電梯制動器失效風險因素分析及防范措施

張玲，周紅蘭，胡友靜

（東營市特種設備檢驗研究院，山東 東營 257500）

1 前言

據2016 ～2021 年數據統計，在特種設備事故中，因電梯導致的人傷亡數量占19%，而從事故傷害類型看，墜落、擠壓（或剪切）占比較大，在這些事故中，有相當一部分是由于制動器的失效導致的。由此可知，制動器的可靠性在整個電梯安全運行過程中舉足輕重。特別是對于早年制造安裝的交流調壓調速電梯，因其構造的相對局限性，例如，無抱閘同步監測功能（制動器故障保護功能），在電梯正常制停時，無法實現零速抱閘，制動閘瓦損耗更為嚴重，在長時間使用，特別是維護力度不到位情況下，必然會影響其制動器制動功能可靠性，甚至會發生轎廂蹲底或者沖頂的嚴重事故。

2 電梯制動器的工作原理及主要類型

目前，從制動器類型看，對于曳引驅動電梯來講，行業內較為普遍的主要有鼓式制動器（如圖1）、盤式制動器。鼓式制動式器主要包括制動電磁鐵、制動臂、制動彈簧、制動瓦塊等。其主要通過制動閥塊及電磁鐵運行。鼓式制動器具有性能穩定、動作可靠、噪音較小等優點。盤式制動器結構主要包括電磁線圈、電樞、摩擦盤、彈簧、聯接座等，這種制動器制動更穩定，且自身重量輕，但是造價較高，在高速電梯中更為常見。

圖1 電梯制動器結構

雖然兩種類型的制動器結構有所不同，但是其動作原理基本一樣。在電梯通電后，電磁線圈吸合，電磁鐵吸合，使制動臂自然張開，進而脫離制動輪，保持電梯正常運行。在電梯斷電后，電磁線圈失電，電磁力消失，制動閘瓦（塊）或制動盤在彈簧的作用力下與制動輪緊密接觸并產生了足夠的摩擦力，使電梯制停。

3 電梯制動器常見的失效形式分析

3.1 制動器電磁鐵芯等機械耗損失效導致卡阻，閘瓦磨損嚴重

電磁鐵芯之間過度磨損、內部灰塵、潤滑不充分、表面凹凸不平（如圖2）、細屑長期堆積硬化等機械耗損導致制動臂無法完全打開，電梯長期抱閘運行，導致閘瓦過度磨損（如圖3），還會直接影響電磁力，導致磁力不足，制動力不足，容易引發事故。2019 年，在陜西省某商務樓里發生的一起電梯事故，導致1 名乘客死亡。經調查，事故電梯驅動主機的電磁鐵芯及線圈的銅套內存在較多黑色粉狀堆積物，該堆積物的存在阻礙鐵芯作用力克服彈簧作用力，進而導致制動臂打開不良，電梯抱閘運行，長此以往，電梯制動時，因閘瓦表面過度磨損，表面凹凸不平，而無法實現與制動輪的完全緊密閉合，產生的制動力不足以有效制停電梯，電梯轎廂在對重的牽引上溜車，導致事故發生。

圖2 制動器電磁鐵芯過度磨損

圖3 制動器閘瓦磨損嚴重

此外，在檢驗過程中，發現多品牌多種電梯出現過電梯曳引機制動器頂桿螺栓出現了疲勞斷裂的現象，特別是使用年限較長的電梯，更容易發生這種問題。在按市監特設函【2021】564 號文對全國電梯鼓式制動器安全隱患進行專項排查時，某品牌電梯也收到了關于超過10 年的某型號制動器開閘頂桿螺栓出現的疲勞斷裂問題的反饋，并針對該問題采用主動召回更換的方式予以解決。頂桿螺栓是制動器動作的主要傳動部件之一，如果其斷裂，那么電磁鐵吸合時，傳動結構不利而無法頂開制動臂，制動閘瓦無法完全脫離制動輪而造成“抱閘運行”狀況。同時，在實施救援過程中，因制動器頂桿螺栓斷裂，造成手動松閘功能失效，無法有效實施救援工作。

