電梯安全鉗減速度的檢測方法探究

胡智勇，穆 彤，王 璇，王文峰，呂英輝

(天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，天津 300192)

0 引言

特種設(shè)備目錄將電梯分為曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯、液壓驅(qū)動電梯、自動扶梯與自動人行道和其他類型電梯四個(gè)類別，其中曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯數(shù)量最多。曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯中，曳引驅(qū)動乘客電梯(以下稱乘客電梯)占有量最大，是人民群眾接觸最多的特種設(shè)備，所以一旦發(fā)生故障，即使很輕微，也會引起社會的廣泛關(guān)注。安全鉗是乘客電梯中重要的安全防護(hù)器件之一，其搭配限速器既可在電梯上行超速時(shí)起保護(hù)作用，又可在電梯下行超速時(shí)有效制停轎廂，是防止電梯墜梯的最后一道屏障。在乘客電梯中，限速器安全鉗搭配使用最廣泛。傳統(tǒng)的電梯檢驗(yàn)只進(jìn)行限速器-安全鉗聯(lián)動試驗(yàn)，即驗(yàn)證安全鉗是否可靠制停轎廂，根據(jù)人體動力學(xué)，為了防止乘客在安全鉗制動電梯時(shí)發(fā)生意外，安全鉗制動過程的減速度也是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)，但目前并沒有成熟的限速器制動減速度測量方法。針對以上問題，本文在分析安全鉗工作原理及電梯相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，提出了一種基于振動的電梯安全鉗制動減速度測量方法。

1 安全鉗工作原理

安全鉗是曳引驅(qū)動乘客電梯重要的安全保護(hù)裝置，相當(dāng)于汽車的緊急剎車系統(tǒng)。安全鉗固定在轎廂底部，通過提拉裝置與限速器鋼絲繩相連。當(dāng)轎廂失控下落時(shí)，一端與轎廂相連的限速器繩會帶動限速器輪加速轉(zhuǎn)動，當(dāng)限速器輪轉(zhuǎn)動速度超過允許的范圍，限速器觸發(fā)機(jī)構(gòu)會制停限速器鋼絲繩，限速器鋼絲繩被拉緊；在限速器鋼絲繩另一端的轎廂安全鉗提拉裝置被提拉，觸發(fā)安全鉗動作，安全鉗通過內(nèi)部鉗體與轎廂導(dǎo)軌的相互作用將轎廂緊急制停并夾持在導(dǎo)軌上，防止轎廂進(jìn)一步下落，行業(yè)內(nèi)將其稱為限速器-安全鉗閘車。安全鉗制動時(shí)應(yīng)能滿足：①可靠地制動帶有額定載荷的轎廂系統(tǒng)；②制動過程平衡；③轎廂地板不過度傾斜，電梯整個(gè)設(shè)備完好，轎廂地板的傾斜度不大于正常位置的5%。

2 現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對安全鉗制動減速度要求

(1) GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》9.8.4中規(guī)定：在裝有額定載重量的轎廂自由下落的情況下，漸進(jìn)式安全鉗制動時(shí)的平均減速度應(yīng)為0.2gn～1.0gn[1](這里gn即為重力加速度g)。對該規(guī)范的理解是：①轎廂裝有額定載重量，對額定載荷以外的其他載荷量的轎廂，并未有明確說明；②轎廂做自由落體運(yùn)動，實(shí)際工況各種轎廂載荷都有可能存在，平均減速度的范圍可能會不同；③安全鉗為漸進(jìn)式；④減速度為轎廂平均減速度。

(2) GB/T 10058-2009《電梯技術(shù)條件》3.7.4指出，在載有額定載重量的轎廂自由下落的情況下，漸進(jìn)式安全鉗制動時(shí)的平均減速度應(yīng)為0.2gn～1.0gn[2]。這里所述標(biāo)準(zhǔn)要求與GB 7588一致。

