永磁同步曳引機驅(qū)動電梯上行超速保護裝置探討

王 霞

（甘肅省張掖市特種設(shè)備檢驗所，甘肅張掖 734000）

0 引言

在永磁同步形式電梯的應(yīng)用過程中，因為其曳引機具有轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低的特點，以及體積很小、噪聲很低、運行十分平穩(wěn)，維護次數(shù)少等優(yōu)勢，現(xiàn)在在電梯工程中得到廣泛應(yīng)用。但是在電梯轎廂的上行過程中，卻并不能通過自身的制動器來達到合理的超速保護效果，這就需要對其超速保護裝置進行深入研究。基于此，本文對幾種保護裝置進行分析研究。

1 電梯上行過程中出現(xiàn)超速情況的原因

根據(jù)相關(guān)文獻資料以及實踐經(jīng)驗可知，在曳引機形式的電梯轎廂上行過程中，出現(xiàn)超速情況是因為電梯對側(cè)重量大于轎廂側(cè)重量。這樣，無論是傳動系統(tǒng)失效、曳引系統(tǒng)失效、控制系統(tǒng)失效還是制動系統(tǒng)失效，都會導致電梯轎廂在上行過程中出現(xiàn)超速現(xiàn)象[1]。導致電梯上行超速問題的具體原因主要有5 個。

（1）電梯曳引機主軸部位或其他機械部件出現(xiàn)斷裂、損壞等，導致傳動系統(tǒng)喪失了原有的功能。

（2）曳引條件遭到破壞，導致曳引輪槽內(nèi)出現(xiàn)鋼絲繩打滑情況，進而導致曳引能力嚴重下降或喪失。

（3）制動彈簧出現(xiàn)了松弛現(xiàn)象，或者是在制動閘瓦與制動輪之間的摩擦作用下出現(xiàn)了過熱情況，這將會大幅降低其制動能力。

（4）制動器被卡死、制動器臂以及軸銷等部件出現(xiàn)斷裂等情況，將影響制動器的正常閉合。

（5）電氣控制系統(tǒng)或電氣驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2 裝置的設(shè)置要求分析

根據(jù)相關(guān)規(guī)定與電梯的實際運行需求，在設(shè)置其上行超速保護裝置時，應(yīng)該重視以下3 個問題。

（1）應(yīng)設(shè)置減速元件以及監(jiān)控元件，以檢測電梯轎廂上行過程中的超速情況，并將其速度額定值的115%設(shè)計為速度上線，超出這一限制時該裝置應(yīng)該立即對電梯轎廂進行制停操作，或者將其速度至少降低到對重緩沖器允許范圍之內(nèi)。

（2）在電梯沒有速度控制部件、停車部件以及減速部件等的參與作用下，通過該裝置可以將電梯轎廂的上行速度控制在合理范圍內(nèi)。同時，無論該裝置是否有其他的一些用途，在其動作過程中都應(yīng)該可以通過和轎廂之間進行連接的一些機械裝置來協(xié)助實現(xiàn)制動效果[2]。

（3）通過該裝置對空載轎廂進行制停操作過程中，應(yīng)該將減速度控制在1g 以內(nèi)。

3 4 種保護裝置的具體應(yīng)用

3.1 上行安全鉗的應(yīng)用

在電梯的上行過程中，無論是曳引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)還是制動系統(tǒng)，其中的任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了失效問題，電梯就會出現(xiàn)上行超速現(xiàn)象，而電梯轎廂限速器也將會隨之發(fā)生動作。具體動作中，限速器繩會將電梯轎廂向上運行的安全鉗往下拉、使上行安全鉗發(fā)生動作，并將電梯轎廂的軌道夾緊。這樣，電梯轎廂向上運行的速度就會下降或達到制停效果，起到超速保護作用。

3.2 對重安全鉗的應(yīng)用

電梯向上運行過程中，如果曳引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或制動系統(tǒng)發(fā)生故障，導致電梯出現(xiàn)上行超速情況，對重限速器將會隨之動作。具體動作：對重限速器繩會拉動對重安全鉗，對重安全鉗將夾緊對重軌道，進而為對重下行起到有效的限值作用，使其速度減慢或是達到制停效果[3]。這樣，電梯轎廂向上行進的速度也會隨之減慢或達到制停效果，起到良好的超速保護作用。

3.3 制繩器的應(yīng)用

如果曳引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或制動系統(tǒng)中的一個或幾個出現(xiàn)故障，進而導致電梯轎廂上行過程中出現(xiàn)超速情況，在電梯轎廂限速器中控制電梯向上行進的機械開關(guān)或電動開關(guān)就會隨之發(fā)生動作，進而觸發(fā)制繩器的動作，對電梯轎廂的向上運行提供有效的制動作用，使其減速或制停，有效避免電梯轎廂上行的超速現(xiàn)象。

3.4 制動器的應(yīng)用

在曳引機驅(qū)動形式的電梯上行過程中，如果將制動器用作其超速運行情況下的保護裝置，在由于曳引系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致電梯轎廂對側(cè)重量超過轎廂重量、進而使電梯出現(xiàn)超速上行情況時，可以采用以下保護措施。

