電梯制動器故障保護功能隱患分析及檢驗要點探討

王 超

（廣東省特種設備檢測研究院肇慶檢測院 肇慶 526000）

電梯制動器是重要的安全部件，制動系統的可靠安全運行是保障電梯正常運行的條件[1]。近年來由于電梯制動系統失效造成的事故不斷見諸報端，如2020年12 月，安徽省合肥市發生1 起制動器失效導致轎廂沖頂案例；2021 年5 月，廣東省湛江市發生1 起因制動器失效導致轎廂沖頂，造成1 名乘客死亡的事故，這些事故和案例時刻敲響安全警鐘。制動器如果出現故障且未加以有效監測將直接影響電梯安全運行，制動器的故障保護功能的目的是監測每次電梯制動器的動作狀態，從而減少因制動器提起（或釋放）卡阻引發的事故[1-2]。

而目前市場上各制造廠家對制動器的故障保護功能設計各有不同，檢測電路和接線方式也各有不同。本文從日常檢驗過程中遇到的相關案例出發，對各檢測電路的工作原理展開分析，總結各自檢測電路存在的隱患情況，并提出建議，最后探討其檢驗要點。

1 兩則電梯制動器故障保護功能檢驗案例及隱患分析

1.1 私自修改檢測電路案例及隱患分析

●1.1.1 安全隱患情況

2021 年10 月，對某小區的12 臺M1000W17S-CO型號的電梯定檢，發現電梯的其中一組制動器檢測開關（見圖1）失效，檢測開關未接入檢測電路（見圖2）；另一組檢測開關工作正常。不能有效地檢測2 組制動器的提起（或釋放），存在安全隱患。

圖1 檢測開關外觀實物圖

圖2 檢測開關未接入檢測回路

●1.1.2 問題原因

制動器檢測電路相關示意圖如圖3 所示，SBL 和SBR 分別為制動器左右檢測開關，檢測開關常閉并聯反饋給控制主板的X21 接口。當2 組制動器同時釋放（合閘），SBL 和SBR 開關導通，X21 輸出高電壓信號；當2 組制動器同時提起（松閘），SBL 和SBR 斷開時，X21 輸出為低電平信號。控制系統通過X21 信號變化進而檢測制動器的提起或釋放。

圖3 制動器回路電氣原理圖

經了解該檢測開關調整有一定技術要求且比較費時，需保證兩側檢測開關動作的同步性，兩側檢測開關調整不到位時控制板易報故障使得電梯停止運行，故障率較高，因此維保人員擅自修改了線路。檢驗現場制動器檢測電路如圖4 所示，與圖3 對比可知，圖4 所示的X21 信號只能檢測一組制動器的提起或釋放動作，另一組制動器檢測開關未接入制動器檢測電路。

圖4 檢驗現場制動器檢測電路示意圖

●1.1.3 風險分析

本案例中出廠時的制動器故障檢測電路為左、右檢測開關常閉并聯反饋給主板的X21 接口，該型式的檢測電路因左、右檢測開關為并聯關系存在安全隱患。若其中一組制動器未能及時釋放，X21 檢測點同樣為高電平信號，不能監測單組制動器未釋放的隱患情況，可能因制動器制動力不足導致電梯沖頂、蹲底等事故。

檢驗現場因私自修改制動器故障檢測電路，修改后只能監測其中一組制動器的提起或釋放的動作，無法監測另一組制動器的提起或釋放，進一步降低了安全等級。當功能有效的檢測開關所在的那組制動器提起時，另外一組制動器未完全提起，且無法監測該組制動器的動作狀態，控制系統不會報故障使電梯停梯，電梯很可能出現單側拖閘運行，出現制動力不足或失效的情況，將導致電梯沖頂、蹲底等重大安全事故。因此私自修改后的制動器故障檢測電路比出廠時的電路又多了此類風險。

1.2 屏蔽制動器故障保護功能案例及隱患分析

●1.2.1 安全隱患情況

2022 年4 月，對某小區2021 年10 月出廠的4 臺型號為E550 的電梯進行監督檢驗，通過模擬測試制動器的故障保護功能發現該功能失效，存在安全隱患。

●1.2.2 問題原因

制動器回路電氣原理圖如圖5 所示，紅色虛線框內為制動器故障檢測電路。SBL、SBR 為制動器左右檢測開關，左右開關常閉并聯反饋給主板X21，X21為開關量輸入，301 為直流24 V 輸入。當電梯停止時制動器釋放，SBL 和SBR 開關導通，輸出高電壓信號。

