一種電梯緊急制動(dòng)減速度測(cè)試方法探究

宋曉春

（遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心（遼寧省安全科學(xué)研究院），遼寧沈陽(yáng) 110004）

電梯是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊环N特殊的代步工具，其運(yùn)行的安全性至關(guān)重要，而且電梯制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性是電梯安全運(yùn)行的重要影響因素之一，電梯制動(dòng)器被賦予了太多的身份，不僅作為電梯正常運(yùn)行的停止保持部件，也要作為電梯緊急制停、上行超速防護(hù)設(shè)備和轎廂突發(fā)移動(dòng)保護(hù)設(shè)備（UCMP）制停設(shè)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(duì)電梯制動(dòng)減速度的要求

GB/T7588.1-2020《電梯制造與安裝安全規(guī)范》[1-2]對(duì)電梯制動(dòng)器制動(dòng)減速度的要求:如果轎廂載有125%的額定載重量，當(dāng)以額定速度向下移動(dòng)時(shí)，則只需制動(dòng)器就可使驅(qū)動(dòng)主機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在以上條件下，電梯的平均減速度不應(yīng)該比安全鉗動(dòng)作或電梯車(chē)廂碰撞減速器引起的減速大。對(duì)安全鉗制停減速度的要求：當(dāng)裝有額定載重量的轎廂或?qū)χ兀ɑ蚱胶庵兀┰谄渥杂上陆禃r(shí)，漸進(jìn)式安全鉗啟動(dòng)時(shí)的平均減速度為0.2gn～1.0gn。對(duì)緩沖器平均減速度的要求：在裝有額定載重量的轎廂或?qū)χ刈杂上侣涞那闆r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(shí)，緩沖裝置作用過(guò)程中的平均減速度不應(yīng)該超過(guò)1.0gn。從上述規(guī)則中可以看出，在設(shè)計(jì)電梯制動(dòng)器制動(dòng)減速時(shí)，制動(dòng)器的最低減速度不應(yīng)該超過(guò)1.0 gn。當(dāng)制動(dòng)器對(duì)轎廂產(chǎn)生較大的制動(dòng)減速度時(shí)，會(huì)危及到轎廂中乘客的人身安全，因而，當(dāng)制動(dòng)器具有充分的制動(dòng)力時(shí)，必須對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)轎廂時(shí)的減速度進(jìn)行控制。

TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》（含第1、2、3號(hào)修改單）[3]檢驗(yàn)項(xiàng)目中對(duì)制動(dòng)器的要求：轎廂負(fù)載125%，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速下降到?jīng)_程的下端，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器電源，轎廂應(yīng)該徹底停下來(lái)。

2.一種電梯制動(dòng)減速度測(cè)試方法

在日常檢驗(yàn)工作中，檢驗(yàn)人員依靠傳統(tǒng)的測(cè)量距離方式進(jìn)行判定，無(wú)法準(zhǔn)確記錄和還原現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，反映出電梯緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)減速度。一種測(cè)試電梯制動(dòng)減速的測(cè)試儀器運(yùn)用了檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)分析、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種功能，使用它能夠?qū)﹄娞莸倪\(yùn)行速度圖、深度速度圖以及制動(dòng)減速度進(jìn)行測(cè)試。儀器通過(guò)采集電梯運(yùn)行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)或測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào)和安全回路的電壓信號(hào)，繪制出制動(dòng)速度圖、制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)減速度。

2.1 電梯速度測(cè)試

測(cè)定電梯運(yùn)行系統(tǒng)速度圖（見(jiàn)圖2）、深度速度圖（見(jiàn)圖3）、加速度圖（見(jiàn)圖4）。

圖1 測(cè)試速度接線圖

圖2 速度測(cè)試圖

圖3 深度速度圖

圖4 加速度測(cè)試值

當(dāng)電梯在基層站停車(chē)位置時(shí)，將轉(zhuǎn)速信號(hào)線（或測(cè)速發(fā)電機(jī)速度信號(hào)線）、電壓信號(hào)線、給定信號(hào)線的一頭通過(guò)儀器面板相對(duì)的接口連接儀器，如圖1所示為測(cè)試速度接線圖。

