降低電梯制動試驗檢驗風險的研究

衛小兵 孔令武 袁 江 趙會娟 劉小瑞

(1．河南省特種設備安全檢測研究院 鄭州 450004)

(2．河南迅達電梯工程有限公司 鄭州 450004）

(3．濟源職業技術學院機電工程系 濟源 459000)

1 引言

隨著我國新型城鎮化建設的快速發展，電梯的使用也迅速普及。截止到2017年底全國在用電梯總量已經達到562．7萬臺[1]，并以每年20%左右的速度增長，無論是保有量、年產量還是年增長量均為世界第一[2]。最近幾年由于電梯制動力不足問題導致多人死亡的典型事故。為保證電梯安全運行，國家質量檢驗檢疫總局（以下簡稱質檢總局）組織國內電梯專家修訂了安全技術規范和出臺了相關規定。

1.1 安全技術規范要求

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》[3]第二號修改單增加了8．13制動試驗：“轎廂裝載125%額定載重量，以正常運行速度下行時，切斷電動機和制動器供電，制動器應當能夠使驅動主機停止運轉，試驗后轎廂應無明顯變形和損壞”，檢驗方法見表1。

表1 制動試驗的檢驗方法

質檢總局辦公廳關于實施《電梯監督檢驗和定期檢驗規則》等6個安全技術規范第2號修改單若干問題的通知（質檢辦特函〔2017〕868號）[4]的要求：自2017年10月1日起，對安裝監督檢驗合格使用5年及以上的曳引與強制式乘客電梯、消防員電梯，按照新版檢規中“制動試驗”項目的要求進行定期檢驗。對2017年9月30日（含）前，已經使用5年及以上的，結合本地區實際情況制定包含“制動試驗”內容的定期檢驗計劃，最遲在2020年9月30日（含）前完成相關檢驗。

1.2 制動試驗檢驗目的

主要目的是驗證電梯的制動性能，降低電梯發生因制動能力不足引起的意外移動風險。次要目的是驗證電力系統(曳引機、供電、調速、速度反饋)和電氣控制系統 (電氣控制能力）可靠性，以及轎廂(轎廂架、轎廂體)系統和導向系統(導軌、導軌架)的穩定性。該試驗是一項非常重要和必要的檢驗項目。

由于制動試驗的試驗載荷超出額定載重量的0．25倍，這是一種非正常狀態下驗證的制動器安全冗余試驗，這種試驗存在一定的檢驗風險，試驗過程中可能會因設備性能不符合檢驗規則要求的原因導致電梯故障、設備損壞，甚至造成人員傷亡事故，事實上已經出現了數起因制動試驗驗失效導致的設備損壞或人員受傷事故。為預防檢驗事故的發生，試驗人員除嚴格按照安全技術規范試驗外，還應在試驗前對影響電梯制動試驗失效的危險源進行辨識和逐一進行分析，并提出相應措施和做好制動試驗失效的安全保護，降低電梯制動試驗的檢驗風險，確保檢驗安全。