(3) GB/T 10059-2009《電梯試驗(yàn)方法》5.3[3]中按照GB 7588-2003附錄F.3中規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

(4) GB 7588-2003 《電梯制造與安裝安全規(guī)范》F3中安全鉗的相關(guān)要求與TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》中安全鉗型式試驗(yàn)程序一致[4]，該標(biāo)準(zhǔn)提供了安全鉗的型式試驗(yàn)方法，指出每一次試驗(yàn)測定的平均減速度應(yīng)當(dāng)在(0.2gn，1.0gn)范圍內(nèi)，減速度信號低通濾波截止頻率為30 Hz。

(5) GB/T 24474-2009《電梯運(yùn)乘質(zhì)量測量》[5]對相關(guān)術(shù)語做出了定義并提出了測量電梯運(yùn)乘質(zhì)量的試驗(yàn)程序。所提出的測量方法易于非專業(yè)人士的理解且真實(shí)地反映人體的感受，但不針對極限的非正常工況，如安全鉗動作閘車情況。

對比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 24474-2009《電梯運(yùn)乘質(zhì)量測量》主要是電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲和振動對人的舒適感產(chǎn)生影響的一種評價(jià)方法，GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》以及TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》所提供的試驗(yàn)方法是針對安全鉗具體部件實(shí)施的可靠性耐久性試驗(yàn)，但試驗(yàn)條件要求滿載、自由落體等極端工況條件，對已投入正常使用的電梯無法適用。因此，電梯運(yùn)行過程中，轎廂安全鉗動作的加速度如何測量，一直沒有明確可行的試驗(yàn)方法。

3 安全鉗制動減速度試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用EVA-625電梯承運(yùn)質(zhì)量檢測儀進(jìn)行測量。EVA-625測試儀(即PMT)是一部可以檢測電梯或扶梯振動、噪聲的高精度記錄儀， 能夠較為完整地記錄電梯轎廂的運(yùn)行狀態(tài)，采集的曲線能直觀地反映出電梯轎廂在X軸、Y軸、Z軸上的振動情況。本試驗(yàn)利用該儀器的精密傳感器來測量轎廂垂直方向的振動加速度，從而得到安全鉗制動時(shí)的減速度。

3.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

首先準(zhǔn)備經(jīng)校驗(yàn)合格的EVA-625測試儀一臺，檢查電量是否充滿 ；裝有EVA-625振動測試軟件的筆記本電腦一臺；符合現(xiàn)場檢驗(yàn)條件的試驗(yàn)平臺搭建工具；查閱該規(guī)格型號的安全鉗型式試驗(yàn)證報(bào)告，核對相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)步驟

(1) 檢查EVA-625振動測試儀的檢驗(yàn)合格標(biāo)簽是否正常，檢查儀器外觀是否完好，檢查加速度傳感器是否固定可靠，接口是否對接完好。

(2) 檢查轎廂內(nèi)部裝置是否固定可靠，檢查轎頂以及轎底是否正常；檢查限速器及安全鉗封漆是否完好。

(3) 以檢修速度進(jìn)行限速器-安全鉗聯(lián)動試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)正常。

(4) 用抹布將轎廂地板中央灰塵清理干凈，將測試儀放置于轎廂中心位置，調(diào)節(jié)測試儀地腳螺釘使測試儀盡量水平，此時(shí)用透明膠帶將測試儀牢固固定在轎廂地面上，讓測試儀與地面緊密連接，模擬人站在地板上的實(shí)際情況,若地板未達(dá)到正常使用狀態(tài)，測量時(shí)也不應(yīng)增加其他覆蓋物。儀器支腳應(yīng)該施加給地板一個(gè)不小于60 kPa近似于人腳產(chǎn)生的壓強(qiáng)，在整個(gè)測量過程中儀器應(yīng)與地板始終保持穩(wěn)定接觸。儀器的結(jié)構(gòu)應(yīng)使其在三個(gè)坐標(biāo)軸方向與地板的任何機(jī)械隔離盡可能小，力求平穩(wěn)。

