電梯安全鉗減速度的檢測方法探究

胡智勇，穆 彤，王 璇，王文峰，呂英輝

(天津市特種設備監督檢驗技術研究院，天津 300192)

0 引言

特種設備目錄將電梯分為曳引與強制驅動電梯、液壓驅動電梯、自動扶梯與自動人行道和其他類型電梯四個類別，其中曳引與強制驅動電梯數量最多。曳引與強制驅動電梯中，曳引驅動乘客電梯(以下稱乘客電梯)占有量最大，是人民群眾接觸最多的特種設備，所以一旦發生故障，即使很輕微，也會引起社會的廣泛關注。安全鉗是乘客電梯中重要的安全防護器件之一，其搭配限速器既可在電梯上行超速時起保護作用，又可在電梯下行超速時有效制停轎廂，是防止電梯墜梯的最后一道屏障。在乘客電梯中，限速器安全鉗搭配使用最廣泛。傳統的電梯檢驗只進行限速器-安全鉗聯動試驗，即驗證安全鉗是否可靠制停轎廂，根據人體動力學，為了防止乘客在安全鉗制動電梯時發生意外，安全鉗制動過程的減速度也是一個重要的衡量指標，但目前并沒有成熟的限速器制動減速度測量方法。針對以上問題，本文在分析安全鉗工作原理及電梯相關標準規范要求的基礎上，提出了一種基于振動的電梯安全鉗制動減速度測量方法。

1 安全鉗工作原理

安全鉗是曳引驅動乘客電梯重要的安全保護裝置，相當于汽車的緊急剎車系統。安全鉗固定在轎廂底部，通過提拉裝置與限速器鋼絲繩相連。當轎廂失控下落時，一端與轎廂相連的限速器繩會帶動限速器輪加速轉動，當限速器輪轉動速度超過允許的范圍，限速器觸發機構會制停限速器鋼絲繩，限速器鋼絲繩被拉緊；在限速器鋼絲繩另一端的轎廂安全鉗提拉裝置被提拉，觸發安全鉗動作，安全鉗通過內部鉗體與轎廂導軌的相互作用將轎廂緊急制停并夾持在導軌上，防止轎廂進一步下落，行業內將其稱為限速器-安全鉗閘車。安全鉗制動時應能滿足：①可靠地制動帶有額定載荷的轎廂系統；②制動過程平衡；③轎廂地板不過度傾斜，電梯整個設備完好，轎廂地板的傾斜度不大于正常位置的5%。

2 現行相關標準對安全鉗制動減速度要求

(1) GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》9.8.4中規定：在裝有額定載重量的轎廂自由下落的情況下，漸進式安全鉗制動時的平均減速度應為0.2gn～1.0gn[1](這里gn即為重力加速度g)。對該規范的理解是：①轎廂裝有額定載重量，對額定載荷以外的其他載荷量的轎廂，并未有明確說明；②轎廂做自由落體運動，實際工況各種轎廂載荷都有可能存在，平均減速度的范圍可能會不同；③安全鉗為漸進式；④減速度為轎廂平均減速度。

(2) GB/T 10058-2009《電梯技術條件》3.7.4指出，在載有額定載重量的轎廂自由下落的情況下，漸進式安全鉗制動時的平均減速度應為0.2gn～1.0gn[2]。這里所述標準要求與GB 7588一致。

(3) GB/T 10059-2009《電梯試驗方法》5.3[3]中按照GB 7588-2003附錄F.3中規定的方法進行試驗。

(4) GB 7588-2003 《電梯制造與安裝安全規范》F3中安全鉗的相關要求與TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》中安全鉗型式試驗程序一致[4]，該標準提供了安全鉗的型式試驗方法，指出每一次試驗測定的平均減速度應當在(0.2gn，1.0gn)范圍內，減速度信號低通濾波截止頻率為30 Hz。

(5) GB/T 24474-2009《電梯運乘質量測量》[5]對相關術語做出了定義并提出了測量電梯運乘質量的試驗程序。所提出的測量方法易于非專業人士的理解且真實地反映人體的感受，但不針對極限的非正常工況，如安全鉗動作閘車情況。

對比相關標準，GB/T 24474-2009《電梯運乘質量測量》主要是電梯運行過程中產生的噪聲和振動對人的舒適感產生影響的一種評價方法，GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》以及TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》所提供的試驗方法是針對安全鉗具體部件實施的可靠性耐久性試驗，但試驗條件要求滿載、自由落體等極端工況條件，對已投入正常使用的電梯無法適用。因此，電梯運行過程中，轎廂安全鉗動作的加速度如何測量，一直沒有明確可行的試驗方法。

