關(guān)于電梯雙向防剪切保護(hù)系統(tǒng)的研究

趙霄雯

摘要：電梯轎廂在平層開門狀態(tài)下轎廂突然出現(xiàn)向上或向下意外移動(dòng)對(duì)乘客造成的剪切事故傷害最大且事故率較高，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種電梯雙向防剪切保護(hù)系統(tǒng)。它主要是由轎廂位置檢測(cè)子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)組成。

關(guān)鍵詞：電梯;剪切;保護(hù)

一、背景技術(shù)

電梯在人們的日常活動(dòng)中是不可缺少的垂直升降的代步設(shè)備，電梯的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到電梯乘客的生命安全。近年來，由于我國(guó)電梯數(shù)量的增加和部分電梯使用年限較長(zhǎng)，部分電梯制動(dòng)器部件老化、控制回路出現(xiàn)故障致使電梯出現(xiàn)傷人的事故時(shí)有發(fā)生，發(fā)生的電梯事故中以在電梯轎廂在平層開門狀態(tài)下轎廂突然出現(xiàn)向上或向下意外移動(dòng)對(duì)乘客造成的剪切事故傷害最大且事故率較高。在電梯的平層開門進(jìn)出乘客時(shí)，乘客身體或隨身攜帶的物件未完全進(jìn)入轎廂，廳、轎門未關(guān)閉時(shí)，轎廂發(fā)生向上或向下意外移動(dòng)，這時(shí)就有可能對(duì)電梯乘客造成剪切事故，而這種事故一旦發(fā)生，都會(huì)對(duì)乘客人身造成重大傷害。例如2015年某高校一乘客在進(jìn)入電梯時(shí)，轎廂在開門狀態(tài)下突然出現(xiàn)向上滑行，致其被卡在電梯轎廂與層門門楣位置處窒息死亡。在GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》及第1號(hào)修改單的3.18條也提出了電梯需要安裝防止電梯出現(xiàn)意外移動(dòng)的雙向防剪切保護(hù)裝置。為了保證電梯乘客的安全，我科研組設(shè)計(jì)了一種電梯雙向防剪切保護(hù)系統(tǒng)。

二、研究的內(nèi)容

1、研究目的

電梯轎廂出現(xiàn)雙向剪切事故的原因分析：

（1）驅(qū)動(dòng)主機(jī)：目前應(yīng)用最多的通常是永磁同步無齒輪曳引機(jī)，曳引機(jī)式驅(qū)動(dòng)主機(jī)電梯的正常運(yùn)行是通過曳引輪槽和鋼絲繩之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)的。電梯長(zhǎng)期運(yùn)行后，可能出現(xiàn)曳引輪繩槽磨損、變形或者附著有油污，另外，還可能出現(xiàn)鋼絲繩磨損繩徑變小等等，這些因素都有可能造成電梯轎廂的雙向剪切傷害事故的發(fā)生。

（2）控制系統(tǒng)：電梯的起動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)、開關(guān)門等動(dòng)作的執(zhí)行都是依靠電氣控制系統(tǒng)所發(fā)出的指令來完成的。而電氣控制系統(tǒng)有可編程的程序和一系列的電氣元件組成，一旦控制程序出錯(cuò)致使控制電路失效或某一電氣元件故障，都有可能造成控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤指令，電梯誤動(dòng)作，造成開門溜車的剪切事故。

（3） 制動(dòng)系統(tǒng)：制動(dòng)器作為制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件，其性能的好壞對(duì)整個(gè)電梯系統(tǒng)的安全起著至關(guān)重要的作用。從目前已發(fā)生的轎廂雙向剪切事故分析，因制動(dòng)器故障和缺陷引起的占了很大一部分。制動(dòng)器故障和缺陷常見的有：制動(dòng)器制動(dòng)力不足、頂桿螺栓 、制動(dòng)間隙調(diào)整不當(dāng)、制動(dòng)輪失圓、閘瓦磨損嚴(yán)重、部件老化、動(dòng)作卡阻滯等缺陷。另外，限速器和安全鉗制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)限速器和安全鉗調(diào)整不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生轎廂開門滑行，此時(shí)滑行過程，由于轎廂和井道壁的相對(duì)位置移動(dòng)，可能出現(xiàn)對(duì)電梯乘客的剪切事故。

本研究主要是設(shè)計(jì)一種電梯轎廂雙向防剪切保護(hù)系統(tǒng)，主要就是解決目前電梯存在轎廂意外移動(dòng)造成剪切傷人的技術(shù)性難題。本裝置應(yīng)包含預(yù)防性裝置和挽救性裝置兩個(gè)方面。即在層門沒有被鎖住并且電梯轎門沒有關(guān)閉的情況下，防止電梯發(fā)生意外移動(dòng)或者制止已發(fā)生移動(dòng)的轎廂使得移動(dòng)停止（滾筒，鏈條，曳引輪和懸掛繩的失效除外），從而防止剪切事故的發(fā)生。