3.2 制動器控制電路故障（或設計缺陷）

在進行電梯制動問題的分析時，電氣故障問題是需要首先考慮的因素，對電氣設備和制動器的獨立狀況進行分析。將兩者進行分析比較，對在使用過程中制動器是否能夠在發生故障時可靠反應做出判斷。在進行分析時，應注意3 點：（1）兩個接觸器的獨立性，即其中一個接觸器不受另外一個接觸器的影響，一個PC 信號不能控制2 個接觸器線圈；（2）接觸器是否發生了粘連，在這種情況下，如果沒有進行相應的管理控制和處理，電梯正常制停時，制動器會失效，無法實現平層；（3）以2 個獨立的接觸器作為保護裝置，正常運行的電梯制停時，如果其中一個接觸器發生了黏連，那么對于不能實現立即制停的電梯，電梯可能會沿著原來的方向繼續運行（例如，下行或上行），但是應當最遲在電梯下一次改變方向時，使電梯停止運行。同樣能快速并有效阻止制動電流，制停電梯。

如果電梯在運行時發生了電氣故障，必然會影響制動器的制動效果。電氣故障與多方面因素有關，例如，在制動設備運行過程中，無法控制風險，兩個接觸器不獨立，而導致制動故障會在一定程度上影響電梯的制動效率。另外，電梯制動裝置的電氣設備管理和品質管控水平直接影響控制風險的能力。

再者，在電路的設計上的缺陷也會導致制動器的故障。一次電梯檢驗中遇到一臺曳引驅動載貨電梯，采用的鼓式制動器，沒有制動器故障保護功能。經檢驗，其制動器制動閘瓦磨損較為嚴重，已達到報廢標準。經詢問，一年內，已更換過4 個制動閘瓦，說明該電梯長期帶閘運行，存在乘梯安全隱患，找到原因并解決，才能從根本上解決問題。查看了該電梯制動器后，發現制動器制動動作并沒有問題，各制動部件等均正常，但是導線絕緣層高溫氧化發黑。通過現場測量和分析，發現該電梯制動器的控制電路無抱閘強激接觸器和續流裝置，導致電磁鐵線圈升溫發黑。溫度的升高會使鐵芯的飽和磁感應強度降低，電磁力變小，電磁鐵產生的電磁力不足以實現迅速抱閘，甚至無法打開抱閘，導致電梯長期帶閘運行。

另外，雖然根據TSG T7001-2009 中作出了關于制動器故障保護功能的相關要求，因根據早期標準未強制要求有該項保護功能或者雖然裝有抱閘監測開關，但因維護不當或者設計不當，開關失效，因此，目前仍存在大量不符合現行標準的電梯制動器，在管理上加大了難度，也存在一定的安全隱患。

3.3 提供制動力的彈簧不合理

彈簧力也是影響制動器制動效果的因素之一，彈簧力不宜過大或過小。如果彈力過大，電梯在運行時，受力不均勻而導致制動閘瓦偏載情況的發生，進而影響制動效果。另外，如果出現彈簧蠕變、疲勞使用甚至發生斷裂，那么多個彈簧的塊式電磁鐵制動器會因部分彈簧力減弱、消失導致作用力方向偏斜而卡阻。

4 電梯制動器的常見失效原因

4.1 管理不當

科學有效的電梯使用維護維修保養體系是保障電梯安全運行的第一道防線。分析近年來的數據發現，大部分的電梯安全事故或者在檢驗中發現的制動器故障問題，都是管理出了問題。建立科學、完整、有效的電梯制動器失效管理機制，在進行電梯日常維護保養時，有章可循，則會大大降低制動器使用的風險。

4.2 維護保養人員技術水平有限

維保人員具備過硬的技術水平，不僅是保護電梯乘客，也是在維保過程中保護自己。在現實不少案例中，因維保人員操作不當，在維保過程中，發生了安全事故。因此，對維保人員進行系統的培訓，增強其安全意識，建立嚴格的技術水平考核體系十分有必要。在制動器的管理中，忽視細節管理，對電梯制動器運行況缺乏詳盡的數據記錄，問題無法及時發現，例如，該清理的沒有及時清理，該潤滑的沒有及時增加潤滑油，電磁鐵芯生銹現象沒有及時發現等，都在無形中增加了電梯的使用風險。

