是选择适用于主体偏差的相关全球基本安全要求 (GESR)。 A3/B17.7 的第 44.7 部分定义了 GESR:“全球”是因为它们已经在全球电梯社区中进行了协调、投票、同意并最终发布,“基本”是因为它们代表了必须满足的安全功能。达到了。 全球统一努力已经持续了十多年,最终由国际标准化组织 (ISO) 技术委员会 22559 制定和发布了 ISO 1-178。 ASME A17 国际标准委员会的协调努力导致了 GESR与 A17.7/B44.7 的协调。 这是全球安全的一个里程碑,全球电梯行业一度建立了框架,以确保世界各地的电梯在设计、制造、检查和维护方面都有最低标准。

世界各地的风险几乎相同; 不同区域标准采用的规定解决方案的差异是基于当地经验和社会风险规避水平。 规范性规范和标准详细说明了具有确保实现基本安全要素的特性的特定材料。 性能代码描述了要达到的安全性,并要求证明材料有能力确保同等的安全结果。 规定性要求通过强制力、质量、伸长率、阻力、安全系数、高度等来定义安全参数。当考虑基于性能的解决方案的等效性时,这些是安全参数 (SP)。

在 A17.7/B44.7 非强制性附录 B 中指定的 SP 是按 GESR 排序的规范代码参数。

在 Avanti 的 WTE 设计中,系统的每个偏差都相对于相关的 SP 进行了识别和评估。 例如,WTE中常用的牵引爬坡驱动机要求符合A17.1/B44,要求2.24:滑轮轴安全系数。 但是,电梯制造商不知道电机驱动轴是否符合最低安全系数,也从未询问过供应商。

如果电梯公司制造该组件,只需审查设计和证明文件即可确定一致性。 某些证明可能需要经过见证的内部工程测试或在经批准的实验室进行测试。 Avanti 进行了两次这样的目击内部测试,以证明其着陆围栏设计和驱动机轴。 其他 B44.1/A17.5 和 EN 12016 测试是在测试实验室进行的,因为 A17.7/B44.7 不能用于偏离这些要求或考虑控制器的其他风险缓解措施,因此必须进行这些测试。 A17.7/B44.7 只能用于评估与 A17.1/B44 要求的等效性——没有其他规范或标准。

有了偏离项目的清单,WTE 制造商必须选择更改产品以符合规范或在产品中设计必要的风险缓解措施。 最终,制造商比较了遵守法规的成本或使用新技术的所有原因,考虑了应用、生产成本、工具、原材料的使用、人员培训、机加工、采购、交付和 AHJ 可能施加的任何改造成本. 许多更改很容易进行,而其他更改则非常复杂且实施起来非常昂贵。 在 WTE 中使用单根吊绳是那些复杂的问题之一。

悬挂系统的一个 SP 至少需要两条绳索。 许多人已经问过(将来还会有更多人问)为什么在 WTE 上违反了 SP。 要理解这些类型的问题,理解 GESR 的概念至关重要。 悬挂系统不得出现故障,但如果出现故障,汽车必须保持悬挂状态。 如果发现另一种同样安全的方法符合此标准,并且该方法经过测试、审查和证明,则达到了安全的基本要素。

对单一悬挂装置的考虑如下。 A17.1/B44 的要求 2.19 中包含了许多悬架系统的 SP。 这些要求规定了悬挂构件及其紧固件的确切特性,并通过引用包括了许多其他参数。 例如,钢丝绳由钢制成的要求规定了钢的所有特性,例如耐热性、最小断裂强度等。该要求并未列出钢丝绳的所有固有特性,但是在评估钢丝绳的使用时替代悬架意味着还必须考虑这些附加特性。 因此,在审查 A17.7/B44.7 SP 时,设备设计者和审查者除了在评估替代材料时指定的参数外,还必须考虑替代设计材料的所有固有特性。

AECO 评估悬挂装置的进一步考虑因素包括它们的使用、更换标准、它们是否会受到监控以及它们将被使用的环境。 还要考虑绳索的退化率、它们的初始和最终安全系数、它们将经历并可能导致其失效的载荷和弯曲、由于磨损导致的预期冠部磨损程度以及绳索被检查的能力. 组件可能设计过度或设计不足,因此让第三方评估设计可确保满足并验证所有相关设计标准。

评估过程称为风险评估。 在考虑在 WTE 上使用单根悬挂绳索的情况时,注意到 SP 至少需要两根绳索。 然而,一根绳索的允许量是基于对风险缓解的分析以及绳索在其生命周期中将经历的实际压力。 一根足够尺寸的大直径绳索永远不会参与到绳索弯曲最小或操作周期最少的设计中。 考虑一下金门大桥及其悬索。 这些永远不会被替换,因为它们永远不会弯曲。 如果一根 8 毫米直径的钢丝绳在滑轮上仅弯曲 10,000 次,并且它所承受的载荷限于绳索额定强度的十分之一,则不太可能发生故障或出现冠部磨损。 然而,同一根绳子被弯曲一百万次将是另一回事。 这种情况显然会导致绳索严重磨损和疲劳。

