一起應急救援狀態下轎廂沖頂事件原因分析及對策

黃奶秋

（福建省特種設備檢驗研究院寧德分院，福建寧德 352100）

0 引言

電梯在日常生活出行中被廣泛應用，因電網供電電源停電或電梯故障保護而發生停梯困人現象時有發生，這給乘客造成較大心理恐慌困擾。如果此時救援不及時甚至處理不當，則極易發生人員剪切、墜落、擠壓等各類特種設備安全事故。當然，如果應急救援時未嚴格按照相關的應急救援程序實施救援，同樣可能給設備、乘客、甚至給救援人員帶來致命的嚴重后果。而應急救援操作裝置的設計制造缺陷，同樣不容忽視。本文對一起應急救援狀態下電梯轎廂沖頂事件進行分析，對制造單位設計制造的某型號電梯的應急救援操作裝置提出改進措施，呼吁制造單位建立救援操作裝置本質安全的設計理念，盡量避免本是救援的操作變成傷人的動作。

1 事件基本經過描述

圖1 電容器燒毀

圖2 轎廂沖頂

2020年8月，筆者對某品牌型號的電梯進行監督檢驗，該臺電梯基本信息參數：額定載重量為1050 kg，額定速度為1.75 m/s，層站數為21層21站（有負一層），制造日期為2019年11月21日。根據《電梯監督檢驗和定期檢驗規程——曳引與強制驅動電梯》（TSG T7001-2009 含第1 號修改單和第2號修改單）（以下簡稱《電梯檢規》）的相關要求，在機房進行《電梯檢規》附件A的8.7 項應急救援試驗，將空載轎廂停靠在1 層，斷開電梯供電電源，模擬停電和停梯故障，按照電梯制造單位提供的應急救援程序進行操作。該電梯制動器為塊式兩側分布制動器，應急救援操作裝置主要包括松閘用開放杠桿、內六角開放螺栓及墊圈（未配置盤車手輪）。該操作由兩位經培訓授權的專業人員進行，當兩側作業人員對內六角開放螺栓進行旋轉與制動器內螺紋聯接過程中，曳引主機曳引輪突然旋轉且進一步加速，幾秒后，控制柜內電路板上冒煙，曳引輪再次加速運行，底坑內發出一聲巨響，轎廂沖頂，井道頂部也傳來金屬碰撞聲。現場勘察發現：機房內出現濃煙且帶異味，控制柜內驅動電路板上電容燒毀，如圖1所示，限速器電氣開關已動作，轎廂停靠在離頂層（20層）上方約2.1 m處，如圖2 所示，轎頂6 根懸掛鋼絲繩均松弛，轎廂上安全鉗動作抱緊在導軌上，轎廂上除附著于導軌的上兩個油杯破裂外其余部件均未受損。底坑內對重框上墩子變形、液壓側液壓緩沖器處于被完全壓縮至極限狀態，如圖3所示，對重框導向輪上6 根懸掛鋼絲繩也呈松弛散亂分布，如圖4 所示。現場所幸未造成人員傷害，但給在場人員造成不小驚嚇。

圖3 緩沖器被壓縮

圖4 鋼絲繩松弛

2 轎廂沖頂原因分析

在機房進行應急救援試驗前，已進行過《電梯檢規》附件A中機房和設備相關項目的檢驗，同時也進行了各類試驗，包括平衡系數試驗、轎廂上行超聲保護裝置試驗、轎廂意外移動保護裝置試驗、轎廂限速器-安全鉗試驗、運行試驗、空載曳引檢查試驗、上行制動工況曳引檢查試驗、下行制動工況曳引檢查試驗、制動試驗［1]。以上各類試驗均滿足要求。調閱施工單位提交的監督檢驗資料：安裝說明書、電氣工作原理圖、機房井道施工土建布置圖。

關于電梯應急救援，《電梯檢規》明確規定“能夠通過操縱手動松閘裝置松開制動器，并且需要以一個持續力保持其松開狀態，進入手動緊急操作時，易于觀察到轎廂是否在開鎖區。在各種載荷工況下，按照相應的應急救援程序實施操作，能夠安全、及時地解救被困人員”。《電梯制造與安裝安全規范》（GB 7588—2003）中規定“裝有手動緊急操作裝置的電梯驅動主機，應能用手松開制動器并需要以一持續力保持其松開狀態。如果向上移動裝有額定載重量的轎廂所需的操作力不大于400 N，電梯驅動主機應裝設手動緊急操作裝置，以便借用平滑且無輻條的盤車手輪能將轎廂移動到一個層站。如果力大于400 N，機房內應設置一個符合規定的緊急電動運行的電氣操作裝置。在機房內應易于檢查轎廂是否在開鎖區［2]。”該電梯發生轎廂沖頂是在實施應急救援試驗過程中未進行松閘作業前發生的，而在該救援過程中作業人員除安裝完應急救援操作裝置對制動器相關部件進行操作外，并未對電梯任何部件進行動作。因此該臺電梯的應急救援操作裝置明顯存在缺陷。結合事件發生后現場曳引機左右兩側制動器狀況（圖5、6），制動器制動塊與制動輪間并無明顯間隙，制動器制動塊與制動輪之間有殘余的制動塊表面保護膜。即可初步判定：該起轎廂沖頂事件是由于應急救援操作時，救援裝置在安裝過程中降低了制動器制動力矩，破壞曳引輪兩側的平衡狀態，造成制動能力不足產生曳引輪轉動，進而引起轎廂失速“溜車”。造成制動器制故障的可能原因是制動器電氣控制裝置故障或者制動器機械部件故障。

