淺談對電梯轎廂上行超速保護裝置的討論

摘 要：電梯上行超速保護裝置是電梯的重要安全部件，根據其不同的結構特點，檢驗方法也有所不同。因此了解引起電梯超速的原因并進行相關故障分析具有重要的意義。本文結合上行超速保護裝置的型式及其特點對如何進行檢驗任務進行了分析和探討。

關鍵詞：電梯；轎廂上行超速保護裝置；型式；試驗方法

Abstract：Elevator upgoing over speed protection device is important security parts of an elevator and the inspection methods should be different according to its different structural characteristics. Therefore understanding the causes of the elevator over speed and analyzing the related failure have important significance. This article discussed how to inspect elevators according to the categories and characteristics.

Key words：elevator； car upgoing over speed protection device； category； test methods

隨著社會的發展，高樓大廈越來越多，電梯作為一種“垂直運行的交通工具“給人們的生活帶來了巨大的便利。電梯成為了高層建筑和公共場所必備的特種設備。但同時，由于上行超速而造成的電梯事故常常被媒體報道，電梯事故給人民的生命財產安全造成了嚴重的損失。近些年來，隨著電梯檢驗規則的不斷完善，國家對于電梯上行超速保護裝置的要求也越來越明確，而電梯公司的上行超速保護裝置的種類也各不相同，由此，本文結合工作經驗對電梯上行超速保護裝置的結構特點及檢驗方法等進行了探討研究。

1 設置上行超速保護裝置的目的

根據GB7588-2003《規范》中的規定，設置轎廂上行超速保護裝置是當電梯上行速度超過額定速度的115%時，使轎廂制停或至少使其速度降低至對重緩沖器的設計范圍。GB7588-2003《規范》中9.9.1規定上行速度上限值為最大值的110%。

GB7588-2003《規范》第5.7.1、10.4.1.1和10.4.3.1對曳引驅動電梯的頂部間距、對重緩沖器的設置和要求的前提是電梯速度不超過115%的額定速度。當電梯速度超過115%額定速度時，如果沒有轎廂上行超速保護裝置，曳引驅動電梯的頂部間距、對重緩沖器都不能保證電梯的安全，曳引驅動電梯設置電梯上行超速保護裝置，就是為了防止電梯出現故障及轎廂在向上運行過程中由于超速而使電梯沖頂造成設備損壞和人員傷亡。

2 上行超速保護裝置的設置要求

GB7588-2003《規范》對轎廂上行超速保護裝置的設置有如下規定：

9.10轎廂上行超速保護裝置曳引驅動電梯上應裝設符合下列條件的轎廂上行超速保護裝置。

9.10.1該裝置包括速度監控和減速元件，應能檢測出上行轎廂的速度失控，其下限是電梯額定速度的115%，上限是9.9.3規定的速度，并應能使轎廂制停或至少使其速度降低至對重緩沖器的設計范圍。

9.10.2該裝置應能在沒有那些在電梯正常運行時控制速度、減速或停車的部件參與下，達到9.10.1的要求，除非這些部件存在內部的冗余度。

該裝置在動作時，可以由與轎廂連接的機械裝置協助完成，無論此機械裝置是否有其他用途。

9.10.3該裝置在使空轎廂制停時，其減速度不得大于1gn。

9.10.4該裝置應作用于：

a.轎廂；b.對重；c.鋼絲繩系統（懸掛繩或補償繩）；d）曳引輪（例如直接作用在曳引輪，或作用于最靠近曳引輪的曳引輪軸上）。

3 引起電梯上行超速的原因

造成電梯上行超速的原因是多方面的，曳引式電梯依靠曳引機驅動，曳引輪和鋼絲繩之間摩擦力帶動轎廂運行，制動器有效閉合保證轎廂可靠制停。因此，電梯在對重側重量大于轎廂側重量的情況下，傳動系統、曳引系統、制動系統和控制系統的任何一個環節失效，都可能造成電梯轎廂上行超速，嚴重時將導致沖頂。電梯出現下列故障時，容易造成電梯上行超速：