（1）如果電梯曳引機主軸或其他機械部件出現(xiàn)損壞、斷裂等情況，導致電梯傳動系統(tǒng)喪失了原有的傳動功能時，保護裝置將會以限速器中的對于電梯上行速度進行控制的電氣開關(guān)作為一個監(jiān)控元件，以實現(xiàn)對電梯向上運行速度的實時監(jiān)控，在確定電梯向上行進速度超度的情況下，可以將沒有齒輪的永磁同步曳引機制動器用作對電梯上行速度進行減速的元件，并讓制動器在曳引輪上直接產(chǎn)生制動作用[4]。在這個制動的作用下，電梯曳引機的軸承、主軸等各個機械部件即使損壞也不會影響其抱閘制停效果。因此，在電梯曳引機軸承、主軸等的這些機械部件因損壞、斷裂等情況而導致傳動系統(tǒng)失去功能的情況下，可以借助制動器來進行電梯制停操作，為超速上行的電梯提供安全保障。

（2）如果由于曳引條件遭到破壞、導致曳引輪槽內(nèi)部的鋼絲繩出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，進而導致曳引能力降低或完全消失時，保護裝置將會以限速器中的對于電梯上行速度進行控制的電氣開關(guān)作為一個監(jiān)控元件，來實時監(jiān)控電梯向上運行速度，在確定電梯向上行進速度超過限制速度的情況下，制動器將會實現(xiàn)動作的觸發(fā)，直接對曳引輪進行制停控制。但是因為輪槽內(nèi)部的曳引鋼筋依舊存在打滑情況，所以即使是曳引輪實現(xiàn)了制停，輪槽也不能將曳引鋼筋卡死，電梯轎廂將會繼續(xù)向上運行，制動器也不能對電梯轎廂的超速上行起到減速或制停作用。因此，制動器并不能實現(xiàn)對電梯超速上行的有效保護。

（3）如果制動彈簧出現(xiàn)了松弛情況，或是在制動器閘瓦與制動輪之間的摩擦作用下而出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象，進而降低了電梯的制動能力；或是由于制動器被卡死，制動器臂以及軸銷等出現(xiàn)了斷裂等故障而影響到制動器的正常閉合，保護裝置將會以限速器中相關(guān)電氣開關(guān)作為一個監(jiān)控元件，來實時監(jiān)控電梯向上運行速度，在確定電梯向上行進速度超過了限制速度的情況下，可以將沒有齒輪的永磁同步曳引機制動器用作對電梯上行速度進行減速的元件，并讓制動器在曳引輪上直接產(chǎn)生制動作用。但是，因為以上各種原因?qū)е轮苿悠鞑荒軐崿F(xiàn)有效閉合，所以電梯的超速上行情況也得不到有效保護[5]。

（4）如果電力系統(tǒng)或電氣驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)了故障、導致電梯上行超速時，電梯限速器中對其上行進行控制的電氣開關(guān)將會立即發(fā)生動作，進而觸發(fā)制動下閘。在制動下閘的作用下，電梯轎廂向上運行的速度就會下降或制停，從而為電梯的超速上行情況提供有效保護。

4 保護裝置的具體應(yīng)用和選擇分析

由以上分析可知，在電梯向上運行過程中，導致電梯運行速度失去控制的原因有很多。在對沒有齒輪形式的制動器應(yīng)用進行分析時發(fā)現(xiàn)，在制動彈簧出現(xiàn)松弛情況、制動器中的閘瓦以及制動輪之間出現(xiàn)摩擦過熱情況而導致制動能力降低或消失時，該裝置并不適合用作超速上行保護裝置。同時，在制動器卡死、軸銷以及制動器臂等這些機械設(shè)備出現(xiàn)故障而影響制動器正常閉合的情況下，制動器也不能用作電梯超速上行的保護裝置。也就是說，目前不帶有齒輪形式的永磁同步制動器并不能在所有的電梯超速上行中起到有效的保護作用，所以它也不適合用作電梯超速上行的保護裝置。

在選擇保護裝置的過程中，應(yīng)全面考慮電梯所在的建筑、轎廂實際的裝載需求、具體零部件情況等安全問題，并考慮對電梯維護、檢修人員操作的便捷性以及電梯運行的經(jīng)濟性。根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗和大多數(shù)電梯的具體應(yīng)用需求，以上4 種裝置中對重安全鉗是目前永磁同步曳引機形式的電梯上行過程中作為超速保護裝置的最佳選擇。此類裝置用作超速保護器，不僅可以在各種原因引起的電梯上行超速情況下對電梯起到有效的減速或制停效果，保障電梯安全，避免出現(xiàn)安全事故，同時也可以進一步降低經(jīng)濟成本。

5 結(jié)束語

綜上所述，在永磁同步形式電梯的運行過程中，很多原因可能會導致電梯向上運行超速的現(xiàn)象，給乘客的安全帶來極大危險。為解決此類問題，防止電梯安全事故，在具體的應(yīng)用與維護過程中應(yīng)該合理選擇電梯保護裝置。具體的保護方案也有很多種，這就需要相關(guān)單位與技術(shù)人員綜合考慮來各種保護裝置的保護效果、操作的簡便性以及經(jīng)濟性等，來確定具體的方案，這樣才可以有效控制電梯內(nèi)部系統(tǒng)故障等原因所導致的上行超速情況，在保障電梯運行安全的基礎(chǔ)上合理降低控制成本。