圖5 制動器回路電氣原理圖

檢驗現場檢查制動器檢測開關接線無異常后通過服務器查看了F5-21 參數設置情況（見圖6），部分F5 組端子功能參數調試見表1。發現X21 端子參數設置為00，即檢測功能無效，該功能被屏蔽；修改F5-21 的參數為58，即設置制動器檢測開關為常閉，再模擬測試制動器的故障保護功能，該功能有效。

表1 部分F5 組端子功能參數調試表

圖6 F5-21 參數設置情況

●1.2.3 風險分析

本案例中的F5-21 設置為00，即制動器的監測功能被屏蔽，監測功能無效，當制動器提起（或釋放）過程出現卡阻，造成制動器無法抱閘或制動力不足時，檢測開關無法監測制動器的提起或釋放狀態，會發生電梯沖頂、蹲底等重大安全事故。

另外本案例中的制動器故障保護檢測電路為左、右檢測開關常閉并聯反饋給主板的一個X21 接口，該型式的檢測電路也存在安全隱患，左、右檢測開關為并聯關系，若其中一組制動器未能及時釋放，X21 檢測點同樣為高電平信號，不能及時監測單組制動器未釋放的隱患情況，同樣可能因制動器制動力不足導致電梯沖頂、蹲底等事故。

2 常見幾種檢測電路工作原理及隱患分析

常見檢測電路主要分為3 種接線方式[3，4]。第1 種最為常見，即2 組檢測開關并聯反饋給某個檢測點，上述案例均為此類型；第2 種為2 組檢測開關串聯反饋給某個檢測點；第3 種為2 組檢測開關單獨設置，獨立反饋給各自的檢測點，即2 個開關2 個檢測點。為了方便下文描述，特將制動器的動作狀態分為提起或釋放，制動器提起即為制動器松閘狀態，制動器釋放即為制動器抱閘狀態，下文的探討基于系統正常得電狀態下的探討，不包括外電網斷電的情況。另外這3 種類型又各自分為常開連接和常閉連接2 種接線方式，這里的常開常閉指的是電梯停梯制動器釋放狀態下檢測開關的導通情況，下面將探討這3 種類型檢測電路各自的工作原理及隱患分析。

2.1 并聯接線方式

●2.1.1 常閉并聯連接

檢測開關常閉并聯連接方式電氣示意圖如圖7 所示，與圖3 示意圖類似，其中MCB 為控制板，X1 為開關量輸入的檢測點，SL 和SR 分別為左、右檢測開關，常閉連接，V-DC 為直流電壓輸入。當電梯停止運行制動器釋放時，X1 檢測點為高電壓信號；電梯運行時，制動器提起，SL 和SR 開關斷開，X1 檢測點為低電平；當電梯運行時，一組及以上的制動器未提起時，此時X1 檢測點為高電平，則系統立即報故障停梯，起到故障保護作用。因此控制系統根據X1 檢測點的開關量信號監測制動器的動作狀態。

圖7 常閉并聯接線示意圖

但當電梯的2 組制動器在電梯停止運行時，若其中一組未完全釋放，示意圖如圖8 所示，即右側制動器未完全釋放，該檢測電路并不能監測此種隱患，為危險狀態。

圖8 某組制動器未釋放時檢測情況

●2.1.2 常開并聯連接

檢測開關常開并聯連接方式電氣示意圖如圖9 所示，X1 為開關量輸入的檢測點，SL 和SR 分別為監測制動器動作狀態的左、右檢測開關。當電梯停止運行制動器釋放時，SL 和SR 斷開，X1 檢測點為低電平信號；當電梯正常運行制動器提起時，SL 和SR 接通，X1 為高電壓信號；當其中一組及以上制動器在電梯停止運行時未完全釋放，即SL 或SR 導通時，X1 為高電壓信號，則立即報故障。控制系統根據X1 檢測點的開關量信號變化監測制動器的動作狀態。