3 安全鉗制動減速度試驗方法

本試驗采用EVA-625電梯承運質量檢測儀進行測量。EVA-625測試儀(即PMT)是一部可以檢測電梯或扶梯振動、噪聲的高精度記錄儀， 能夠較為完整地記錄電梯轎廂的運行狀態，采集的曲線能直觀地反映出電梯轎廂在X軸、Y軸、Z軸上的振動情況。本試驗利用該儀器的精密傳感器來測量轎廂垂直方向的振動加速度，從而得到安全鉗制動時的減速度。

3.1 試驗前準備

首先準備經校驗合格的EVA-625測試儀一臺，檢查電量是否充滿 ；裝有EVA-625振動測試軟件的筆記本電腦一臺；符合現場檢驗條件的試驗平臺搭建工具；查閱該規格型號的安全鉗型式試驗證報告，核對相關試驗參數。

3.2 試驗步驟

(1) 檢查EVA-625振動測試儀的檢驗合格標簽是否正常，檢查儀器外觀是否完好，檢查加速度傳感器是否固定可靠，接口是否對接完好。

(2) 檢查轎廂內部裝置是否固定可靠，檢查轎頂以及轎底是否正常；檢查限速器及安全鉗封漆是否完好。

(3) 以檢修速度進行限速器-安全鉗聯動試驗，試驗結果應正常。

(4) 用抹布將轎廂地板中央灰塵清理干凈，將測試儀放置于轎廂中心位置，調節測試儀地腳螺釘使測試儀盡量水平，此時用透明膠帶將測試儀牢固固定在轎廂地面上，讓測試儀與地面緊密連接，模擬人站在地板上的實際情況,若地板未達到正常使用狀態，測量時也不應增加其他覆蓋物。儀器支腳應該施加給地板一個不小于60 kPa近似于人腳產生的壓強，在整個測量過程中儀器應與地板始終保持穩定接觸。儀器的結構應使其在三個坐標軸方向與地板的任何機械隔離盡可能小，力求平穩。

(5) 調試EVA-625振動測試儀參數。首先查看EVA-625振動測試儀電量，一般不低于10.5 V，開機自檢正常；其次，查看EVA-625振動測試儀外部存儲設備是否可以正常讀取數據；再次，校準測試時間，選定采樣頻率，如果采樣頻率為256 Hz，那么單次測量的試驗時長為120 s，如果采用頻率為512 Hz，那么單次測量的試驗時長為60 s。根據后期數據所需的精細程度和試驗所需時長進行選擇，這里我們選用的采樣頻率為256 Hz；最后，設置延時觸發。在安全鉗閘車動作減速度測量的試驗中，延時觸發的目的是為了零點數據的準確，不受開關門動作等其他振動的影響。注意：為了保證加速度測量原始數據后期通過積分擬合的速度位移曲線的精度，必須保證EVA-625振動測試儀測試開始時零點的準確性。

(6) 觸發EVA-625振動測試儀試驗按鈕，操作人員退出轎廂，轎門關閉，正常速度行駛至第n層時人為觸發限速器，使安全鉗動作。

(7) 因正常速度閘車對電梯有一定概率的傷害，因此不建議執行型式試驗的5次試驗要求。共試驗3次即可，取平均值。

4 試驗及結果分析

對某小區電梯進行安全鉗減速度檢測試驗，根據上述試驗方法制定相應的試驗方案，得到某一次安全鉗閘車減速度試驗數據，見圖1。圖1中，Z軸為垂直于轎廂地面的振動加速度方向，轎廂上行方向為Z軸正方向。因為采樣頻率不同，所得數據的精度有所差異，但振動加速度大致趨勢為第一次振動幅度很大的往復簡諧衰減振動，直至轎廂停止。對圖1 標記處所采近似0.2 s的區間進行分析，見圖2 。PMT分析軟件會自動根據所截取的時間域計算該次試驗加速度的平均值為0.64g。按GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》要求的平均減速度應在0.2gn～1.0gn范圍內，由此可見本次試驗是滿足標準要求的。再試驗兩次并采集分析數據，最終三組數據取平均值作為最終的實驗結果。

圖1 某次安全鉗閘車減速度試驗數據

圖2 安全鉗閘車平均減速度

5 結語

漸進式安全鉗作為曳引驅動乘客電梯的重要安全部件，在電梯超速墜落過程中起到至關重要的制停保護作用。在電梯正常使用過程中，不會觸發限速器安全鉗動作，一旦出現安全鉗閘車誤動作，事故不可避免。在每年的法定檢驗中，國家僅對限速器速度的功能性和限速器-安全鉗聯動的安全性進行監管，因此，安全鉗制停的減速度檢測一直近乎處于視野的盲區。安全鉗緊急制停的減速度得以測量，不僅細化了運乘質量，又能檢測突然制停傳遞給轎廂的沖擊力，在緊急情況下可為乘客的生命安全提供保障。本文綜合了各個現行法規標準，結合現場檢驗的案例，總結出一種安全鉗減速度檢測方法。