淺談電梯上行超速的保護(hù)

陳先慶

(安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230000)

0 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，高層建筑越來越多，電梯作為建筑物中的運(yùn)輸工具，為我國建筑業(yè)“節(jié)能省地”的國策起到了不可替代的支撐作用。到目前為止，我國電梯的保有量、年產(chǎn)量、年增長量均為世界第一，電梯因與廣大人民群眾安全與生活質(zhì)量息息相關(guān)，其發(fā)展?fàn)顩r也一直為政府和人民群眾所關(guān)注。

電梯事故的種類按發(fā)生事故的系統(tǒng)位置可分為門系統(tǒng)事故、沖頂或蹲底事故、其他事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類事故發(fā)生的起數(shù)占電梯事故總起數(shù)的概率分別為：門系統(tǒng)事故占80%左右，沖頂或蹲底事故占15%左右，其他事故占5%左右。所謂電梯沖頂，就是電梯轎廂越過頂層端站，沖向井道的頂部。電梯發(fā)生沖頂?shù)脑驘o外乎上限位開關(guān)、上極限開關(guān)失效，電梯制動(dòng)失效和電梯上行超速等。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，電梯的提升高度越來越高、運(yùn)行次數(shù)越來越頻繁，一旦發(fā)生上行超速，對(duì)轎廂內(nèi)人員造成傷害很大，所以有效的轎廂上行超速保護(hù)裝置對(duì)電梯安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

1 常用的轎廂上行超速保護(hù)裝置

GB 7588—2003規(guī)定轎廂上行超速保護(hù)裝置減速元件可以作用于轎廂、對(duì)重、鋼絲繩系統(tǒng)或曳引輪，作用部位不同，轎廂上行超速保護(hù)裝置的型式也不同，下面就不同型式的轎廂上行超速保護(hù)裝置進(jìn)行剖析[1]。

1.1 直接作用于轎廂的上行超速保護(hù)裝置

作用于轎廂的上行超速保護(hù)裝置通常采用雙向限速器和上行安全鉗，也可以采用雙向限速器和雙向安全鉗，目前在國外比較多見。這種型式從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)比較簡單，只需要增加上行安全鉗和使用雙向限速器，但也相應(yīng)增加了部分成本[2]。在用電梯的增設(shè)對(duì)原結(jié)構(gòu)影響不大，不會(huì)額外占用井道空間，不影響井道布置。而且限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式經(jīng)過這么多年的發(fā)展與使用技術(shù)比較成熟，動(dòng)作可靠，這種作用型式在高層高速電梯中應(yīng)用比較廣泛。

1.2 作用于對(duì)重的上行超速保護(hù)裝置

作用于對(duì)重的轎廂上行超速保護(hù)裝置也是采用限速器-安全鉗結(jié)構(gòu)，即在對(duì)重側(cè)增加一套限速器-安全鉗系統(tǒng)。這種型式是通過防止對(duì)重下行超速來間接達(dá)到對(duì)轎廂上行超速保護(hù)，這是一種比較直觀的方法。由于在對(duì)重側(cè)增加了一套限速器-安全鉗系統(tǒng)，對(duì)于對(duì)重架結(jié)構(gòu)的要求比較高，而且整個(gè)電梯系統(tǒng)配置了兩套限速器-安全鉗系統(tǒng)，井道布置也比較復(fù)雜。對(duì)重安全鉗的采用使得對(duì)重側(cè)導(dǎo)軌不可以使用空心導(dǎo)軌，因此這種方式的轎廂上行超速保護(hù)成本高。但這種結(jié)構(gòu)配置的優(yōu)勢(shì)是其配件容易得到，不需要開發(fā)新型部件產(chǎn)品，特別是對(duì)于那種“在對(duì)重之下確有人能達(dá)到的空間存在” 又無法“將對(duì)重緩沖器安裝于一直延伸到堅(jiān)固地面的實(shí)心樁墩”上的電梯，必須安裝對(duì)重安全鉗，此時(shí)可以把轎廂上行超速保護(hù)裝置與該對(duì)重安全鉗合二為一，從而減少額外成本。

1.3 作用于鋼絲繩系統(tǒng)的上行超速保護(hù)裝置

作用于鋼絲繩的上行超速保護(hù)裝置目前主要采用限速器-夾繩器結(jié)構(gòu)，它是以限速器作為轎廂速度的監(jiān)控部件、以夾繩器作為減速元件的保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)電梯上行超速時(shí)，限速器動(dòng)作帶動(dòng)夾繩器動(dòng)作，夾住鋼絲繩以達(dá)到制動(dòng)的目的。限速器-夾繩器系統(tǒng)分為機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)兩種：①機(jī)械傳動(dòng)是指限速器與夾繩器之間通過閘線傳動(dòng)，當(dāng)限速器上行動(dòng)作后拉動(dòng)閘線，閘線另一端連著夾繩器的觸發(fā)桿，閘線拉動(dòng)觸發(fā)桿觸發(fā)夾繩器動(dòng)作，夾繩器的前后夾板在夾緊力的作用下牢牢地夾住曳引鋼絲繩，以達(dá)到防止轎廂上行超速的目的；②電氣傳動(dòng)是指限速器與夾繩器之間通過電氣來傳遞觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)限速器動(dòng)作后觸發(fā)限速器電氣開關(guān)動(dòng)作，開關(guān)的連線控制著夾繩器電磁鐵動(dòng)作撞擊夾繩器觸發(fā)桿使夾繩器動(dòng)作，以達(dá)到防止轎廂上行超速的目的。限速器-夾繩器的優(yōu)點(diǎn)是安裝比較簡單，不影響機(jī)房及井道布置，特別是對(duì)于舊梯改造加裝轎廂上行超速保護(hù)的實(shí)現(xiàn)更具可操作性，但是這種夾繩器動(dòng)作比較粗暴，動(dòng)作時(shí)會(huì)有很大的沖擊力，還會(huì)產(chǎn)生很大的跳動(dòng)，每次動(dòng)作都會(huì)對(duì)鋼絲繩和夾板產(chǎn)生一定的損傷，反而會(huì)帶來一定的安全隱患，而且動(dòng)作后復(fù)位復(fù)雜，因此筆者不推薦使用限速器-夾繩器。