2 影響制動試驗失效危險源的辨識

從電梯的工作原理和制動原理來看，影響制動試驗失效的危險源主要有以下八種。

1）制動器制動力不足；

2）平衡系數不符合制造（改造）單位設計；

3）懸掛裝置、補償裝置失效；

4）轎廂固定不牢、連接件強度和剛性降低；

5）電氣元器件失效；

6）對重塊不符；

7）試驗載荷不符；

8）試驗方法不正確或缺失的。

2.1 制動器制動力不足

裝有試驗載荷的轎廂以正常速度下行時，如果電梯制動器制動力不足，會造成制動器不能使驅動主機停止運轉，出現轎廂溜車蹲底等危險狀況。

造成制動力不足的危險源有[5]：

1）制動器的機械部件失效，鐵芯卡阻、制動桿組件損壞、制動器各銷軸部件生銹等；

2）制動表面之間的摩擦系數變小，如制動閘瓦（即剎車片）過熱炭化、制動工作表面有油污（見圖1）等；

3）制動閘瓦(制動鉗)與制動輪(制動盤)的接觸面積減小（見圖2、圖3和圖4）[6]，如安裝不規范、帶閘運行等。

圖1液態潤滑油流到制動輪上

圖2制動閘瓦嚴重磨損

圖3嚴重磨損的制動器（如帶閘運行）

圖4制動輪嚴重磨損

2.2 平衡系數不符合制造（改造）單位設計

當曳引電梯的平衡系數不在0．4～0．5之間[3][7]或不符合制造(改造)單位的設計值時，尤其是平衡系數變小時，電梯的制動器需要提供比平衡系數正常情況下更大的制動力(因為電梯靜力矩發生變化，如額定載重量1000kg的電梯，當平衡系數在0．4～0．5之間，以裝有試驗載荷的轎廂以正常速度下行時，制動器需要制動725～825kg的載荷；如平衡系數為0．3時，制動器則需要制動925kg的載荷)，一旦電梯制動力矩小于電梯靜力矩和動態力矩之和時，制動器會因制動力矩不足導致不能使驅動主機停止運轉的情況。

造成平衡系數不符合制造（改造）單位設計的危險源有：

1）電梯交付使用時平衡系數就不合格[8]，由舊《檢規》中平衡系數試驗是C類檢驗項目，安裝單位未進行試驗就申請檢驗機構檢驗，檢驗機構認為是C類項目可以不進行現場檢驗，采取了資料審查的方式確認其合格，致使平衡系數不合格的電梯通過檢驗[還有一種是或存在僥幸心理明知道不合格（安裝時對重塊丟失），但認為檢驗機構只是資料審查，也申請檢驗]；

2）使用單位對電梯轎廂裝潢，致使平衡系數變小，如一個額定載重1000kg的電梯，根據平衡系數公式[9][見式（1）]可以看出，其他條件都不變，而轎廂質量變大時，平衡系數就會變小；

3）改造單位在對電梯轎廂進行改造后未進行平衡系數檢驗，如商場把原來的一個轎門的觀光電梯改為兩個轎門(貫通門)的電梯。

式中：q——平衡系數；

W——對重質量，kg；

P——轎廂質量，kg；

Q——額定載重量，kg。

2.3 懸掛裝置失效

由于制動試驗的試驗載荷超出額定載重量的0．25倍，會加大轎廂的懸掛裝置的受力，造成曳引鋼絲繩拉斷、繩頭組合固定出現損壞或者鋼絲繩從繩頭組合脫落等情況。

造成懸掛裝置失效的危險源有：

1）電梯鋼絲繩的腐蝕、磨損、斷絲等損傷情況；

2）繩頭組合因安裝和使用不當，致使其未達到原型式試驗要求（繩頭組合至少應該能夠承受鋼絲繩最小破斷負荷的80%）；

3）固定懸掛裝置的繩頭板底座脫落[主要是部分無機房電梯有一組懸掛裝置的繩頭板底座(一般在主機對面一側，因為主機側都安裝有主機安裝梁上)僅用幾個壓板固定在電梯導軌上。在實際檢驗過程中，發現有繩頭板底座從導軌上脫落的現象，見圖5]。

圖5 僅用壓板固定的繩頭板底座

2.4 轎廂固定不牢、連接件強度和剛性降低

由于曳引驅動乘客電梯、消防員電梯使用年限至少5 年，尤其老舊電梯，其轎廂架、轎廂體、導軌、導軌壓板、連接件、緊固件等受使用條件影響，會發生連接件松動、變形、銹(腐）蝕、壁厚減薄等情況，使得轎廂架、轎廂體、導軌及導軌支架 固定可靠性、連接件強度和剛性降低；其次轎廂導靴松動、磨損、與轎廂導軌的間隙增大，使得轎廂在導軌上的運行自由度增大[11]，將會出現門刀、門鎖滾輪與地坎相撞的情況[門刀、門鎖滾輪與地坎間隙距離較小（5mm~10mm）[12]]。