（1）制動器電氣控制裝置故障分析

調閱該設備電氣工作原理圖，結合現場狀況。制動器用2個獨立的電氣裝置控制，控制制動器工作的一個接觸器的主觸點發生粘連、卡阻等故障未打開，制動器則無法打開，電梯停止運行。進行應急救援前已將電梯供電電源斷開，且在進行應急救援操作前，進行各類相關試驗時，制動器都能在失電狀態下或故障監測狀態下完成制動功能。控制柜內控制制動器工作的接觸器能正常動作，連接觸器結構和安裝狀況正常，沒有出現觸點燒蝕、粘連、卡阻等缺陷。基本排除因制動器電氣控制裝置故障引起制動器制動性能降低。

圖5 左側制動器

圖6 右側制動器

（2）制動器機械部件故障分析

圖7 制動器結構簡圖

現場查看事件發生后曳引機兩側制動器狀態，制動器制動塊壓在制動輪上，制動塊與制動輪之間能塞進0.02 mm的塞尺。制動器固定螺栓無松動、間隙調整螺栓標記完整、制動器整體無損，在既有現場狀態下按壓兩側開放杠桿，制動器制動塊動作靈活，并無卡阻現象。先前進行的上行制動工況曳引檢查試驗、125%額定載重量下行制動試驗均表示該制動器在安裝應急救援操作裝置前制動性能、曳引輪曳引能力符合要求。因此，可判定該制動器在安裝應急救援操作裝置前制動器機械結構正常，完全滿足制動性能要求。該設備制動器的結構如圖7所示，主要由制動塊、連接制動塊的銜鐵、磁軛、彈簧、線圈組成，制動器線圈得電時銜鐵受到磁力作用，克服彈簧作用帶動制動塊，制動塊脫離制動輪完成抱閘打開動作。線圈失電時，制動塊在彈簧作用下，抱緊制動輪，完成抱閘打開動作。應急救援操作裝置主要由內六角螺栓、開放杠桿、墊片組成，通過將內六角螺栓與銜鐵內匹配的螺紋聯接，持續間歇按壓開放杠桿，完成救援操作。現場對同批次一臺同型號規格設備的制動器（閉合狀態）、應急救援操作裝置進行測繪，如圖8、9所示，具體制動器及救援操作裝置相關尺寸如表1所示。此時：S+B+E+D+H+d=12 mm+56 mm+3 mm +1 mm+13 mm+1 mm =86 mm ＞L=79 mm。

圖8 制動器螺紋孔局部圖

圖9 救援裝置結構示意圖

表1 制動器及救援裝置部件尺寸

因此，當內六角螺桿完全與銜鐵聯接時，如果繼續旋轉內六角螺栓，螺栓頭部壓緊在墊片上，螺桿端部外螺紋與銜鐵螺紋內螺紋聯接，銜鐵被抬起，制動塊隨之被提起。現場作業時，兩側制動器同時進行安裝內六角螺栓操作，當制動器作用在制動輪上的力矩降低到一定程度，當M制< M轉時，曳引輪開始轉動，轎廂開始移動，一旦失速“溜車”，運行狀態下使曳引輪停止轉動所需的制動力矩較靜止狀態下所需的力矩大［3]，該型號規格的電梯電源控制回路中并未設置封星接觸器，主電源斷開狀態下，永磁同步電機失速處于“發電機”狀態，電動機內靜止的三相繞組線切割旋轉永磁體產生感應電動勢，回饋至驅動回路，隨著上行速度增加，電流增大到一定程度時將回路中電容器擊穿［4]。然而，該設備制造單位并未在救援程序中明確安裝內六角螺栓的注意事項，導致過度地旋轉內六角螺栓，引起制動失效。

3 解決方案

應急救援操作裝置作為電梯發生停梯困人解救的必備工具，肩負著安全轉移被困乘客的任務，該起轎廂沖頂事件是在安裝救援操作裝置過程中發生的意外事件，因此要堅決杜絕該類事件的發生，必須從裝置上進行改良優化。筆者擬提供以下2種便捷的改進方案。

（1）增加救援內六角螺栓螺桿長度，使L≥S+B+E+D+H+d。安裝螺栓時，當螺栓端部螺紋頂住銜鐵光孔孔底，無法旋轉螺栓，即可按照救援程序說明進行按壓開放杠桿，實施救援。當然，為方便現場安裝和操作，結合開放杠桿形狀及銜鐵與磁軛間的間隙，以控制L-（S+B+E+D+H+d）=（3 ～5）mm為宜。

（2）將原有內六角螺栓及墊圈安裝旋轉進入銜鐵螺紋孔內，直到墊圈下方預留開放杠桿的厚度H+（1～2）mm高度供杠桿容納，并在螺栓及磁軛面上作標記。同時，將開放杠桿的環形金屬圈切出可插入螺桿的開口，以便救援時將該杠桿直接插入墊片下方，按壓完成松閘。

4 結束語

電梯的本質安全要求在設計、制造、安裝、檢驗、管理、維護保養等環節采用合理的工藝、方法，保證設備在投入使用后能被安全地使用［5]。

分析本次應急救援狀態下轎廂沖頂事件，發現該電梯救援操作裝置產品設計存在缺陷，不符合電梯本質安全的要求。為避免類似事件的發生，必須優化該救援操作裝置產品的機械結構。通過闡述救援操作失敗與制動器抱閘失效的聯系，筆者提出增加救援內六角螺栓螺桿長度和旋轉固定內六角螺栓并切出開放杠桿開口升級救援裝置機械結構的方法，從本質上解決救援時安裝救援裝置影響制動性能的產品缺陷。