分析永磁同步曳引機(jī)在電梯檢驗(yàn)中的一些問題

鄭呈壽

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院寧德分院，福建 寧德 352100）

特種設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)中的應(yīng)用，已相當(dāng)普遍。根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年底，全國(guó)特種設(shè)備總量達(dá)到1525.47萬臺(tái)，其中電梯為709.75萬臺(tái)。基于高層建筑建造與老舊小區(qū)改造等的背景，未來越來越多的電梯將會(huì)走入人們的生活，深度分析此課題，整理電梯關(guān)鍵部件運(yùn)行常見的問題，提出預(yù)防與應(yīng)對(duì)的策略，有著重要的意義。

1 課題研究的背景

近年來，我國(guó)不斷強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，對(duì)各行業(yè)領(lǐng)域提出安全生產(chǎn)的要求。隨著安全管理工作的高質(zhì)量落實(shí)，使得安全形勢(shì)控制獲得顯著效果，但特種設(shè)備安全事故依舊頻繁發(fā)生。若發(fā)生特種設(shè)備事故，可能會(huì)造成重大損失加強(qiáng)對(duì)電梯的安全管理，防范安全事故的發(fā)生，有著現(xiàn)實(shí)意義。

2 電梯檢驗(yàn)中常見的永磁同步曳引機(jī)問題

2．1 永磁同步曳引機(jī)的概述

目前，電梯中配置的曳引機(jī)，多為永磁同步曳引機(jī)。從設(shè)備的構(gòu)造分析，包括座機(jī)、制動(dòng)器、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子體等。整體分析，永磁體固定在轉(zhuǎn)子體的內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)子體通過鍵安裝于軸上，軸安裝在后機(jī)座的雙側(cè)密封深溝球軸承和安裝在前機(jī)座的調(diào)心滾子軸承上，軸通過鍵固定曳引輪或轉(zhuǎn)子體，并用壓蓋及螺栓鎖緊曳引輪或轉(zhuǎn)子體，軸后端安裝編碼器。不同應(yīng)用場(chǎng)景中，根據(jù)空間大小，綜合考慮結(jié)構(gòu)的尺寸大小，來選擇適宜的永磁同步曳引機(jī)裝置，滿足實(shí)際需求。

2．2 永磁同步曳引機(jī)常見的運(yùn)行問題總結(jié)

根據(jù)電梯檢驗(yàn)總結(jié)，主要問題如下：

（1）曳引力不足。單個(gè)或多個(gè)曳引輪繩槽磨損嚴(yán)重，曳引鋼絲繩接觸繩槽底部，導(dǎo)致曳引輪與繩槽之間產(chǎn)生的摩擦力變小。曳引輪繩槽內(nèi)有油的現(xiàn)象，由于主機(jī)漏油等原因，導(dǎo)致曳引輪繩槽內(nèi)有油，油在曳引輪繩槽表面形成油膜使摩擦系數(shù)變小，也使曳引力變小，曳引力不足容易造成溜梯現(xiàn)象。

（2）永磁同步曳引機(jī)內(nèi)部異響。根據(jù)永磁同步曳引機(jī)的整體結(jié)構(gòu)（如圖(1)），曳引機(jī)運(yùn)行時(shí)異響產(chǎn)生的主要原因有：1各部件間的連接螺栓松動(dòng)或斷裂；2軸承損壞；3固定軸承的卡環(huán)損壞或脫落；4硅粘片存在脫膠；5其他原因，如由于螺栓松動(dòng)導(dǎo)致的零部件間的摩擦、碰撞、斷軸等。當(dāng)曳引機(jī)運(yùn)行異響時(shí)，帶故障運(yùn)行容易可能造成制動(dòng)器與曳引輪間連接失效，致使曳引機(jī)制動(dòng)器失效，也可能使曳引機(jī)的進(jìn)一步損壞無法進(jìn)行修理最終使曳引機(jī)報(bào)廢。