2.5 電氣元器件失效

電氣元器件是電梯控制系統的重要組成部分，在制動試驗的試驗載荷超出額定載重量的0．25倍情況下，電氣元器件會因過載造成電氣故障或設備損壞等情況。

造成電氣元器件失效的危險源有：

1）電氣元器件隨著使用時間、使用頻次的增加，其部件老化，過載能力和絕緣能力都會下降，很難達到設計要求，如接觸器、繼電器等；

2）非制造單位改造、修理時更換電氣元器件的技術性能參數和質量達不到原制造廠設計要求，如變頻器等；

3）應該有的電氣保護裝置未接入控制系統里，如曳引機電機過載保護裝置（當曳引機電機因過載發熱劇增超過容許溫度時，曳引電機過載保護裝置動作，切斷控制回路，以達到保護曳引機電機目的）未接入控制系統里[13]等。

2.6 對重塊不符

如果對重塊固定不牢或破損，在緊急制停情況下，對重會在慣性的作用下晃動或振動，有可能造成對重塊脫離對重框自由落體砸向轎廂的情況。

2.7 試驗載荷不符

試驗載荷不符存在的危險源有：

1）試驗用載荷不標準，致使轎廂內裝載超過125%額定載荷，進一步增大了制動器的負擔，也可能造成曳引力不足（因鋼絲繩張力不均勻引起曳引輪槽磨損）；

2）試驗用載荷放置不均勻，偏載且碼放較高，在緊急制停情況下，轎廂內的試驗載荷會出現倒塌致使轎廂金屬結構變形等情況；

3）裝載試驗載荷位置不在最低層，在裝載過程中如出制動力不足或曳引力不足時（尤其是在裝載超過額定載荷后），搬運載荷進出轎門時會出現開門溜車現象。

2.8 試驗方法不正確或缺失

1）試驗前未制定明確的工藝流程和正確的操作方式，毫無章法的進行試驗，導致實施過程中存在不確定的危險因素，增加試驗失敗的風險。

2）試驗前對設備不進行任何檢查與檢測，不了解設備隱匿的缺陷和故障，直接進入試驗流程，導致電梯在試驗中被人為地損壞，給使用單位造成經濟上的損失。

3 制動試驗失效的安全保護

制動試驗是主要目的對制動器的制動能力進行檢驗，那就存在制動試驗失效可能，為減輕因電梯制動試驗失效造成設備的損壞，筆者對下三個項目對進行重點檢驗，做好制動試驗失效的安全保護。

3.1 轎廂限速器、安全鉗檢驗及聯動試驗

●3.1.1 限速器

當出現制動器制動失效時，轎廂速度為超過額定速度，當達到限速器的動作速度時，電氣安全裝置和操縱轎廂安全鉗的機械裝置就會動作，這時安全鉗在限速器的作用下就會把轎廂制停在導軌上。應按照下面要求進行檢驗：

1）限速器或者其他裝置上設有在轎廂上行或者下行速度達到限速器動作速度之前動作的電氣安全裝置，以及驗證限速器復位狀態的電氣安全裝置應有效、可靠；

2）限速器各調節部位封記完好，運轉時不得出現碰擦、卡阻、轉動不靈活等現象，動作正常；

3）為保證限速器動作速度的可靠性，電梯維保單位應在檢驗人員的見證下對限速器動作速度進行校驗，并將其試驗結果進行記錄，作為本次試驗的內容之一。

特別要注意限速器機械裝置動作是否靈活（圖6和圖7為機械裝置卡死的情況），并在校驗完成后把棘爪恢復到工作位置。如圖8為正常的工作位置；而圖9棘爪在電梯超速的情況下，機械裝置是不會動作的，也不會操縱安全鉗動作。