圖9 常開并聯接線示意圖

但當電梯在運行過程中，某組制動器未完全提起時，如圖10 所示，即右側制動器未完全提起時，X1檢測點依舊為高電壓信號，控制系統不能監測此類故障隱患，為危險狀態。

圖10 某組制動器未提起時檢測情況

此種并聯接線方式，對兩側制動器的間隙及提起或釋放的同步性均有較高要求，加之檢測開關常選用微動開關，較靈敏，當2 組制動器動作不同步時，該電路易報故障停梯，而完全解決此故障需要調整制動器間隙，較費時。因此常見維保人員修改為圖4 所示的電路或修改接口參數屏蔽此檢測功能。

2.2 串聯接線方式

●2.2.1 常閉串聯連接

常閉串聯連接方式如圖11 所示，跟上述并聯方式同理可知，當電梯停止運行制動器釋放時，SL 和SR導通，X1 檢測點為高電壓信號；當電梯運行時，SL和SR 斷開，X1 檢測點為低電平；若其中一組及以上制動器在電梯停止運行時未完全釋放，則SL 或SR 斷開，X1 檢測點為低電平，控制系統立即報故障，起到保護作用[3-4]。

圖11 常閉串聯接線示意圖

但當電梯在運行過程中，某組制動器未提起時，由于另一組制動器已提起，X1 檢測點為低電平，如圖12 所示，控制系統不能監測此類隱患情況，為危險狀態。

圖12 某組制動器未提起時檢測情況

●2.2.2 常開串聯連接

常開串聯連接方式如圖13 所示。當電梯停止運行制動器釋放時，SL 和SR 斷開，X1 檢測點為低電平；當電梯運行時，SL 和SR 導通，X1 檢測點為高電壓信號；若電梯在運行過程中其中一組及以上的制動器未提起時，意味著制動器未提起側的檢測開關斷開，控制系統檢測點為低電平，控制系統報故障停梯，起到保護作用。

圖13 常開串聯接線示意圖

但當電梯在停梯制動狀態，某組制動器未釋放時，由于SL 和SR 串聯關系，檢測點為低電平，如圖14所示，控制系統不能監測此類故障，存在安全隱患，為危險狀態。

圖14 某組制動器未釋放時檢測情況

2.3 單獨反饋（2 個檢測點）

常閉單獨反饋連接方式如圖15 所示，常開單獨反饋跟此結構相似，不再贅述。SL 和SR 檢測開關分別接到X1 和X2 檢測點。當電梯停止運行制動器釋放后，2 個檢測開關導通，X1 和X2 均為高電平；當電梯運行時制動器提起，如圖16 所示，X1 和X2 檢測點均為低電平；當某組制動器出現卡阻等機械故障時，X1和X2 檢測點會出現異常，控制系統立即報故障停梯，起到保護作用。

圖15 常閉單獨反饋示意圖（釋放狀態）

圖16 制動器提起狀態檢測情況

通過對上述3 種接線方式分析可知，單獨反饋接線相比并聯連接和串聯連接反饋給單一檢測點的情況安全性更高，安全完整性更佳。上述電路連接方式硬件接線必須跟軟件調試匹配。例如接線方式為常閉并聯反饋給某個檢測點，則調試相應接口參數設置必須匹配常閉連接電路，如圖5 和表1 所示，圖5 為常閉并聯反饋給X21，則相應調試參數F5-21 應設置為58 即抱閘檢測開關常閉，若為常開并聯反饋給X21，則相應調試參數F5-21 應設置為26，即抱閘檢測開關常開。

還有一種制動器故障保護是采用監測制動器線圈電流監測制動器的提起，當電梯運行時，制動器線圈得電，線圈有電流，利用電流傳感器采集線圈電流，監測到線圈電流后則表明制動器被提起，當某一組制動器線圈失電后，另一組制動器應立即合閘并報故障，起到制動器故障保護作用。該檢測方式相比上述3 種機械或光電開關不常見。

3 制動器故障保護功能的檢驗要點

3.1 目測檢查

在實際檢驗過程中，目測是最常見的檢驗方式，制動器故障保護主要用于監測制動器提起或釋放的動作狀態，常見檢測開關來檢測此狀態[1]。制動器故障保護主要檢查制動器故障保護相關電路是否符合要求，檢測開關設置是否在制動器提起或釋放動作行程范圍內，目的是為后續模擬操作試驗做準備[5]。具體檢查內容如下：