圖1

（3）失磁問題。永磁材料具有熱穩(wěn)定性與時(shí)間穩(wěn)定性等性能，隨著性能的下降或者其他因素影響，極易造成失磁。永磁電機(jī)中的永磁體失磁后，電機(jī)的性能下降，出力不足，如果失磁嚴(yán)重，電機(jī)將不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載甚至燒毀。造成曳引機(jī)失磁的原因很多，包括溫度過高、劇烈震動(dòng)以及環(huán)境因素等。曳引機(jī)運(yùn)行，電機(jī)處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)，若溫度較高且電機(jī)風(fēng)扇不運(yùn)行，那么，電機(jī)溫度會(huì)快速增加，如果沒有及時(shí)處理，則會(huì)造成急性退磁的情況。如果電梯超載，那么，增加的額外能量被全部轉(zhuǎn)移到曳引機(jī)上，使得永磁電機(jī)出現(xiàn)過載運(yùn)行的情況，電流突然間變大，受到?jīng)_擊電流的影響，永磁體產(chǎn)生電樞反應(yīng)，最終出現(xiàn)永磁體失磁的情況。電梯運(yùn)行的環(huán)境復(fù)雜，曳引機(jī)處于高溫高濕的環(huán)境下，如果沒有做好防腐處理，極易使得永磁材料失去磁性，是否存在失磁可以通過磁通表、特斯拉計(jì)、直流磁特性測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。

（4）冗余制動(dòng)器制動(dòng)力矩及失效問題。一般來說，齒輪減速機(jī)不會(huì)配置在永磁同步曳引機(jī)內(nèi)，如果電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)電力消失的情況，并且動(dòng)力矩尚未形成，那么在對(duì)重和曳引機(jī)轎廂之間，將產(chǎn)生力矩不平衡的情況，使得加速度產(chǎn)生。因?yàn)闇u輪蝸桿自鎖行為能夠使得傳統(tǒng)的曳引機(jī)，消耗相應(yīng)的能量，但使用的永磁同步曳引機(jī)無法實(shí)現(xiàn)，必須在曳引輪或曳引輪軸上加上制動(dòng)力矩，產(chǎn)生很大的制動(dòng)力矩。考慮制動(dòng)器單邊失效，以及特殊滿足125%額定載荷制停情況下的冗余制動(dòng)，那么單邊的制動(dòng)力矩需高達(dá)125%額定載重量。然而，采用250%額定載荷、額定速度緊急制停時(shí)（a=g）的制動(dòng)力，來制動(dòng)輕載（一個(gè)人）下行時(shí)，其制動(dòng)減速度將超過1g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于醫(yī)學(xué)界提供的人體能夠承受的減速度最大值0.21g對(duì)乘客產(chǎn)生極大的傷害。因此，不可能按照雙邊250%的額定載重量（單邊125%）額定速度下行來調(diào)整制動(dòng)器，如果按此調(diào)整，輕載下行制動(dòng)時(shí)就會(huì)對(duì)乘客和電梯運(yùn)行帶來極大的傷害。但是，如果不按此調(diào)整，又不能滿足單邊制動(dòng)125%額定載荷的冗余要求。因而永磁同步主機(jī)制動(dòng)器要提供冗余的制動(dòng)力，就必須做到以下兩點(diǎn)：其一，這種制動(dòng)器的兩組制動(dòng)力必須實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保每組制動(dòng)力分別大于100%額定載荷；其二，這種制動(dòng)器的制動(dòng)力比沒有冗余的制動(dòng)器幾乎增加100%，對(duì)相關(guān)零部件強(qiáng)度進(jìn)行重新計(jì)算。設(shè)計(jì)上冗余制動(dòng)器達(dá)不到冗余制動(dòng)力矩的要求，那么出現(xiàn)單邊制動(dòng)器失效時(shí)就極可能發(fā)生溜梯、蹲底等事故。此外，制動(dòng)瓦嚴(yán)重磨損、制動(dòng)輪有油、制動(dòng)彈簧預(yù)緊力不足或（因老化）失去彈力也會(huì)使制動(dòng)器制動(dòng)不可靠或失效。