圖6 卡死棘爪的工作位置

圖7 卡死的棘爪（人為抬起跳閘桿）

圖8正常工作位置的棘爪

圖9非正常工作位置的棘爪

●3.1.2 安全鉗

安全鉗是在電梯轎廂或對重向下運行超速（制動器制動失效會造成轎廂向下運行超速）或斷繩情況下，由限速器操縱將轎廂停止并夾緊在導道上的一種機械裝置。應按照下面要求進行檢驗：

1）檢查安全鉗各部位的緊固情況，應牢固可靠；

2）檢查安全鉗楔塊與導軌的間隙，并做好記錄，其間隙應符合制造商的標準（或者國標）。

●3.1.3 聯動試驗

檢驗時轎廂裝有下述載荷（可在轎廂試驗載荷檢驗時進行），以檢修速度下行，進行限速器—安全鉗聯動試驗，限速器、安全鉗動作應當可靠：

1）瞬時式安全鉗，轎廂裝載額定載重量；

2）漸進式安全鉗：轎廂裝載1．25倍額定載重量。

要求轎廂均勻布置相應載荷，在機房人為動作限速器，操縱電梯以檢修速度向下運行，使限速器電氣開關動作。然后短接限速器與安全鉗電氣開關，繼續以檢修速度下行，使限速器鋼絲繩制動進而提拉安全鉗裝置夾緊導軌，將轎廂制停。

3.2 緩沖器

緩沖器是電梯安全的最后屏障，電梯下行失控撞到底坑時，緩沖器吸收或消耗電梯下降的沖擊能量，使轎廂減速緩沖停在緩沖器上。按下面要求進行檢驗：

1）檢查緩沖器的固定情況，應當固定可靠、無明顯傾斜，并且無斷裂、塑性變形、剝落、破損、生銹等現象；

2）耗能型緩沖器液位應當正確，有驗證柱塞復位的電氣安全裝置；

3）轎廂在最高層平層時，對重與緩沖器的距離應在允許范圍之內。

3.3 井道下方空間的防護

如果井道下方有人能夠到達的空間，應按照下面要求進行檢驗：

1）禁止人員接近；

2）如對重上未裝設安全鉗，則應在對重緩沖器下方有延伸到堅固地面上的實心樁墩；

3）如對重上裝設安全鉗，應按本文3．1．1和3．1．2對限速器和安全鉗進行檢驗后，在轎廂空載，以檢修速度上行，進行限速器—安全鉗聯動試驗，限速器、安全鉗動作應當可靠。

4 制動試驗項目的實施對策與注意事項

檢驗人員應在其它定期檢驗項目全部合格的基本上按照制動試驗前準備、現場試驗條件的確認、制動試驗的實施、試驗后恢復及檢查4個步驟實施制動試驗。

4.1 試驗前準備

1）受檢電梯的維護保養單位應向電梯所有權人宣講TSGT 7001—2009和TSGT 7002—2011[14]（如有）關于制動試驗的檢驗內容和要求；

2）調閱電梯交付使用時的使用資料，重點核實涉及曳引機（制動器）的改造或修理信息、曾經進行有關制動的載荷試驗信息、使用單位日常檢查與使用狀況記錄中涉及安全保護裝置和主要部件改造與修理或調整的相關信息，核對主要部件是否超過正常使用年限（如超過，則停止制動試驗）；

3）應在電梯的基站層門入口處放置圍欄和正在進行制動試驗的警示牌。

4）滿足試驗用的載荷。

4.2 現場試驗條件的確認

●4.2.1制動器按下面要求進行確認

1）制動器：開/合正常、靈活、無異常聲響；

2）測量制動器摩擦片與制動面的間隙，其間隙參照制造廠商的標準；

3）檢查制動器彈簧的張緊度或間隙（板式時），其依據為制造廠商的標準；

4）檢查各部位螺栓的緊固情況，應牢固，確保螺栓無斷裂；

5）檢查制動器摩擦片的磨損情況，此厚度應不低于制造廠商的標準；

6）制動器所有部件無銹蝕及制動面無油污；

7）對于永磁同步曳引機可用手動盤車檢查[15]，手盤空轎廂向上移動，若空轎廂出現位移，則考慮制動力是否不足，需重新調整制動器（如驗證彈簧壓力和摩擦片與制動面之間的有效性）。

