一種電梯緊急制動減速度測試方法探究

宋曉春

（遼寧省檢驗檢測認證中心（遼寧省安全科學研究院），遼寧沈陽 110004）

電梯是人們日常生活中不可或缺的一種特殊的代步工具，其運行的安全性至關重要，而且電梯制動系統的可靠性是電梯安全運行的重要影響因素之一，電梯制動器被賦予了太多的身份，不僅作為電梯正常運行的停止保持部件，也要作為電梯緊急制停、上行超速防護設備和轎廂突發移動保護設備（UCMP）制停設備，如此多的身份聚于一身，其安全性能和可靠性顯得尤為重要。

1.對電梯制動減速度的要求

GB/T7588.1-2020《電梯制造與安裝安全規范》[1-2]對電梯制動器制動減速度的要求:如果轎廂載有125%的額定載重量，當以額定速度向下移動時，則只需制動器就可使驅動主機停止運轉。在以上條件下，電梯的平均減速度不應該比安全鉗動作或電梯車廂碰撞減速器引起的減速大。對安全鉗制停減速度的要求：當裝有額定載重量的轎廂或對重（或平衡重）在其自由下降時，漸進式安全鉗啟動時的平均減速度為0.2gn～1.0gn。對緩沖器平均減速度的要求：在裝有額定載重量的轎廂或對重自由下落的情況下，以115%的額定速度或按照5.8.2.2.2所述的減速速率沖擊緩沖裝置時，緩沖裝置作用過程中的平均減速度不應該超過1.0gn。從上述規則中可以看出，在設計電梯制動器制動減速時，制動器的最低減速度不應該超過1.0 gn。當制動器對轎廂產生較大的制動減速度時，會危及到轎廂中乘客的人身安全，因而，當制動器具有充分的制動力時，必須對制動器制動轎廂時的減速度進行控制。

TSG T7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯》（含第1、2、3號修改單）[3]檢驗項目中對制動器的要求：轎廂負載125%，按標準轉速下降到沖程的下端，斷開電動機和制動器電源，轎廂應該徹底停下來。

2.一種電梯制動減速度測試方法

在日常檢驗工作中，檢驗人員依靠傳統的測量距離方式進行判定，無法準確記錄和還原現場的測試數據，反映出電梯緊急制動時的制動減速度。一種測試電梯制動減速的測試儀器運用了檢測技術、信號分析、計算機技術等多種功能，使用它能夠對電梯的運行速度圖、深度速度圖以及制動減速度進行測試。儀器通過采集電梯運行系統的轉速信號或測速發電機的電壓信號和安全回路的電壓信號，繪制出制動速度圖、制動距離、制動時間、制動減速度。

2.1 電梯速度測試

測定電梯運行系統速度圖（見圖2）、深度速度圖（見圖3）、加速度圖（見圖4）。

圖1 測試速度接線圖

圖2 速度測試圖

圖3 深度速度圖

圖4 加速度測試值

當電梯在基層站停車位置時，將轉速信號線（或測速發電機速度信號線）、電壓信號線、給定信號線的一頭通過儀器面板相對的接口連接儀器，如圖1所示為測試速度接線圖。

（1）轉速信號線：連接轉速探頭，轉速探頭通過磨擦輪和軸或輪相摩擦接觸。

（2）測速電機信號：如果采用該信號測速度圖時，需要與測速發電機速度信號線相連接。

2.2 制動系統的測試

將轉速傳感器的一端接入“速度”插頭上，另一端接入電梯曳引機同步運轉的圓形構件上，安全電壓信號一對紅夾子的一端接入安全回路電壓信號上，另一端接入面板上“電壓”插頭上，當電梯運行到需要的制停的速度時，人為切斷安全回路（急停開關或其他安全回路開關），顯示制動速度圖（見圖5）。

圖5 制動減速度測試值

2.3 制動減速度及制動力分析

在制動器動作時，電梯系統的緊急制停減速度主要來自制動器的摩擦力，但是制動器只能使曳引輪停止轉動，由于曳引輪繩槽與鋼絲繩并不是剛性連接的，制動器提供的減速度不可能直接制停轎廂，最終制停轎廂的是鋼絲繩和繩槽的摩擦力，因此，體現在轎廂上的減速度則是制動器制動與鋼絲繩滑移的共同作用，而且二者之間是一個高度非線性耦合的問題。在GB7588.2中5.11.2.2.2緊急制動工況要求：無論何時，減速度都不得小于以下數值。（1）在通常條件下，為0.5m/s2；（2）采用減行程緩沖裝置時，最小減速度值應控制轎廂和對重減速低于緩沖裝置設定的速度。應該將電梯正常工作狀態下的起制動加減速度值作為緊急制停減速度值。由緊急制動工況建立的能量方程式推導得出的制動減速計算公式[4]：