4.3 制動器設計不合理

不可置否，在一些電梯中，特別是老舊電梯中存在制動器設計不合理的問題。特別是控制電路、電氣安全裝置設置上。例如，制動器電流的電氣裝置不獨立、無防黏連功能的問題，無抱閘強激接觸器和續流裝置的問題，無制動器故障保護功能等。這一系列問題的解決，都有待制造單位發揮主體責任，對相關部件予以改造升級，并進行可靠性的驗證。如圖4 所示為某電梯公司電梯制動器控制線路簡圖，從圖中可以看出，兩個接觸器（U 或D 和UD）不獨立，電氣線路不具備防黏連功能，因為接觸器UD 的通斷受接觸器U 或D 閉合與否的控制。這便是典型的制動器控制電路上的設計缺陷。應根據GB 7588-2003 相關要求，對線路予以改造，并對其可靠性進行驗證。

圖4 某電梯制動器電氣控制簡圖

5 電梯制動器失效防范措施及建議

5.1 重視基礎工作，提高制動器維保力度

從維保工作入手，是減少制動器風險隱患的最基礎的措施。在TSG T5002-2017《電梯維護保養規則》中也對其作了相關規定。維保人員在對制動器作日常保養時，應注意查看尺寸是否符合要求。另外，注意查看肉眼不容易看到的部件檢查，如磁鐵鐵芯。一般來說，電氣監測開關、制動銷軸、制動輪、制動閘瓦等肉眼可見，不容易忽視，但是，鐵芯在磁鐵內部，很容易被忽視。應探索掌握磁鐵鐵芯的維保方法，制定相應的使用和更換標準。

另外，國家市場監管總局印發了《市場監管總局辦公廳關于開展電梯鼓式制動器安全隱患專項排查治理的通知》（市監特設函【2021】564 號），通知要求，為確保制動器動作可靠，應對鼓式制動器的電磁鐵逐一進行一次拆解、清掃保養工作。通過查閱資料，結合檢驗工作中的發現，對制動器進行拆解后，如不能準確地對制動器各零部件進行復位、制動彈簧未精準調節，或者拆解后，電子元件選配、更換不當，那么同樣會導致一些制動器失效。因此，本文認為，在對制動器進行拆解過程中，一是生產制造單位應作出相關的指導，設立對應的聯絡窗口，開通相關單位或第三方維護保養單位可直接聯系到的客戶服務熱線；二是電梯維保單位應提高技術，熟練掌握拆解后的精準復位工作，選配符合要求的元氣配件等。

5.2 加強對制動器的檢驗檢測

電梯檢驗人員在定期檢驗時，對制動器進行精準檢驗監測是制動器安全運行的重要保障。電梯檢驗員具有職業的敏銳性，例如，發現在被檢設備附近有多個替換下來的制動閘瓦，就要看看閘瓦瓦片上是否有磨損的痕跡，通過觀察各個部件周圍的工況，以及運行時部件的靈活度、準確度，來判斷動作間隙是否符合標準，鐵芯是否有生銹、閘瓦是否有磨損等，來判斷制動器的運行情況。

5.3 重視對老舊電梯的改造和更新

TSG T7001-2009 的 第1、2 號 修 改 單 增 加 了 第2.8.8 項制動器故障保護和第8.3.2 項轎廂意外移動的制動器自監測等項目。但是，對于使用達10 年以上的老舊電梯來講，這些保護裝置的情況是不理想的。通過裝設制動器故障保護功能、上行超速保護裝置、轎廂意外移動保護裝置等，可以有效降低風險。轎廂上行超速保護裝置，在轎廂上行超速時動作，使轎廂及時制停，或者至少使其速度降低至對重緩沖器的設計范圍內。而轎廂意外移動保護裝置可以實現：在轎廂到達平層區域后，轎廂因故障等突發狀況無法有效制停時，該保護裝置動作，能夠及時停止轎廂，避免事故發生。

6 結語

制動器作為電梯的重要部件，其結構安全性能日益完善。然而，目前仍然存在許多制動器監測功能不符合要求的情況，例如，檢測開關接線錯誤、接線方式混亂、短接等。在以后工作中，發現制動器存在的安全隱患應及時排除，還有推動制動器監測功能（故障保護功能）的日益完善，避免因制動器故障帶來安全風險，提高其安全動作性能，保證電梯的安全運行。