（5）冗余制動(dòng)器響應(yīng)問題。無齒輪永磁同步曳引機(jī)的制動(dòng)器為冗余設(shè)計(jì)，不配置夾繩器，冗余制動(dòng)器需要滿足正常上下運(yùn)行制動(dòng)，上行超速保護(hù)制動(dòng)，轎廂意外移動(dòng)保護(hù)制動(dòng)的功能：①制動(dòng)器接觸器黏連，電梯仍正常運(yùn)行，由于接觸器及控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致制動(dòng)器無法正常響應(yīng)。根據(jù)檢規(guī)電梯正常運(yùn)行時(shí)，切斷制動(dòng)器電流至少應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)獨(dú)立的電氣裝置來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電梯停止時(shí)，如果其中一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)未打開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，應(yīng)當(dāng)防止電梯再運(yùn)行；②速度監(jiān)控（編碼器）失效，如編碼器未固定牢固跑位，編碼器異響失效等，觸發(fā)元件（限速器）失效，如限速器棘爪卡滯無法動(dòng)作，限速器夾持力不足限速器鋼絲繩打滑，使超速運(yùn)行時(shí)限速器上行電氣開關(guān)無法觸發(fā)。而轎廂上行超速保護(hù)裝置由速度監(jiān)控、觸發(fā)元件和減速元件兩部件組成，速度監(jiān)控、觸發(fā)元件失效會(huì)致使制動(dòng)器無法響應(yīng)，電梯上行超速保護(hù)失效。③常見的UCMP組合由檢測(cè)子系統(tǒng)、制停子系統(tǒng)、自檢測(cè)子系統(tǒng)組成，當(dāng)檢測(cè)子系統(tǒng)中的位置開、限速器、絕對(duì)位置傳感器失效會(huì)使制動(dòng)應(yīng)有的響應(yīng)失效，當(dāng)驅(qū)動(dòng)主機(jī)制動(dòng)器無法響應(yīng)時(shí)，自監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的動(dòng)作監(jiān)測(cè)、制動(dòng)器監(jiān)測(cè)、動(dòng)作和抽動(dòng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)該有效，如果自檢測(cè)測(cè)子系統(tǒng)也存在失效時(shí)，轎廂發(fā)生意外移動(dòng)將得不到保護(hù)而產(chǎn)生事故。

3 電梯檢驗(yàn)中永磁同步曳引機(jī)問題的預(yù)防與應(yīng)對(duì)策略

3．1 建立永磁同步曳引機(jī)檔案

日常工作中，要構(gòu)建永磁同步曳引機(jī)檔案，圍繞生產(chǎn)環(huán)節(jié)、安裝環(huán)節(jié)和檢驗(yàn)環(huán)節(jié)等，搜集和整理數(shù)據(jù)信息，為運(yùn)行檢驗(yàn)工作的開展提供依據(jù)和支持，保障檢驗(yàn)工作高效開展。挖掘檔案信息的價(jià)值，根據(jù)不同類型的永磁同步曳引機(jī)設(shè)備特點(diǎn)，總結(jié)與分析常見的安全隱患和問題，為后期的檢驗(yàn)提供有價(jià)值的資料。作為電梯檢驗(yàn)人員，必須要具有數(shù)據(jù)思維，善于利用大數(shù)據(jù)理念分析永磁同步曳引機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和常見事故，為安全隱患排查助力。

3．2 做好電梯檢驗(yàn)人員的培訓(xùn)

面向電梯發(fā)展現(xiàn)狀與未來，隨著電梯使用數(shù)量的不斷增加，檢驗(yàn)需求被帶動(dòng)，現(xiàn)有的人力資源難以滿足需求，除了加大電梯檢驗(yàn)隊(duì)伍的建設(shè)外，還必須要注重檢驗(yàn)人員的培訓(xùn)，提高電梯檢驗(yàn)工作質(zhì)量與水平，為電梯檢驗(yàn)工作把關(guān)。永磁同步曳引機(jī)是電梯檢驗(yàn)中的重點(diǎn)檢查對(duì)象，也是問題多發(fā)戶，作為檢驗(yàn)工作者必須要積極學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)的知識(shí)與技能，對(duì)電梯進(jìn)行安全排查，保障電梯處于安全狀態(tài)運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，永磁同步曳引機(jī)的安全運(yùn)行，對(duì)保證電梯穩(wěn)定運(yùn)行，起到了積極的作用。電梯檢驗(yàn)實(shí)踐中，要根據(jù)曳引機(jī)的特點(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境，做好常見問題的防范與排查，通過建立永磁同步曳引機(jī)檔案、制定且實(shí)施檢驗(yàn)制度等措施，消除潛在的安全隱患，保障設(shè)備處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。