3.1 曳引機故障

曳引機主軸、軸承、齒輪、蝸桿等機械部件斷裂或損壞會引起傳動系統功能喪失，電梯對重在重力作用下加速下滑，造成轎廂上行超速。

3.2 曳引條件被破壞

電梯的曳引力是靠曳引輪和鋼絲繩之間的靜摩擦力產生的，當曳引輪繩槽和鋼絲繩磨損嚴重或者主機潤滑油等液體滴落在曳引輪上使曳引輪繩槽與鋼絲繩之間的摩擦系數降低，鋼絲繩在曳引輪槽內打滑，造成曳引能力喪失或嚴重下降，引起轎廂上行超速。

3.3 制動器故障

制動器是電梯重要的安全部件，電梯制動器必須是“常閉式“的。制動器一旦發生故障，當電梯失電時，電梯不能被立即制動，會使處于上行的轎廂超速。制動器常見故障有制動彈簧松弛；制動器閘瓦和制動輪摩擦引起制動器閘瓦和制動輪過熱而導致制動能力下降；制動器卡死；制動器部件（如制動臂、閘瓦、軸、銷）斷裂等故障導致制動器不能有效閉合。其中制動器卡死故障是導致電梯沖頂的最常見原因。

3.4 其他原因

電梯控制系統故障、電機過熱燒壞、動力電壓異常波動。電氣驅動系統故障等原因也會引起電梯上行超速。

4 電梯上行超速保護裝置常見的型式及其特點

4.1 非永磁同步電梯（采用渦輪蝸桿傳動方式）的電梯上行超速保護裝置的類型

4.1.1 使用夾繩器作為轎廂上行超速保護裝置

夾繩器就是作用于鋼絲繩系統的制停或減速裝置，它靠彈簧或液壓系統驅動來夾持鋼絲繩系統以制停轎廂的裝置。當傳動系統、曳引系統、制動系統或控制系統的任何一個環節失效發生電梯上行超速時，轎廂限速器上行電氣開關或機械開關將動作，觸發夾繩器動作，轎廂上行就會減速或制停，這就起到轎廂上行超速保護作用。

4.1.2 使用對重安全鉗作為轎廂上行超速保護裝置

對重安全鉗就是安裝在對重架上的限速器和安全鉗。當轎廂上行超速時，對重限速器將動作，對重限速器繩將提拉對重安全鉗，使得對重安全鉗夾住對重導軌，對重下行將減速或制停，轎廂也就減速或制停，同樣起到轎廂上行超速保護作用。

4.1.3 使用轎廂上行安全鉗作為轎廂上行超速保護裝置

轎廂上行安全鉗一般不會獨立設置。通常是用雙向限速器，配合裝設在電梯轎廂上的雙向安全鉗使用。當轎廂的上、下行超速時，由雙向限速器觸發動作，制停轎廂。其保護功能也較為全面，無論什么原因引起的超速都能使轎廂可靠制停或減速。

4.2 永磁同步電梯的電梯上行超速保護裝置的類型

4.2.1 永磁同步曳引機的制動器作為轎廂上行超速保護裝置

該轎廂上行超速保護裝置由兩部分組成：限速器和永磁同步無齒輪曳引機的制動器。當電梯超速時，限速器的電氣開關動作，切斷安全回路，從而切斷制動器線圈回路的供電。制動器失電動作使電梯減速制停。該制動器要由兩組獨立控制的制動部件組成，通過兩套獨立的臂式制動閘瓦作用于同曳引輪固定在一起的制動輪上，靠制動閘瓦制動輪的摩擦力產生制動力據作用于曳引輪上，減速和制停電梯轎廂。

