關(guān)于電梯雙向防剪切保護系統(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對乘客造成的剪切事故傷害最大且事故率較高，本項目設(shè)計了一種電梯雙向防剪切保護系統(tǒng)。它主要是由轎廂位置檢測子系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)組成。

關(guān)鍵詞：電梯;剪切;保護

一、背景技術(shù)

電梯在人們的日?；顒又惺遣豢扇鄙俚拇怪鄙档拇皆O(shè)備，電梯的安全可靠運行直接關(guān)系到電梯乘客的生命安全。近年來，由于我國電梯數(shù)量的增加和部分電梯使用年限較長，部分電梯制動器部件老化、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對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出乘客時，乘客身體或隨身攜帶的物件未完全進入轎廂，廳、轎門未關(guān)閉時，轎廂發(fā)生向上或向下意外移動，這時就有可能對電梯乘客造成剪切事故，而這種事故一旦發(fā)生，都會對乘客人身造成重大傷害。例如2015年某高校一乘客在進入電梯時，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)意外移動的雙向防剪切保護裝置。為了保證電梯乘客的安全，我科研組設(shè)計了一種電梯雙向防剪切保護系統(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)動主機：目前應(yīng)用最多的通常是永磁同步無齒輪曳引機，曳引機式驅(qū)動主機電梯的正常運行是通過曳引輪槽和鋼絲繩之間的摩擦力來實現(xiàn)的。電梯長期運行后，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、運行、制動、開關(guān)門等動作的執(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)出錯誤指令，電梯誤動作，造成開門溜車的剪切事故。

（3） 制動系統(tǒng)：制動器作為制動系統(tǒng)關(guān)鍵部件，其性能的好壞對整個電梯系統(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，因制動器故障和缺陷引起的占了很大一部分。制動器故障和缺陷常見的有：制動器制動力不足、頂桿螺栓 、制動間隙調(diào)整不當(dāng)、制動輪失圓、閘瓦磨損嚴(yán)重、部件老化、動作卡阻滯等缺陷。另外，限速器和安全鉗制動系統(tǒng)，當(dāng)限速器和安全鉗調(diào)整不當(dāng)，也會產(chǎn)生轎廂開門滑行，此時滑行過程，由于轎廂和井道壁的相對位置移動，可能出現(xiàn)對電梯乘客的剪切事故。

本研究主要是設(shè)計一種電梯轎廂雙向防剪切保護系統(tǒng)，主要就是解決目前電梯存在轎廂意外移動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)生意外移動或者制止已發(fā)生移動的轎廂使得移動停止（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系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)、轎廂位置檢測子系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)組成。

控制系統(tǒng)是對檢測到的信號進行邏輯處理和運算電路等，判斷轎廂是否存在意外移動，發(fā)出夾繩器的動作信號。

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

執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)的功能是如果已經(jīng)發(fā)生移動，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)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

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

2.2轎廂位置檢測子系統(tǒng)

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

（1）安裝在轎廂上的位置信號開關(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，如可檢測意外移動的離心式限速器等。

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

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

2.3常見的執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)主要有以下幾種：

（1）作用于轎廂或者對重，如轎廂（對重）安全鉗;雙向安全鉗;夾軌器等。

（2）作用于懸掛繩或者補償繩系統(tǒng)上，如鋼絲繩制動器。

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

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

2.4制動部件的觸發(fā)方式

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

3、動作原理

電梯正常平層時，控制回路使轎、廳門打開，此時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功能。

采用這種電梯轎廂雙向防剪切保護裝置能夠全部滿足GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》及第1號修改單的要求，具有結(jié)構(gòu)簡單，功能可靠，成本經(jīng)濟的特點，能夠非?？煽康姆乐闺娞莩霈F(xiàn)轎廂雙向防剪切人身傷亡事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB7588-2003及1號修改單.電梯制造與安裝安全規(guī)范.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003-06-16.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則-曳引與強制驅(qū)動電梯