●4.2.2 平衡系數按下面要求進行確認

1）曳引電梯的平衡系數應當在0．40～0．50之間，或者符合制造(改造)單位的設計值；

2）如對平衡系數有質疑時，受檢電梯的維護保養單位應在檢驗人員的見證下對平衡系數進行檢驗驗，并將其試驗結果進行記錄，作為本次試驗的內容之一。

●4.2.3 懸掛裝置按下面要求進行確認

1）鋼絲繩不應有籠狀畸變，繩股擠出、扭結、彎折、嚴重銹蝕（或出現紅褐色粉塵）等情況，見圖10和圖11。

圖10 鋼絲繩報廢的幾種情況

圖11 鋼絲繩嚴重銹蝕（俗稱出紅）

2）鋼絲繩的直徑不應小于公稱直徑的90%；

3）鋼絲繩的斷絲的檢查其數值應參照TSG 7001—2009續表5．1所列出的數值，超出標準應報廢；

檢查鋼絲繩的防脫槽裝置應有效、可靠；

了解鋼絲繩繩頭歷史更換情況，檢查鋼絲繩的懸掛裝置應可靠，彈簧、螺母、開口銷、U形環等連接部件無缺損，不同的懸掛裝置的安裝應符合制造商的相關標準，巴氏合金繩頭應無明顯松動；

檢查懸掛裝置的繩頭板底座固定狀況，如發現僅用壓板固定，應對繩頭板底座進行加固，見圖12、圖13和圖14。或檢查此壓板固定方式是否符合制造廠家的安裝工藝，如不符合，按照設計要求進行整改。

圖12 底座加四個定位銷

圖13 底座加與導軌焊接并在底座下加支架

圖14 底座用六個定位螺栓固定

檢查鋼絲繩張力平均偏差均不大于5%；減震墊完好（如果有）懸掛裝置應專門設置防拉脫的二次保護（如卡扣固定），防止轎廂墜落。

●4.2.4 轎廂固定不牢、連接件強度和剛性降低的確認

1）用水平儀（尺）檢查轎廂地板X、Y軸兩方向的斜率并做好記錄；

2）檢查轎廂所有部分的螺栓緊固情況，應牢固可靠；

3）重點檢查轎廂架的緊固情況，應牢固可靠；

4）檢查轎廂裝潢的緊固情況，重點檢查裝飾頂的緊固情況，應牢固可靠；

5）檢查轎廂導靴磨損和間隙是否在規定范圍內。

●4.2.5 電氣元器件按下面要求進行確認[16]

1）電子元器件無破損或明顯老化現象（如電解電容漏液，電阻器過熱變色等）；

2）電子板不應有多于兩處的維修痕跡；

3）電子板、電解電容、功率器件等的使用年限未超過制造單位規定；

4）接觸器、繼電器動作正常無異響，觸點無嚴重磨損或銹蝕，未達到106次數動作；

5）核查非制造單位改造、修理時更換電氣元器件的技術性能參數和質量是否達到原制造廠設計要求；

6）所有的電氣保護裝置都接入控制系統里，能起到保護電器設備的作用。

● 4．2．6 對重塊的確認

1）對重塊可靠固定；

2）具有能夠快速識別對重塊數量的措施(例如標明對重塊的數量或者總高度)；

3）水泥對重塊無破損，如有，應更換相同重量的對重塊后再試驗。

●4.2.7 曳引機的確認

1）檢查曳引機的蝸輪與蝸桿間隙，是否存在大于制造商標準的游隙（有齒輪）或正反向手動盤車無明顯曠量，永磁同步曳引機溜車速度應平穩無跳動；

2）檢查曳引輪的磨損情況，曳引輪繩槽不得有缺損或者不正常磨損，曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽底部應有間隙，無油膩和沉積異物；