1.4 作用于曳引輪(或作用于最靠近曳引輪的曳引輪軸)上的上行超速保護(hù)裝置

作用于曳引輪(或作用于最靠近曳引輪的曳引輪軸)上的上行超速保護(hù)裝置就是同步無齒輪曳引機(jī)上所使用的制動(dòng)器系統(tǒng)，這種冗余設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)系統(tǒng)是上行超速保護(hù)的減速元件，常見的速度監(jiān)控元件是限速器，也有曳引機(jī)自帶速度監(jiān)控元件。使用這種配置方式不需要增加額外配件，只需要配備雙向限速器。但使用制動(dòng)器作為轎廂上行超速保護(hù)裝置的減速部件有其無法彌補(bǔ)的缺陷：當(dāng)制動(dòng)失效時(shí)，這種型式的上行超速保護(hù)也就不起作用；如果轎廂上行超速保護(hù)是曳引能力的下降導(dǎo)致，上行超速保護(hù)也不起作用。

制繩器也是一種作用于曳引輪上的轎廂上行超速保護(hù)裝置，依靠彈簧力對(duì)曳引輪及曳引輪繩槽上的鋼絲繩施加徑向力，借助摩擦力達(dá)到制動(dòng)的目的。這種方式也是以限速器作為速度監(jiān)控元件，制繩器作為減速元件。由于制繩器安裝、調(diào)整比較復(fù)雜，發(fā)生上行超速動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的徑向沖擊力，如果調(diào)整不到位很有可能在制動(dòng)時(shí)損壞部件或制動(dòng)時(shí)喪失制動(dòng)力。

1.5 永磁同步電機(jī)采用封星技術(shù)的上行超速保護(hù)裝置

將永磁同步電機(jī)的三相繞組引出線用導(dǎo)線或串聯(lián)電阻按照星形連接，從而使電動(dòng)機(jī)內(nèi)三相繞組線形成一個(gè)獨(dú)立的電氣回路，當(dāng)限速器測速裝置監(jiān)測到轎廂上行超速時(shí)，發(fā)出信號(hào)使電梯封星接觸器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)的輸入端短接形成回路，當(dāng)轎廂繼續(xù)向上移動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的線圈將在永磁體所形成的磁場中切割磁感應(yīng)線，導(dǎo)體中電子因受到洛倫茲力而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流在電動(dòng)機(jī)永磁體磁場作用下產(chǎn)生反向電磁力矩，即制動(dòng)力矩。當(dāng)制動(dòng)力矩與拖動(dòng)轎廂向上運(yùn)動(dòng)的力矩相同時(shí)，轎廂將保持勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)制動(dòng)力矩大于拖動(dòng)轎廂向上運(yùn)動(dòng)的力矩時(shí)，轎廂將保持減速運(yùn)動(dòng)，以起到保護(hù)的作用。利用封星技術(shù)，電流在電動(dòng)機(jī)永磁體磁場作用下產(chǎn)生制動(dòng)力矩會(huì)使電梯溜車的速度很慢，應(yīng)急救援時(shí)不會(huì)產(chǎn)生沖頂或墩底等意外傷害，但是需要增加一個(gè)專用的封星接觸器，增加了成本，電梯頻繁運(yùn)行也可能會(huì)引起永磁體的機(jī)械移位，給電梯的安全運(yùn)行帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2 結(jié)語

電梯上行超速保護(hù)裝置是電梯安全運(yùn)行的重要部件之一，設(shè)置電梯上行超速保護(hù)裝置的目的是當(dāng)電梯上行速度超過額定速度的115%時(shí)，使轎廂制停或至少使其速度降低至對(duì)重緩沖器的設(shè)計(jì)范圍。本文介紹的電梯上行超速保護(hù)的幾種型式中，直接作用于轎廂的保護(hù)裝置讓減速元件直接作用于轎廂上，所以這種采用雙向限速器-上行安全鉗的上行超速保護(hù)目前是最理想的方案。

我們?cè)黾由闲谐俦Ｗo(hù)裝置的目的是為了確保電梯運(yùn)行更加安全、更加可靠，如果制造商生產(chǎn)的上行超速保護(hù)裝置可靠性不高、使用起來不方便、安裝單位安裝不正確、維保單位維護(hù)保養(yǎng)不合理，其結(jié)果將適得其反。因此需要國家盡快出臺(tái)針對(duì)不同型式上行超速保護(hù)裝置的檢驗(yàn)方法，使上行超速保護(hù)裝置更加可靠，電梯運(yùn)行更加安全。