此外,直径为 1 毫米的钢丝绳作为悬挂装置是不够的,因为如果对它施加几乎任何负载,它就会分开。 在最大和最小可能的绳索尺寸这两个极端之间找到适当的平衡是设计师的目标。 对规范的基本安全要求的评估要求绳索足够大和足够坚固,以便在正确使用和潜在滥用的情况下永不分离。

In the case of WTEs, one properly selected suspension rope can meet the required GESRs with the implementation of risk mitigations, including the use of a steel wire rope of a minimum size with a minimum safety factor and mandatory replacement criteria based on the number of the电梯的周期或实际服务时间。 WTE 绳索在 5,000 次循环之前更换,根据其实际使用情况,预计使用寿命不到 20 年。 相比之下,大多数商用电动电梯在一个月内执行 2,500 次循环。 WTE 中的绳索弯曲率确保绳索在必须更换之前不会分开。 但是为了更加保守(因为没有办法限制 WTE 循环的次数),风险缓解措施还包括在仅使用五年后强制更换绳索的要求。 在对操作周期和服务时间进行可验证的测量、绳索设计测试的结果、在 WTE 系统中包含额外的安全绳索、WTE 设计和使用的历史之后,AECO 将单根绳索认证为 WTE 的可接受设计市场和定期目视绳索检查的要求。

最终的 WTE 风险缓解措施超过了目前在几个其他领域使用钢丝绳的要求。 目前,钢丝绳在钢丝断裂过多、损坏或直径过度减小后需要更换。 在 WTE 中,绳索必须在 250 小时后更换。 使用或运行五年后,以先到者为准。 这是显着的风险缓解,并提供了优于或等效于当前规范(要求至少两根起重绳索的要求)所要求的安全性。 此外,WTE 配备了一个安全系统,该系统由钢丝绳和抓绳安全装置组成,如果汽车超过额定速度或失去悬架,该系统将停止汽车。 这条安全绳没有张力,只有在安全适用时才会受到压力。 此外,在更换吊绳时,必须每五年更换一次安全绳。

这些风险缓解措施也编入了 A17.1/B44,WTE 要求 5.11,该要求已批准在 2013 年版 A17.1/B44 规范中发布。 除了系统的 AECO 认证外,具有相同风险缓解措施的单绳解决方案也接受了行业审查,虽然对初始提案的评论对其允许提出质疑,但一旦风险缓解措施包含在提议的规范中,问题得到了满意的解决。

风险评估过程是如何为提议的设计制定风险缓解措施,或者就此而言,我们可能参与的任何替代行动。作为一个类比,让我们考虑一下我们在开车时经常做的事情。 在阳光明媚的日子在高速公路上行驶时,发生事故的风险很小。 因此,驾驶速度仅与获得超速罚单的风险有关,而不仅仅是与撞车的风险有关。 然而,如果开始下雨,司机通常会想到路面上有油,并根据天气变化开得慢一些。 放慢速度是一种风险缓解,这几乎是在无意识的情况下完成的。 然后,如果它开始倾泻,造成现在影响驾驶员能见度的新条件,驾驶员会减慢速度,直到达到潜在风险的舒适水平,根据对车辆可以多快停下来的估计,如果必要的。 然后,如果开始下雪,谨慎的司机可能会进一步放慢速度,以应对不断变化的天气条件,从而进一步降低风险。 最终,当道路结冰时,驾驶员可能会停下车辆并坐在外面。

在前面的例子中,每次环境变化都会要求驾驶员实施额外的风险缓解措施,而每一次额外的风险缓解措施都会进一步降低碰撞风险。 即使速度限制保持不变,这种风险缓解几乎是无意识的。 如果被问到,司机可以写下他/她的想法,列举遇到的危险和在各种天气条件下以不同速度发生碰撞的预期可能性,以及如果发生潜在事故的严重程度。 在此事件的每一步,都进行了一系列风险缓解措施,直到最终决定摆脱天气,消除所有潜在风险。

由 AECO 执行的风险分析过程以与前一个示例类似的方式使用文档进行。 作为独立机构,AECO 评估风险缓解措施,他们的最终判断是最终决定。 必须使用风险评估团队。 如果我和一位 21 岁的人、一位经验丰富的电梯公司财务主管要对电梯系统进行风险评估,那么我们每个评估之间都会存在差异。 一个是因为缺乏经验,另一个是出于财务考虑,第三个是因为我在电梯设备的安装、维护和设计方面的经验。 这就是为什么 A17.7/B44.7 需要一个在电梯系统各个方面都有经验的电梯专家团队来判断正在评估的风险缓解措施。 团队成员的这种多样性提供了权衡所有考虑因素的平衡评估。 作为证书的最终仲裁者和颁发者,AECO 将继续要求适当的风险缓解措施,当他们认为所提供的风险缓解措施不够时。 公司不能强迫或哄骗 AECO 认证任何东西; 事实上,情况恰恰相反。 AECO 非常珍惜他们的认证权限,不会因为害怕危及他们的声誉和继续履行职责的能力而轻率地采取行动。 经常引用的一个例子是 AECO 就像大学; 无论学生是否毕业,他们都会得到报酬。 这是考虑它们的恰当而简洁的方式。