3）檢查各部位螺栓的緊固情況，應牢固可靠。

●4.2.8 試驗載荷按下面要求進行確認

1）宜用標準砝碼，但必須經過計量檢定[17]；

2）也可用可以均勻放置、外形固定、無害的其他物品（如對重塊），但必須得用經過計量檢定的臺稱進行稱重；

3）試驗用的載荷布置應均勻、碼放高度盡量低，盡量避免偏載；

4）轎廂停在最低層站空載時，在曳引輪上將鋼絲繩和曳引輪的相對位置做出標記（如拿粉筆在曳引輪上與的鋼絲繩上劃一條線，也要把曳引輪劃上），然后轎廂逐漸裝入1．25倍荷載，注意搬運必須在試驗電梯底層，同時注意是否出現溜梯、打滑（如看曳引輪與鋼絲繩上的畫線移動情況）現象和懸掛裝置的防拉脫的狀態，同時觀察電梯超載保護裝置是否起作用。出現溜梯現象，則停止制動試驗；

如出現溜梯現象，應先確認是制動器制動力不足還是曳引力不足引起的，如為制動力不足引的，應調整制動器達到廠商設計要求為止；如是曳引力不足引起的，應檢查曳引輪槽的磨損和對懸掛裝置進行確認，如不符合，則修理到符合廠商設計要求為止；

5）1．25倍荷載裝入轎廂后，再以檢修向上開1m，觀察是否溜車，如溜車則按本文3．2（6）第4）處理；

6）為避免曳引機及電器超負荷運行，應將試驗載荷應分兩次運送到最高層站處。

4.3 制動試驗的實施

1）分兩次把125%額定載荷運送到最高層站處；

2）屏蔽試驗電梯的外呼和轎廂超載保護；

3）在最高層站處將125%額定載荷均勻放置在轎廂內；

4）電梯以額定速度下行至行程下部時，切斷電動機和制動器供電，制動器應當能夠使驅動主機停止運轉，轎廂完全停止，其減速度不應當超過安全鉗動作或轎廂撞擊緩沖器所產生的減速度。

4.4 試驗后的恢復及檢查

1）將試驗后的轎廂放置最低層，并將試驗用的荷載搬出；

2）恢復超載和電梯的外呼功能；

3）轎廂內無明顯變形及損壞；

4）若鋼絲繩有打滑現象，應檢查輪槽的磨損情況，輪槽下有、無鐵屑掉落；

5）依據前期檢查時做的記錄，核實導軌間距，導軌架、轎廂與廳門地坎的距離，制動器摩擦片的磨損，曳引機有無移動，鋼絲繩懸掛裝置有無損壞及變形。若出現和原始記錄不符的情況，電梯應整改維修，各部分應恢復正常，符合條件后方可投入運行。

4.5 注意事項

1）若發現電梯明顯存在不符合載荷試驗的缺陷，要堅決停止載荷試驗，并督促相關單位對電梯進行維修保養，確保在載荷試驗前電梯處于良好的性能狀態；

2）對于有能量回饋的電梯，在進行下行制動試驗時，不能直接切斷主開關（制造單位允許的除外）；

3）選擇盡可能低的樓層進行制動試驗；

4）出現制動試驗失效時，如是安全鉗動作，在調整制動器后，還要檢查安全鉗是否損壞、導軌支架壓板是否松動等；如是轎廂蹲底，應檢查轎廂金屬結構是否發生變形和緩沖器是否損壞。

5 結束語

理解安全技術規范對電梯制動試驗檢驗項目的要求，對影響制動試驗失效危險源進行辨識，并做好制動試驗失效的安全保護，按照制動試驗前準備、現場試驗條件的確認、制動試驗的實施、試驗后恢復及檢查4個步驟實施制動試驗，可以有效預防因制動試驗驗失效導致的設備損壞或人員受傷事故，降低電梯制動試驗的檢驗風險，確保檢驗安全，提高檢驗質量。