式中：

FJZ—緊急制動力；

V—轎廂額定速度；

Mi—電梯參與直線運動的n個零部件的質量（轎廂、對重、鋼絲繩、補償鏈、隨行電纜、載荷等）；

Qc—懸掛在曳引輪兩側零部件之差；

Ei—電動機轉子、曳引輪、導向輪等旋轉部件折算到鋼絲繩上的動能；

a—設計曳引能力時緊急制動減速度；

當前使用的電梯制動力FJZ都是恒定不變的，因此，制停減速度會因轎廂載荷的增加或減少和不同的運行方向而改變。在緊急制動時，就要求將減速度控制在合理的范圍內，不過現在所用電梯的制動力（制動力矩）并不能完全控制減速度。

2.4 對制動控制系統的建議

由以上計算公式可知，在電梯乘載運行時通過載重量的測試裝置估算出每次運載重量，根據不同的運行方向，反饋給電梯制動控制系統中，自動調整制動力（制動力矩），或者在保證制動力（制動力矩）的情況下分兩次對曳引輪施加制動力（實施二級制動）如圖6所示為二級制動力矩特性曲線示意圖，使制動減速度限制在一定范圍內，避免發生因為制停時人員傷害。

圖6 二級制動力矩特性曲線示意圖

3.緊急制動時的安全注意事宜

電梯125%緊急制動試驗具有很大的風險，因裝置性能不符合相關要求，在測試期間，可能會造成電梯發生故障、裝置損壞，比如牽引纜索頭部（由錐形套和巴氏合金鑄成的繩端）被扯斷，轎廂和對重墜毀在底部，轎廂的金屬構件變形。為了避免在測試期間出現設備的損傷和人身傷害，相關單位注意以下事項：

3.1 試驗前準備工作

在制動試驗之前，維修人員必須對電梯進行徹底的檢查，主要是以下部分：

（1）查看鋼絲繩繩頭端接情況（固定，楔塊，保險等）；

（2）檢查電梯鋼絲繩的腐蝕、磨損、斷絲等損傷情況；

（3）檢查電梯轎廂、轎架、導靴、導軌、導軌撐架等金屬結構的連接、腐蝕情況；

（4）檢查電梯制動器部件完好，開閉正常，制動鼓無油污，制動塊沒有嚴重磨損；

（5）檢查限速器鋼絲繩張力是否足夠、限速器繩輪上是否有油污等；

（6）檢查安全鉗的提拉機構是否銹蝕、動作是否靈活等；

（7）檢查緩沖器是否存在油量不足、油變水等問題，或老化破損等情況；

（8）電梯機械傳動部件的連接、損傷情況；

（9）確定平衡系數是否符合要求；

（10）曳引工況檢查。

在制動試驗過程中，如果電梯有不合格的地方，各單位要堅決停止制動試驗，并對電梯進行維修保養，對易損件進行檢修和更換，保證所有零部件性能良好，無故障，并保證在制動試驗之前，電梯的工作狀況保持良好，避免試驗時可能導致設備損壞問題。制動試驗涉及砝碼準備、運輸和搬運問題，請使用單位管理人員和維保人員在試驗前準備好制動試驗所需載荷及搬運工具。

建議電梯維保單位按照相關規范、標準制定試驗作業指導書，規定試驗步驟、方法。建議先進行平衡系數、限速器-安全鉗聯動試驗、空載曳引檢查、上行制動工況曳引檢查等，通過后再進行制動試驗；制動試驗應逐步進行加載等規定。

3.2 試驗中安全注意事項

試驗時轎廂內嚴禁有人。在用電梯可能存在制動器磨損老化、制動力矩下降問題，在裝載砝碼和試驗過程中可能發生轎廂開門溜車、蹲底等危險情況，進行制動試驗時，禁止人員站立在轎廂，應特別注意安全。應選擇盡可能低的樓層進行制動試驗。砝碼必須逐步加載，不得使用叉車等運輸工具，且砝碼在轎廂內堆放應均勻，確認在底層逐漸加載試驗砝碼時，未出現溜梯現象。

3.3 試驗后注意事項

檢查結束后，檢查各部位是否已恢復到標準，并將轎門、層門、電梯超載限制裝置等部位的短接頭全部拆下。起動電梯上下運行，確保電梯運行良好，沒有異常聲音或摩擦現象。拆卸警示標志或安全圍欄，使裝置能繼續使用。

4.結語

緊急制動試驗是對制動器制動能力和牽引能力的一種全面測試，主要包括檢驗制動器的制動能力和電梯下行緊急制動狀態下的曳引能力。在日常檢驗工作中，往往只是定性的判斷制動效果的符合性，未能定量的測試出制動減速度的數值，對判定制動結果缺乏一定的數據支撐。在本文中，簡述了一種電梯緊急制動減速度測試方法，給出定量的制動距離及減速度的測試結果，建議在制動控制系統中增加可調制動力控制功能，改善在緊急制動時制動沖擊力，減緩鋼絲繩的滑移，希望在不久以后能將這種測試方法及可調制動力控制功能應用在電梯的檢驗監測工作之中。