2、系統(tǒng)組成

電梯雙向防剪切保護(hù)系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)、轎廂位置檢測(cè)子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)組成。

控制系統(tǒng)是對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行邏輯處理和運(yùn)算電路等，判斷轎廂是否存在意外移動(dòng)，發(fā)出夾繩器的動(dòng)作信號(hào)。

檢測(cè)子系統(tǒng)是一種發(fā)出動(dòng)作信號(hào)的裝置，其功能是能夠檢測(cè)到轎廂是否存在意外移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)和傾向以及是否已經(jīng)發(fā)生了意外移動(dòng)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)的功能是如果已經(jīng)發(fā)生移動(dòng)，制停轎廂使其保持停止?fàn)顟B(tài)以防止溜車。

2.1控制系統(tǒng)

PLC是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

采用通用性強(qiáng)、使用方便、適用面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)PLC作為控制裝置，通過信號(hào)采集，然后進(jìn)行信號(hào)分析，通過邏輯計(jì)算進(jìn)行轎廂意外移動(dòng)判斷后，輸出相應(yīng)指令。

2.2轎廂位置檢測(cè)子系統(tǒng)

檢測(cè)子系統(tǒng)主要為檢測(cè)轎廂意外移動(dòng)的變換器或者傳感器，目前常見的檢測(cè)傳感器主要有以下幾種：

（1）安裝在轎廂上的位置信號(hào)開關(guān)，如磁感應(yīng)式接近開關(guān);光電式平層開關(guān)，多路光電開關(guān)等。

（2）通過限速器檢測(cè)，如可檢測(cè)意外移動(dòng)的離心式限速器等。

（3）使用絕對(duì)值編碼器或者井道位置感應(yīng)器來檢測(cè)，如井道絕對(duì)位置傳感器。

綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安裝維修便捷性，本研究采用光電式平層開關(guān)作為轎廂位置檢測(cè)子系統(tǒng)

2.3常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)主要有以下幾種：

（1）作用于轎廂或者對(duì)重，如轎廂（對(duì)重）安全鉗;雙向安全鉗;夾軌器等。

（2）作用于懸掛繩或者補(bǔ)償繩系統(tǒng)上，如鋼絲繩制動(dòng)器。

（3）作用于曳引輪或者只有兩個(gè)支撐的曳引輪軸上，如永磁同步曳引機(jī)的塊式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器、鉗盤式制動(dòng)器等。

綜合考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)即可作為雙向防剪切保護(hù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又可作為上行超速保護(hù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和可靠性和經(jīng)濟(jì)性，本研究采用鋼絲繩制動(dòng)器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.4制動(dòng)部件的觸發(fā)方式

制動(dòng)部件的觸發(fā)方式主要有電氣觸發(fā)和機(jī)械觸發(fā)。其中依靠電氣觸發(fā)主要有夾軌器、鋼絲繩制動(dòng)器、曳引機(jī)制動(dòng)器等;而依靠機(jī)械觸發(fā)主要有雙向安全鉗、對(duì)重側(cè)安全鉗、夾軌器、鋼絲繩制動(dòng)器等。

3、動(dòng)作原理

電梯正常平層時(shí)，控制回路使轎、廳門打開，此時(shí)門鎖回路處于斷開狀態(tài)，隔磁板插入光電開關(guān)，該電氣開關(guān)處于斷開狀態(tài)，新型夾繩器（電磁脫扣裝置）處于失電狀態(tài)。當(dāng)電梯由于非正常情況廳、轎門處于開門狀態(tài)，轎廂上行或下行超過設(shè)定的安全距離時(shí)設(shè)置在轎廂的隔磁板脫開光電開關(guān)，電氣開關(guān)接通，門鎖回路的繼電器常閉點(diǎn)也處于接通狀態(tài)，通過控制系統(tǒng)就使新型夾繩器（電磁脫扣裝置）的電路接通后動(dòng)作，夾住鋼絲繩確保電梯轎廂停在安全位置，完成電梯雙向防剪切功能。

當(dāng)電梯上行超速時(shí)該新型夾繩器還可以與限速器、控制系統(tǒng)配合完成上行超速保護(hù)功能。

采用這種電梯轎廂雙向防剪切保護(hù)裝置能夠全部滿足GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》及第1號(hào)修改單的要求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能可靠，成本經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，能夠非常可靠的防止電梯出現(xiàn)轎廂雙向防剪切人身傷亡事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