1)檢查采用何種方式監測制動器的提起或釋放，常見為機械或光電開關監測制動器的提起或釋放，另一種為監測制動器線圈電流監測制動器的提起情況。

2）檢查制動器相關電路的電氣原理圖，若是檢測開關監測制動器提起或釋放，辨識是何種連接方式，主要辨識現場接線和檢測點是否與提供的出廠圖紙一致。

3）目測檢查檢測開關在制動器提起或釋放過程中有無有效動作，檢測開關設置是否在制動器提起或釋放動作行程范圍內。

4）制動器提起或釋放的監測對制動器的每次提起或釋放都需要監測，因此目測檢測開關的固定情況很有必要。

以上目測檢查主要目的是核實電氣原理圖與現場實物是否一致，現場為何種檢測方式，為后續模擬操作試驗做測試前準備[5]。

3.2 模擬操作試驗

模擬操作試驗在外觀檢查無異常后進行，具體試驗內容因檢測方案的不同有所區別，下文將介紹檢測開關（機械或光電式）采集動作信號和監測制動器線圈電流2 種不同方案的檢驗要點。

1）檢測開關檢測制動器提起或釋放。在上述目測檢測的基礎上進行，首先確認檢測電路是檢測制動器的提起還是釋放。當電梯停止運行，制動器處于合閘狀態時，檢測開關保持動作的狀態為檢測制動器的釋放；當電梯運行，制動器為松閘狀態時，檢測開關保持動作的狀態為檢測制動器的提起。模擬操作時應對每一組制動器檢測開關進行測試，具體操作如下：

（1）對于檢測制動器釋放的檢測開關模擬試驗時，利用工具（如螺絲刀等工具）讓開關保持在動作狀態，然后給電梯運行指令或呼梯，最遲在電梯到達下一個服務層站停梯合閘時控制系統報故障，且電梯退出正常運行。

（2）對于檢測制動器提起的開關模擬試驗時，找到檢測開關在控制柜處或制動器接線盒內的接線端子，斷開檢測開關的接線，電梯應退出正常運行，制動器應立即合閘并報故障。

2）監測制動器線圈電流來檢測制動器提起。對于采用監測制動器線圈電流檢測制動器動作狀態的方案，相關人員在模擬操作時可單獨切斷某組制動器的線圈供電，特別注意的是在切斷線圈供電時做好安全防護，切斷線圈供電后給電梯運行指令或呼梯，被切斷電源的那組制動器不動作，另一組制動器在松閘后應立即合閘并報故障，電梯退出正常運行。

3.3 測試后恢復

模擬測試后應恢復至原有的功能，有涉及拆線或拆除線盒的情況時，在模擬操作試驗結束后應恢復原有接線和蓋好線盒，最后驗證電梯運行情況確保已恢復正常。

4 結束語

制動器的重要性不言而喻，對制動器動作情況的有效監測可以減少因制動器機械卡阻導致的安全事故。然而各電梯廠使用的本廠技術標準導致制動器的監測電路有差異，部分廠家的檢測電路仍需優化和改進[6]。考慮到維保單位在日常的維護保養或修理過程中可能取消制動器故障保護功能，因此建議制造廠家提高后續投入市場的電梯安全性能，建議將制動器故障保護功能的接口參數出廠時設置為有效數值，且相關參數在出廠后無論電梯控制器處于運行或非運行狀態均不可修改，電梯制動器動作異常后制動器故障保護功能有效，只有消除制動器動作異常后電梯才能正常運行，實現本質安全。

維保單位應增強風險意識，在日常維護保養或修理過程中及時檢查制動器故障保護功能，確保功能的有效性，并嚴格按照TSG T5002—2017《電梯維護保養規則》及電梯制造廠家的使用維護保養說明書等內容要求維護保養電梯，不得私自取消制動器故障保護功能。

法定檢驗對電梯的運行情況及電梯的安全保護裝置的有效性驗證是保障電梯正常運行的最低要求，檢驗人員在日常檢驗過程中要加強對檢規或相應標準的理解，重視電氣原理圖的查看和理解，注重目測和對模擬操作試驗的檢查，增強電梯檢驗風險意識，嚴格按照安全技術規范進行檢驗，認真履行檢驗職責[6]。