4.2.2 電動機采用封星技術作為轎廂上行超速保護裝置

封星技術，就是將永磁同步電梯的三相繞組短接，使電動機內三相繞組線形成一個獨立的電氣回路。當運行曳引機因失電而停止運行時，假使制動器由于某種原因不能將電梯制停，電梯在原有初速度并失去驅動轉矩，對重側由于重力作用做自由落體運動，進而引起電梯轎廂上行超速。此時，電梯將帶動永磁同步電機旋轉，使電動機內靜止的三相繞組線切割磁感線產生感應電動勢，這時封星接觸器已經三相繞組線短接而在電動機內部形成了一個獨立的電氣回路，在電樞繞組回路中引起感應電流，該電流在電動機永磁體磁場作用下產生電磁力矩，企圖帶動電樞組隨永磁體一起旋轉。同時，該力矩的反力矩作用在轉子永磁體上，力圖使轉子永磁體與定子電樞繞組一起停止轉動，即這是一個制動力矩。此時，存在的平衡狀態，要么是靜止狀態，要么是勻速直線運動狀態。當制動力矩與牽引轎廂向上運動時的重力力矩相同式或者制動力矩大于牽引力矩時，在初速度的作用下，轎廂或保持勻速直線運動或減速運動。所以，在采用封星技術的永磁同步電梯上，超速是不會出現。

5 現場檢驗電梯上行超速保護裝置的有效性

5.1 資料審查

在檢驗前（尤其是新安裝、改造或大修的電梯檢驗），檢查上行超速保護裝置是否經過型式試驗，這就是要求安裝單位提供電梯上行超速保護裝置的型式試驗報告的結論副本，并核對該型式試驗報告內上行超速保護裝置的形式、型號與出廠合格證上的型號是否相符。

5.2 外觀檢查

現場應該對上行超速保護裝置的速度監控部件和減速元件的型號、編號與出廠合格證上的型號、編號是否一致，同時檢查速度監控部件和減速元件的外觀是否正常，有無明顯缺陷，安裝是否正確、可靠。

5.3 動作試驗

5.3.1 采用夾繩器作為上行超速保護裝置的試驗方法

一般采用夾繩器作為上行超速保護裝置有兩種型式。一種是機械式，一種是電氣式。機械式是采用雙向限速器通過向上運動的棘爪卡住棘輪，進而帶動拉升鋼絲繩拉動夾繩器上的頂桿裝置使得夾繩器動作。電氣式是采用電磁鐵、電磁繼電器、安全開關配合使用，該方式的夾繩器使用單向限速器，但必須設置兩個電氣開關。當上行超速時，上行安全電氣開關動作，電磁繼電器失電，電磁體失電使得夾繩器動作。對于機械式夾繩器，人為動作限速器上行棘爪，觀察夾繩器動作情況。對于電氣式夾繩器，人為動作上行安全電氣開關，觀察夾繩器動作情況。

5.3.2 永磁同步電梯的上行超速保護裝置試驗方法

對于永磁同步電梯，首先應該判斷該電梯電動機是夠封星技術。可以通過查閱電梯原理圖，判斷電動機是否采用了封星技術。在電氣原理圖未明顯標識的情況下，可以將電梯開至井道底部，人為進行松閘溜車試驗。如果當電梯以慢速向上運行時，即電梯采用了封星技術。如果當電梯飛速向上運行時，即電梯未采用封星技術。

（1）采用封星技術永磁同步電梯的上行超速保護裝置的試驗方法

采用封星技術的電梯，只需要確定其封星功能有效，具有了封星功能，即符合上行超速保護裝置的設置要求。

（2）未采用封星技術永磁同步電梯的上行超速保護裝置的試驗方法

人為將電梯開至井道底部，將電梯切換只檢修狀態，人為按住運行接觸器與抱閘接觸器的主觸頭，模擬兩個接觸器粘連。此時，電梯向上快速運行，觀察限速器安全開關是否動作以及制動器是否可靠制停電梯。

6 結束語

轎廂上行超速保護裝置是電梯的安全部件之一，電梯檢驗人員應了解電梯上行超速的原因、各類型式的上行超速保護裝置及其作用原理，在日常檢測中及時發現上行超速保護裝置存在的問題，才可以有效的預防電梯沖頂事故的發生，有利于保障電梯的安全運行，確保人員和財產的安全。

參考文獻

[1]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規范[S].

[2]劉中華.封星技術在永磁同步曳引機中的應用.

[3]GB/T10059-2009.電梯試驗方法[S].