(5) 調(diào)試EVA-625振動測試儀參數(shù)。首先查看EVA-625振動測試儀電量，一般不低于10.5 V，開機(jī)自檢正常；其次，查看EVA-625振動測試儀外部存儲設(shè)備是否可以正常讀取數(shù)據(jù)；再次，校準(zhǔn)測試時(shí)間，選定采樣頻率，如果采樣頻率為256 Hz，那么單次測量的試驗(yàn)時(shí)長為120 s，如果采用頻率為512 Hz，那么單次測量的試驗(yàn)時(shí)長為60 s。根據(jù)后期數(shù)據(jù)所需的精細(xì)程度和試驗(yàn)所需時(shí)長進(jìn)行選擇，這里我們選用的采樣頻率為256 Hz；最后，設(shè)置延時(shí)觸發(fā)。在安全鉗閘車動作減速度測量的試驗(yàn)中，延時(shí)觸發(fā)的目的是為了零點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，不受開關(guān)門動作等其他振動的影響。注意：為了保證加速度測量原始數(shù)據(jù)后期通過積分?jǐn)M合的速度位移曲線的精度，必須保證EVA-625振動測試儀測試開始時(shí)零點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

(6) 觸發(fā)EVA-625振動測試儀試驗(yàn)按鈕，操作人員退出轎廂，轎門關(guān)閉，正常速度行駛至第n層時(shí)人為觸發(fā)限速器，使安全鉗動作。

(7) 因正常速度閘車對電梯有一定概率的傷害，因此不建議執(zhí)行型式試驗(yàn)的5次試驗(yàn)要求。共試驗(yàn)3次即可，取平均值。

4 試驗(yàn)及結(jié)果分析

對某小區(qū)電梯進(jìn)行安全鉗減速度檢測試驗(yàn)，根據(jù)上述試驗(yàn)方法制定相應(yīng)的試驗(yàn)方案，得到某一次安全鉗閘車減速度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見圖1。圖1中，Z軸為垂直于轎廂地面的振動加速度方向，轎廂上行方向?yàn)閆軸正方向。因?yàn)椴蓸宇l率不同，所得數(shù)據(jù)的精度有所差異，但振動加速度大致趨勢為第一次振動幅度很大的往復(fù)簡諧衰減振動，直至轎廂停止。對圖1 標(biāo)記處所采近似0.2 s的區(qū)間進(jìn)行分析，見圖2 。PMT分析軟件會自動根據(jù)所截取的時(shí)間域計(jì)算該次試驗(yàn)加速度的平均值為0.64g。按GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》要求的平均減速度應(yīng)在0.2gn～1.0gn范圍內(nèi)，由此可見本次試驗(yàn)是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的。再試驗(yàn)兩次并采集分析數(shù)據(jù)，最終三組數(shù)據(jù)取平均值作為最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖1 某次安全鉗閘車減速度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 安全鉗閘車平均減速度

5 結(jié)語

漸進(jìn)式安全鉗作為曳引驅(qū)動乘客電梯的重要安全部件，在電梯超速墜落過程中起到至關(guān)重要的制停保護(hù)作用。在電梯正常使用過程中，不會觸發(fā)限速器安全鉗動作，一旦出現(xiàn)安全鉗閘車誤動作，事故不可避免。在每年的法定檢驗(yàn)中，國家僅對限速器速度的功能性和限速器-安全鉗聯(lián)動的安全性進(jìn)行監(jiān)管，因此，安全鉗制停的減速度檢測一直近乎處于視野的盲區(qū)。安全鉗緊急制停的減速度得以測量，不僅細(xì)化了運(yùn)乘質(zhì)量，又能檢測突然制停傳遞給轎廂的沖擊力，在緊急情況下可為乘客的生命安全提供保障。本文綜合了各個(gè)現(xiàn)行法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)場檢驗(yàn)的案例，總結(jié)出一種安全鉗減速度檢測方法。