（1）轉(zhuǎn)速信號(hào)線：連接轉(zhuǎn)速探頭，轉(zhuǎn)速探頭通過(guò)磨擦輪和軸或輪相摩擦接觸。

（2）測(cè)速電機(jī)信號(hào)：如果采用該信號(hào)測(cè)速度圖時(shí)，需要與測(cè)速發(fā)電機(jī)速度信號(hào)線相連接。

2.2 制動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)試

將轉(zhuǎn)速傳感器的一端接入“速度”插頭上，另一端接入電梯曳引機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的圓形構(gòu)件上，安全電壓信號(hào)一對(duì)紅夾子的一端接入安全回路電壓信號(hào)上，另一端接入面板上“電壓”插頭上，當(dāng)電梯運(yùn)行到需要的制停的速度時(shí)，人為切斷安全回路（急停開(kāi)關(guān)或其他安全回路開(kāi)關(guān)），顯示制動(dòng)速度圖（見(jiàn)圖5）。

圖5 制動(dòng)減速度測(cè)試值

2.3 制動(dòng)減速度及制動(dòng)力分析

在制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，電梯系統(tǒng)的緊急制停減速度主要來(lái)自制動(dòng)器的摩擦力，但是制動(dòng)器只能使曳引輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于曳引輪繩槽與鋼絲繩并不是剛性連接的，制動(dòng)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(xiàn)在轎廂上的減速度則是制動(dòng)器制動(dòng)與鋼絲繩滑移的共同作用，而且二者之間是一個(gè)高度非線性耦合的問(wèn)題。在GB7588.2中5.11.2.2.2緊急制動(dòng)工況要求：無(wú)論何時(shí)，減速度都不得小于以下數(shù)值。（1）在通常條件下，為0.5m/s2；（2）采用減行程緩沖裝置時(shí)，最小減速度值應(yīng)控制轎廂和對(duì)重減速低于緩沖裝置設(shè)定的速度。應(yīng)該將電梯正常工作狀態(tài)下的起制動(dòng)加減速度值作為緊急制停減速度值。由緊急制動(dòng)工況建立的能量方程式推導(dǎo)得出的制動(dòng)減速計(jì)算公式[4]：

式中：

FJZ—緊急制動(dòng)力；

V—轎廂額定速度；

Mi—電梯參與直線運(yùn)動(dòng)的n個(gè)零部件的質(zhì)量（轎廂、對(duì)重、鋼絲繩、補(bǔ)償鏈、隨行電纜、載荷等）；

Qc—懸掛在曳引輪兩側(cè)零部件之差；

Ei—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、曳引輪、導(dǎo)向輪等旋轉(zhuǎn)部件折算到鋼絲繩上的動(dòng)能；

a—設(shè)計(jì)曳引能力時(shí)緊急制動(dòng)減速度；

當(dāng)前使用的電梯制動(dòng)力FJZ都是恒定不變的，因此，制停減速度會(huì)因轎廂載荷的增加或減少和不同的運(yùn)行方向而改變。在緊急制動(dòng)時(shí)，就要求將減速度控制在合理的范圍內(nèi)，不過(guò)現(xiàn)在所用電梯的制動(dòng)力（制動(dòng)力矩）并不能完全控制減速度。

2.4 對(duì)制動(dòng)控制系統(tǒng)的建議

由以上計(jì)算公式可知，在電梯乘載運(yùn)行時(shí)通過(guò)載重量的測(cè)試裝置估算出每次運(yùn)載重量，根據(jù)不同的運(yùn)行方向，反饋給電梯制動(dòng)控制系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力（制動(dòng)力矩），或者在保證制動(dòng)力（制動(dòng)力矩）的情況下分兩次對(duì)曳引輪施加制動(dòng)力（實(shí)施二級(jí)制動(dòng)）如圖6所示為二級(jí)制動(dòng)力矩特性曲線示意圖，使制動(dòng)減速度限制在一定范圍內(nèi)，避免發(fā)生因?yàn)橹仆r(shí)人員傷害。

圖6 二級(jí)制動(dòng)力矩特性曲線示意圖

3.緊急制動(dòng)時(shí)的安全注意事宜

電梯125%緊急制動(dòng)試驗(yàn)具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，因裝置性能不符合相關(guān)要求，在測(cè)試期間，可能會(huì)造成電梯發(fā)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(duì)重墜毀在底部，轎廂的金屬構(gòu)件變形。為了避免在測(cè)試期間出現(xiàn)設(shè)備的損傷和人身傷害，相關(guān)單位注意以下事項(xiàng)：

