一種采用永磁同步曳引機電梯的上行超速保護測試方法的研究

袁傳森 宋耀國 周 瑩（河南省特種設備安全檢測研究院商丘分院 商丘 476000）

一種采用永磁同步曳引機電梯的上行超速保護測試方法的研究

袁傳森 宋耀國 周 瑩
（河南省特種設備安全檢測研究院商丘分院 商丘 476000）

本文主要是介紹一種新研制的采用永磁同步曳引機電梯的上行超速保護便攜式測試儀，對其主要功能和特點進行介紹，以便于電梯檢驗人員現場對現有所有品牌的采用永磁同步曳引機電梯的上行超速保護裝置的可靠性進行便捷、科學的檢驗。

測試儀 上行超速保護 便攜式 研究

電梯上行超速保護裝置是安裝在曳引驅動電梯上，在電梯上行超速達到一定程度時用來制停或有效減速轎廂的一種安全保護裝置，它一般由速度監控和制停或致使減速兩部分構成。通常采用雙向限速器作為轎廂速度監控裝置，制停或致使減速裝置分安全鉗、夾繩器、安全制動器等幾種方式，分別作用于轎廂或對重、鋼絲繩懸掛裝置、曳引輪等裝置上。目前，永磁同步曳引機電梯以其優良的性能被絕大多數電梯所使用，安全制動器作為上行超速保護裝置執行元件直接作用在曳引輪或最靠近曳引輪的曳引軸上，這種制動器設計有冗余，符合安全制動器的條件［1］。

1　電梯上行超速保護裝置測試儀的研發背景

1.1國家標準與電梯監督檢驗和定期檢驗規則對電梯上行超速保護裝置的相關要求

在GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》中9.10對電梯的上行超速保護裝置的制造與安裝提出了明確的要求［2］。在GB/T 10059—2009《電梯試驗方法》中對其提供的試驗方法是“4.1.6電梯上行超速保護裝置4.1.6.1轎廂空載，以不低于額定速度上行，人為觸發減速元件動作同時切斷電動機供電，僅用轎廂上行超速保護裝置使轎廂減速。示例：作用在曳引鋼絲繩上的鋼絲繩制動器。空載轎廂位于最低層站，切斷曳引電動機供電，人為打開曳引機制動器，此時轎廂將加速上行，用速度儀監視轎廂運行速度，當電梯速度達到額定速度時，人為觸發鋼絲繩制動器動作（曳引機制動器始終處于打開狀態）使轎廂減速，檢測轎廂減速情況［3］。”在國家質檢總局特設局頒布的TSG T7001—2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》（以下簡稱“檢規”）中涉及對電梯上行超速保護裝置的檢驗主要有兩條2.14和8.1，見表1。

表1　“檢規”中對電梯的上行超速保護裝置的檢驗項目

1.2國家標準和“檢規”中轎廂上行超速保護裝置檢驗方法的缺陷

1）檢驗方法不科學，不統一。在《電梯試驗方法》中試驗方法示例中以“作用在曳引鋼絲繩上的鋼絲繩制動器”為執行元件提供的，但現在永磁同步曳引機電梯占市場的90%以上份額，其上行超速保護裝置的執行元件都是采用有冗余設計的安全制動器，而《電梯試驗方法》中對這種型式的上行超速保護裝置試驗方法不明確。根據“檢規”，電梯的轎廂上行超速保護裝置的試驗，其試驗方法由各電梯制造單位提供，造成各電梯制造單位提供的試驗方法各不相同，非常混亂。

目前，各電梯制造單位提供的轎廂上行超速保護裝置試驗方法主要有三大類：第一類是手動類：主要步驟是，設置必要的安全護欄等防護裝置，將轎廂空載置于最低層站，斷開電梯電源開關，拆除或短接封星繼電器。用人力打開制動器，電梯轎廂在對重重力的作用下向上逐漸加速運行，當轎廂的上行速度達到限速器上行超速保護電氣開關動作速度時，限速器電氣開關動作，人力釋放制動器，觀察轎廂能否制停或有效減速，以此判斷上行超速保護裝置是否合格。這種試驗方法人為因素較多，很難做到限速器電氣開關動作與人力釋放制動器同步，試驗方法不科學。第二類是更改運行參數類：試驗時調試人員現場更改電梯的運行參數，提高電梯的運行速度，以此試驗轎廂上行超速保護裝置。試驗結束后重新恢復原參數。這種試驗方法需要調試人員現場配合，參數調整非常復雜，一般檢驗人員不能獨立完成。另外，提高運行參數也不符合電梯設計要求。第三類是現場更改電梯線路類：利用電梯的現有線路進行較為復雜的改造，人為按住各接觸器使電梯上行超速，當限速器電氣開關動作時，松開各接觸器，觀察制動器能否使轎廂制停或有效減速，來判斷上行超速保護裝置是否合格。此種方法需現場更改線路，線路更改非常復雜，一般檢驗人員也不能獨立完成。另外，以上三類方法，均不能測試上行超速保護裝置動作時轎廂的制動減速度，不符合《電梯制造與安裝安全規范》中9.10的要求。

