一種電梯限速器動作速度試驗裝置的設計與實現

閆 賓，王 葵

（廣東省特種設備檢測研究院，廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市化高速發展，高樓數量越來越多，電梯也成為人們出行非常重要的垂直交通工具。電梯為人們的出行帶來巨大便利，如何提升電梯的安全性，確保人身和財產安全，已經成為電梯發展非常重要的問題[1-6]。

電梯限速器是電梯非常重要的安全部件，它負責監控電梯的運行速度。當電梯出現超速時，限速器上的電氣安全開關首先動作，斷開電梯的安全電路，電梯停止運行；如果電氣動作后，電梯依然繼續加速運行，限速器的機械部分發生動作，觸發安全鉗或者夾繩器等保護裝置動作，強制制停電梯。限速器通過電氣和機械動作確保電梯運行的安全，避免極端危險的電梯事故發生。

根據TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》要求，限速器作為電梯安全保護裝置，在出廠前需進行試驗，其中最重要的是對其電氣動作和機械動作速度進行試驗，驗證產品的安全、可靠性[7]。

目前，限速器試驗裝置的驅動部分采用驅動電機帶動1個驅動輪，然后將驅動輪放置在限速器繩輪上，驅動限速器的加速。速度檢測則采用霍爾元件或者將連接編碼器的檢測輪放置在限速器繩輪上的方式。

目前的限速器試驗裝置主要存在幾個問題。（1）適用性不廣。現有裝置需將驅動輪和檢測輪放置在限速器繩輪上，但某些限速器的限速器繩輪外露部分很少，驅動輪和檢測輪無法放置到輪上，導致無法試驗。（2）采用霍爾元件采集限速器繩輪的速度信號，誤差比較大，精度不能保證。

本文開發一款電梯限速器動作速度試驗裝置，采用三角帶將限速器繩輪、驅動輪和檢測輪連接起來，避免了現有技術中因限速器繩輪外露部分很少，驅動輪和檢測輪無法接觸限速器繩輪的情況，有效擴大了本裝置的適用范圍；本裝置中通過設置升降單元和第一移動平臺，能夠調整驅動輪和檢測輪的位置，使得本裝置適用于各種不同類型的限速器，而且保證三角帶在試驗時處于繃緊狀態，模擬電梯限速器實際使用時的狀態，試驗結果更接近實際使用工況，有效提高試驗的準確性，及時發現隱患，對促進質檢事業的科技發展和保障電梯安全運行都有十分重要和積極的社會意義。

1 儀器檢測原理及方案

1.1 檢測原理

根據TSG T7007-2016《電梯型式試驗規則》要求，對于新的參數或配置的限速器，在進行批量生產和銷售前，制造單位應當提供一個樣品到國家市場監管總局核準的電梯型式試驗機構完成相應的試驗。限速器動作速度是其中一項試驗要求。

限速器是電梯設備中用于監控轎廂運行速度的機械安全裝置。圖1 所示為限速器結構原理圖，限速器通過限速器繩和電梯轎廂一起運動。當電梯轎廂的運行速度超過額定速度一定值時，限速器的動作能夠切斷電氣安全回路，進一步超速導致安全鉗或轎廂上行超速保護裝置制動元件起作用，從而起到對電梯的安全保護作用。

圖1 限速器結構原理圖

在實驗室里面，通過電機驅動限速器繩輪旋轉，開關信號檢測元件檢測限速器電氣安全開關動作和機械動作時刻的信號，并且將信號傳送給信號處理裝置。速度檢測裝置獲取限速器繩輪實時運動速度，并且將速度信號傳送給信號處理裝置。信號處理裝置對動作信號和速度信號進行處理，得到限速器電氣動作速度和機械動作速度的數值。