3.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

在制動(dòng)試驗(yàn)之前，維修人員必須對(duì)電梯進(jìn)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(xiǎn)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(dǎo)靴、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌撐架等金屬結(jié)構(gòu)的連接、腐蝕情況；

（4）檢查電梯制動(dòng)器部件完好，開(kāi)閉正常，制動(dòng)鼓無(wú)油污，制動(dòng)塊沒(méi)有嚴(yán)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(jī)構(gòu)是否銹蝕、動(dòng)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(wèn)題，或老化破損等情況；

（8）電梯機(jī)械傳動(dòng)部件的連接、損傷情況；

（9）確定平衡系數(shù)是否符合要求；

（10）曳引工況檢查。

在制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，如果電梯有不合格的地方，各單位要堅(jiān)決停止制動(dòng)試驗(yàn)，并對(duì)電梯進(jìn)行維修保養(yǎng)，對(duì)易損件進(jìn)行檢修和更換，保證所有零部件性能良好，無(wú)故障，并保證在制動(dòng)試驗(yàn)之前，電梯的工作狀況保持良好，避免試驗(yàn)時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備損壞問(wèn)題。制動(dòng)試驗(yàn)涉及砝碼準(zhǔn)備、運(yùn)輸和搬運(yùn)問(wèn)題，請(qǐng)使用單位管理人員和維保人員在試驗(yàn)前準(zhǔn)備好制動(dòng)試驗(yàn)所需載荷及搬運(yùn)工具。

建議電梯維保單位按照相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)制定試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，規(guī)定試驗(yàn)步驟、方法。建議先進(jìn)行平衡系數(shù)、限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)、空載曳引檢查、上行制動(dòng)工況曳引檢查等，通過(guò)后再進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)；制動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)逐步進(jìn)行加載等規(guī)定。

3.2 試驗(yàn)中安全注意事項(xiàng)

試驗(yàn)時(shí)轎廂內(nèi)嚴(yán)禁有人。在用電梯可能存在制動(dòng)器磨損老化、制動(dòng)力矩下降問(wèn)題，在裝載砝碼和試驗(yàn)過(guò)程中可能發(fā)生轎廂開(kāi)門(mén)溜車(chē)、蹲底等危險(xiǎn)情況，進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，禁止人員站立在轎廂，應(yīng)特別注意安全。應(yīng)選擇盡可能低的樓層進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)。砝碼必須逐步加載，不得使用叉車(chē)等運(yùn)輸工具，且砝碼在轎廂內(nèi)堆放應(yīng)均勻，確認(rèn)在底層逐漸加載試驗(yàn)砝碼時(shí)，未出現(xiàn)溜梯現(xiàn)象。

3.3 試驗(yàn)后注意事項(xiàng)

檢查結(jié)束后，檢查各部位是否已恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)，并將轎門(mén)、層門(mén)、電梯超載限制裝置等部位的短接頭全部拆下。起動(dòng)電梯上下運(yùn)行，確保電梯運(yùn)行良好，沒(méi)有異常聲音或摩擦現(xiàn)象。拆卸警示標(biāo)志或安全圍欄，使裝置能繼續(xù)使用。

4.結(jié)語(yǔ)

緊急制動(dòng)試驗(yàn)是對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)能力和牽引能力的一種全面測(cè)試，主要包括檢驗(yàn)制動(dòng)器的制動(dòng)能力和電梯下行緊急制動(dòng)狀態(tài)下的曳引能力。在日常檢驗(yàn)工作中，往往只是定性的判斷制動(dòng)效果的符合性，未能定量的測(cè)試出制動(dòng)減速度的數(shù)值，對(duì)判定制動(dòng)結(jié)果缺乏一定的數(shù)據(jù)支撐。在本文中，簡(jiǎn)述了一種電梯緊急制動(dòng)減速度測(cè)試方法，給出定量的制動(dòng)距離及減速度的測(cè)試結(jié)果，建議在制動(dòng)控制系統(tǒng)中增加可調(diào)制動(dòng)力控制功能，改善在緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)沖擊力，減緩鋼絲繩的滑移，希望在不久以后能將這種測(cè)試方法及可調(diào)制動(dòng)力控制功能應(yīng)用在電梯的檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)工作之中。