2）目前許多電梯制造單位提供的檢驗方法存在應付，采用其提供的試驗方法不能對電梯轎廂上行超速保護裝置進行試驗。

由于以上缺陷的存在，使電梯檢驗人員進行電梯的上行超速保護裝置試驗時，不能按照科學、統一的方法進行檢驗。

2　電梯上行超速保護裝置測試儀功能和性能要求

目前國內外還沒有采用永磁同步曳引機電梯上行超速保護裝置的檢驗儀器，為此筆者單位組織研發了適用于此裝置的儀器——采用永磁同步曳引機電梯上行超速保護裝置的便攜式綜合測試儀。

2.1儀器的功能要求

這種儀器主要實現如下功能：檢驗人員使用儀器能夠方便地進行采用永磁同步曳引機電梯上行超速保護裝置的現場試驗，試驗后能夠測量轎廂的制動距離和減速度，實現數據存儲和打印。此外，這種儀器應設計成重量輕便，體積小巧，以利于檢驗人員現場攜帶；不需要對電梯本身的線路和參數進行修改，以方便檢驗人員使用。根據其功能要求，儀器的外觀設計如圖1所示。

圖1　儀器的外觀圖

2.2根據國家標準和“檢規”的要求，設計儀器的主要性能參數（見表2）

表2　儀器要求的性能參數表

2.3儀器的原理、構造和測試過程

測試儀的原理：測試儀的設計完全遵循《電梯試驗方法》4.1.6款的原則要求，只是把人力打開抱閘改成用儀器電動打開抱閘，抱閘的釋放時間由人為觀察到速度監控元件動作而釋放改成儀器采集到監控元件動作自動釋放，同時把電梯轎廂的速度監控和上行超速保護裝置動作后的減速度測量集成到測試儀中。能夠利用本測試儀便捷、自動、科學、全面地完成采用永磁同步曳引機電梯上行超速保護裝置的試驗。

測試儀主要構成：1）主機：它的作用是程序的存儲和輸入輸出的控制。主要由電腦板、變壓器、整流裝置等構成。2）輸入、輸出單元。它包括輸入面板、顯示器和打印機，輸入220VAC電源線一組，輸出220VDC和110VDC電源線各兩組，限速器、廳轎門電氣聯鎖和制動距離和減速度傳感器信號線各一組。

儀器的測試過程：本儀器現場測試時，準備工作與手動試驗方法幾乎相同，首先在電梯周圍設置正在檢驗的圍擋等安全標示牌，被測試電梯轎廂置于最低層站，轎廂內空載。斷開被測試電梯的電源開關，拆除或短接電梯封星繼電器。儀器輸入220VAC線插于220VAC電源插座上，根據被測試電梯制動器線圈電壓選擇本儀器的相應的220VDC或110VDC輸出線與被測試電梯制動器線圈連接，儀器限速器信號線與被測試電梯限速器上行超速保護電氣開關相連接，廳轎門電氣聯鎖信號線與被測試電梯廳轎門回路相連接，用磁力座使傳感器與曳引鋼絲繩接觸，就完成了儀器測試前的所有接線準備工作。在確保被測試電梯安全的情況下，按下本儀器的“電源開關”，根據不同的測試要求選擇相應的菜單，按下“啟動/暫停”按鈕，220VDC或110VDC輸出線有電流輸出，被測試電梯制動器打開，為保護制動器線圈，1s后變為維持電壓80VDC（或75VDC）輸出，被測試電梯轎廂在對重的作用下，逐漸加速上行，當達到限速器的上行超速保護動作速度時，限速器上行超速保護開關動作斷開，儀器限速器信號線采集到其斷開后，通過控制電腦板，使220VDC或110VDC輸出線停止輸出，電梯制動器失電制動，電梯轎廂制停或減速，通過傳感器測量出電梯轎廂的制停距離和最大減速度。測試結束后可進行數據的保存和打印，或利用USB接口傳輸到電腦中存儲。圖2是試驗過程中顯示器的一幅圖片。