1.2 試驗裝置技術方案

1.2.1 機械結構設計

試驗裝置結構如圖2 所示，圖中限速器的安裝主要通過升降和橫移運動來實現。第二驅動電機通過減速箱驅動絲杠螺母機構運動，從而實現升降單元的上下運動，便于三角皮帶輪安裝到限速器繩輪上。轉動手柄通過絲杠螺母機構分別和驅動輪、檢測輪的安裝平臺連接。通過操作轉動手柄使驅動輪、檢測輪左右橫移，確保限速器繩輪兩邊的三角帶處于豎直向下狀態。

限速器的固定通過給導磁板充電，導磁板產生強磁性，將限速器吸附在試驗臺上，避免使用夾具，提高安裝效率。

圖2 試驗裝置結構示意圖和試驗裝置升降平臺俯視圖

1.2.2 硬件設計

如圖3所示，檢測儀器的核心采用PLC控制器，其通過工業級操作屏和操作人員進行交互。操作人員在操作屏上向PLC控制器發送控制指令。同時，PLC控制器將試驗結果傳輸到操作屏上，便于操作人員讀取。

圖3 試驗裝置硬件設計方案

在限速器安裝過程中，PLC 控制器接收操作屏上的信號，通過第二電機驅動器驅動第二電機旋轉，使升降單元上下運動。在試驗過程中，PLC 控制器向第一電機驅動器發送信號，驅動第一電機加速旋轉，同時接收編碼器上的信號，并且通過運算得到限速器的實時速度。

限速器電氣安全開關動作和機械動作后，電氣安全開關和磁開關相繼斷開，PLC 控制器將先后接收到2 個脈沖信號，記錄這2個時刻限速器的速度值，并且分別作為限速器電氣動作速度值和機械動作速度值傳輸到操作屏上。

2 測試結果

試驗裝置實物如圖4 所示。本次試驗限速器為單向限速器，額定速度為0.5 m/s，結構型式為離心甩塊式，通過夾持方式產生提拉力。

首先，限速器放置到試驗臺上，在操作屏上控制升降平臺上升到一定位置，然后將三角帶分別穿過限速器繩輪、驅動輪和檢測輪，并且采用接頭片將三角帶封閉連接。控制升降平臺向下運動，同時操作轉動手柄橫移驅動輪和檢測輪的位置，使三角帶繃緊同時豎直地安裝在試驗裝置上。

其次，將限速器的電氣安全開關連接到試驗裝置上。同時，將磁開關對準限速器壓繩拉臂的邊緣。當限速器電氣動作時，電氣安全開關斷開，試驗裝置獲得一個開關信號。限速器機械動作時，壓繩拉臂動作，磁開關斷開，試驗裝置再次獲得一個開關信號。

最后，接通導磁板電源，導磁板將限速器穩穩地吸附在試驗臺上。在操作板上設置限速器的旋轉方向以及其它相關參數，試驗裝置開始進行試驗。

試驗結果如表1和表2所示。從表中可以看出，下行電氣動作速度平均數的最大偏離值不超過0.037 4 m/s，下行機械動作速度平均數的最大偏離值不超過0.021 2 m/s，上行電氣動作速度平均數的最大偏離值不超過0.053 2 m/s。

表1 下行動作速度 m/s

表2 上行動作速度 m/s

造成速度偏離的主要原因有兩個方面。（1）該臺限速器動作主要通過離心甩塊來動作電氣安全開關和壓繩拉臂，離心甩塊只有兩個，當離心甩塊達到動作狀態時，可能并沒有到達限速器電氣或者機械動作的位置，限速器動作速度出現偏差。（2）試驗裝置本身存在的誤差；限速器安裝過松，三角帶出現打滑。編碼器采集的數據存在誤差，導致限速器試驗速度采集出現偏差。

圖4 試驗裝置實物

3 結束語

本文開發一款用于電梯限速器動作速度的試驗裝置。試驗結果表明該裝置可以很好地完成限速器動作速度的試驗，安裝簡單、操作方便，試驗結果可靠度高、誤差較小，大大減輕了試驗勞動強度，提升了檢驗質量和效率。