风险评估的协调人必须非常了解 A17.1/B44 准则和 A17.7/B44.7 分析过程,并认识到可能受到同行压力的影响,从而导致风险缓解措施不足。 协调人不能被高层管理人员降低设计成本的要求吓倒。 来自不同学科的工程师和电梯专家团队也组成了评估团队的 AECO 方。

北美的三个 AECO 是 Underwriters Laboratories Inc.; TÜV南德意志集团美国公司; 和Liftinstituut,都是全球知名的认证机构。 这些公司享有同等的声誉。 他们每个人都评估和认证我们每天都在使用的消费品。 这些公司执行的电梯行业设备审查只是其业务中很小的一部分——就像沧海一粟。 因此,AECO 面临的风险太大,无法妥协 A17.7/B44.7 流程; 确保电梯设备安全符合 AECO 的最大利益。

风险评估过程的所有证明文件统称为守则合规文件 (CCD)。 一旦 CCD 完成并由 AECO 审查,AECO 将发布差距分析文件,逐项列出其调查结果。 这可能是对风险缓解措施的评论、要求提供更多或不同的文件、要求考虑更多风险案例或无数的事情。 这是第二阶段工作的开始。 在颁发证书之前,差距分析中的每个项目都必须得到解决和同意。 它需要书面答复,还可能需要产品更改、进一步测试和/或其他认证,直到就风险缓解措施达成一致。 有些任务可能会揭示更多的差距; 这不是一个一次性的清单。 只有在所有各方完成差距分析后,才会颁发最终的合规证书。

风险缓解措施现在是制造商必须将其纳入最终产品设计的产品设计更改的必需列表。 制造商必须提供支持产品文件、维护控制程序 (MCP)、检查程序等,以验证是否符合 AECO 证书要求。 此外,产品监督开始于 AECO 将定期和随机访问产品制造商的工厂并确认生产仍然符合 CCD。 仅仅告诉 AECO 产品将具有这些风险缓解措施是不够的; 必须提供适用的样品或图纸。 这弥补了 A17.1/B44 第 1.2 节“津贴”中最大的漏洞之一,其中善意的承诺有时会导致缺乏文档,随后导致产品合规。

AECO 流程基于实现全面、透明且独立于财务考虑的闭环评估。 它安全地将新技术引入市场。 在没有 A17.7/B44.7 的情况下,更改规范性代码并在各个司法管辖区获得差异并不能保证比 A17.1/B44 规范中规定的安全性更高或同等安全,并且需要通过共识过程进行广泛审查. 编纂的唯一替代方法是要求 AHJ 独立审查技术信息,这在许多情况下是不可能的。

要在技术不断进步的全球市场中保持竞争力,需要对新技术进行审慎而周到的审查。 A17.7/B44.7 基于性能的规范是提供安全保证和合理竞争市场的工具。

学习强化问题

使用以下学习强化问题来学习继续教育评估考试,可在 www.elevatorbooks.com 或本期第 91 页在线获得。
♦ A17.7 基于性能的代码的意图是什么?
♦ Avanti WTE 认证过程中使用的方法是什么?
♦ A17.1-2010/B44-10代码和A17.7-2007/B44.7-07代码有什么区别?
♦ 我们在日常生活中执行的风险评估和风险缓解的例子有哪些?
♦ ASME A17.1-2013 规范的哪一部分将包含对 WTE 的要求?

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John W. Koshak 是 Elevator Safety Solutions, Inc. 的负责人和创始人,也是 Elevator World, Inc. 董事会和技术咨询小组的成员。 他还是国际电梯顾问协会的现任主席。 就在 2008 年 1980 月重新启动其公司之前,科沙克曾担任 thyssenkrupp Elevator 的北美规范和标准总监。 他曾在 thyssenkrupp Research, Innovation and Design 从事研究工作。 Koshak 于 1982 年在 Westinghouse Elevator Co. 开始进入该行业,曾在 Dover Elevator、Amtech Elevator 和 Adams Elevator Equipment Co. 工作,担任技术支持副总裁。 从 1991 年到 17 年,他是国家电梯行业教育计划讲师,设计了 LifeJacket 液压电梯安全装置,并拥有多项电梯部件设计专利。 Koshak 是 ASME AXNUMX 标准委员会的成员,也是电梯自动扶梯安全基金会的前任主席。

电梯世界| 2012 年 XNUMX 月封面

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