圖2　試驗過程中顯示器的圖片

3　電梯上行超速保護裝置測試儀的比對驗證

按照國家標準和“檢規”的要求，筆者制訂了較詳細的比對驗證方案。主要采用以下方法進行比對和驗證：1）采用了本測試儀與制造單位提供的試驗方法相比對，以驗證采用本測試儀檢驗與制造單位提供的方法檢驗其測試數據的偏差；2）對同一臺電梯采用本測試儀多次檢驗，對多次的測量數據進行比對，以驗證本測試儀的穩定性。在儀器樣機制造好后的半年時間里，選擇不同制造單位、不同參數、不同使用年限的電梯共計15臺進行了比對。經過試用和比對，又對儀器進行了多次更新和改進，基本能夠達到設計要求的功能，能夠滿足不同品牌和多種參數電梯的的使用。表3和表4是筆者比對驗證時的記錄表格。

表3　利用上行超速保護綜合測試儀與按照制造單位提供試驗方法測試比對表

表4　同一臺電梯采用本測試儀進行多次檢驗測量數據的比對

4電梯上行超速保護裝置測試儀器的的特點

1）現場檢驗攜帶方便。該儀器可裝于一只工具箱中，重量輕便，體積小巧，現場檢驗攜帶方便。

2）操作簡單。儀器只有一路電源輸入，兩路輸出，三路信號線，使用時接線簡單、迅速。操作面板只有一個主電源開關，一個“啟動/暫停”按鈕等，操作簡單。

3）安全性高。該儀器設有電源“主開關”和“啟動/暫停”按鈕，測試過程中，如果出現轎廂快要沖頂而限速器開關還沒有動作或者曳引機轉速明顯高于限速器動作速度而限速器還沒有動作等特殊情況下，可以按下電源主開關或“啟動/暫停”按鈕，使儀器輸出停止，從而使電梯抱閘釋放，制動器制動，從而避免沖頂事故的發生。另外設有時間限制功能，當打開“主開關”開始測試時，如果1min內限速器開關不動作或者又沒有任何操作，本儀器將停止輸出。

4）檢驗方法科學，減少人為因素對檢驗結果的影

響。過去永磁同步曳引機電梯的上行超速保護的檢驗方法，都是靠人力（或電力）打開抱閘，觀察到限速器動作后，釋放抱閘，來檢驗上行超速保護的可靠性。本測試儀自動完成永磁同步曳引機制動器的打開與釋放，釋放信號來自于限速器的上行超速保護開關信號，測試完全模擬電梯上行超速保護裝置的實際動作，設計科學。

5）通用性強。該儀器采用110VDC和220VDC兩種輸出，幾乎適用現有所有品牌的永磁同步曳引機電梯。儀器有較大的功率容量，可測試額定載重量630～3000kg等較大范圍的永磁同步曳引機電梯。

6）對檢驗電梯不會造成損害。激勵打開抱閘后，延時1s后轉為80VDC（或75VDC）的維持電壓，模擬電梯的實際運行狀況，對檢驗電梯的制動器不會造成任何損害。

［1］ 何若泉，謝柳輝，張宏亮.電梯檢驗工藝手冊［M］.北京：中國標準出版社，2015.

［2］ GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規范［S］.

［3］ GB/T 10059—2009 電梯試驗方法［S］.

［4］ TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯［S］.

［2016年度河南省科技攻關項目（永磁同步電梯上行超速保護測試儀研究）：162102310361］

Study on a Elevator Upgoing Overspeed Protection Test Method for the Permanent Magnet Synchronous Traction Machine

Yuan Chuansen Song Yaoguo Zhou Ying
(Henan Province special equipment safety inspection and Research Institute Shangqiu branch Shangqiu 476000)

This paper describes a newly developed by permanent magnetic synchronous traction machine for elevator up direction overspeed protection portable test instrument, introduces the main functions and characteristics, in order to facilitate the elevator inspection personnel at the scene for all existing brand the permanent magnetic synchronous traction machine for elevator up direction overspeed protection device reliability is convenient， scientific test.

Tester Ascending over speed protection Portable Research

X941

B

1673-257X（2016）07-0021-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.07.005

袁傳森（1971～），男，本科，高級工程師，從事電梯等特種設備安全技術檢驗工作。
（

2016-01-26）