一起電梯對重尼龍反繩輪脫落轎廂蹲底事故的技術(shù)分析

摘要：通過一起電梯對重尼龍反繩輪脫落、轎廂蹲底的事故，從現(xiàn)場檢驗勘查、性能測試、功能驗證，結(jié)合視頻監(jiān)控分析、相關(guān)人員走訪座談等還原電梯事故發(fā)生過程，分析事故發(fā)生的各環(huán)節(jié)、各因素，對電梯事故原因進行深入研究、驗證，提出電梯尼龍反繩輪、限速器—安全鉗安全使用的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：尼龍反繩輪；限速器—安全鉗；失效；建議

Technical Analysis of a Car Squatting Accident Caused by the Detachment of a Nylon Anti Rope Wheel in an Elevator Counterweight

LAI Yueyang1， ZHANG Hongming1， DAI Qingyou2， LIANG Guangzhi2

（ 1 Xiamen Special Equipment Inspection and Testing Institute， Xiamen 361012， Fujian， China ）

（ 2 Guangdong Special Equipment Testing and Research Institute， Foshan 528251， Guangdong， China ）

Abstract： This paper presents a comprehensive analysis of an elevator accident in which the nylon anti-rope wheel （diversion sheave） in the counterweight detached， resulting in the elevator car squatting at the bottom. Through site investigation， functional verification， performance testing， video surveillance analysis， and interviews with relevant personnel， the accident process is reconstructed. The various links and factors contributing to the accident are analyzed， and the causes of the elevator accident are thoroughly investigated and verified. Based on the analysis， relevant suggestions for the safe use of nylon anti-rope wheels and governor-safety gear are proposed.

Key Words： Nylon anti-rope wheel; Governor-safety gear; Failure; Suggestions

1 事故電梯概況

2022年3月18日，廈門市某小區(qū)發(fā)生一起對重尼龍反繩輪脫落、轎廂蹲底，造成轎廂內(nèi)唯一的一名乘客受傷的一般事故。事故電梯主要技術(shù)參數(shù)：額定載重量1000 kg/13人，額定速度2.5 m/s，27層27站27門，并聯(lián)控制，曳引比為2：1。

2 事故經(jīng)過

現(xiàn)場電梯轎廂監(jiān)控顯示，事發(fā)前5名乘客乘坐電梯下行到達1樓平層，電梯正常?？?，其中4名乘客步行走出轎廂，未出轎廂的乘客按下19樓按鈕，轎廂門關(guān)閉，電梯上行10余秒后連續(xù)出現(xiàn)異響，約23秒后電梯發(fā)出最后一聲異響，該乘客有上跳的動作，此時轎頂飛塵飄落，隨即監(jiān)控畫面丟失。

經(jīng)現(xiàn)場勘查，詢問電梯乘客、維保與小區(qū)物業(yè)等相關(guān)人員，結(jié)合電梯轎廂監(jiān)控視頻，分析事故經(jīng)過如下： 事發(fā)時，該乘客從1樓乘坐電梯前往19樓，電梯上行至15樓位置附近，因?qū)χ胤蠢K輪一側(cè)軸承損壞，對重反繩輪傾斜，曳引鋼絲繩從對重反繩輪繩槽上脫落至反繩輪軸上，擠壓致反繩輪軸止擋板的固定螺栓斷裂，反繩輪軸止擋板移位后輪軸脫離反繩輪支撐板，曳引鋼絲繩從反繩輪軸處脫離（過程示意見圖1），造成電梯對重和轎廂先后下墜至底坑；轎廂在下墜超速時，限速器觸發(fā)安全鉗動作，但安全鉗沒有完全制停轎廂，轎廂蹲底后轎內(nèi)乘客受傷。

圖1 曳引鋼絲繩從對重反繩輪脫槽和脫離對重架過程示意圖

3 現(xiàn)場勘查基本情況

技術(shù)人員對事故電梯現(xiàn)場進行檢查勘驗，現(xiàn)場情況如下：

3.1機房設(shè)備

1）控制柜處于斷電狀態(tài)（救援時，維保人員斷開電梯電源主開關(guān)），控制柜內(nèi)接線、元器件未發(fā)現(xiàn)明顯異常；送電調(diào)閱故障代碼，故障顯示為15層安全回路斷開（見圖2）。

圖2 控制柜與故障顯示

2）曳引主機制動器、曳引輪槽未見明顯異常；7根曳引鋼絲繩全部脫離曳引輪槽，5根曳引繩已經(jīng)脫離導(dǎo)向輪（見圖3）。

圖3 曳引主機制動器、曳引輪槽與曳引鋼絲繩

3）限速器機械部件及電氣安全裝置均已動作，限速器機械部件開關(guān)已動作，限速器超速保護電氣安全裝置已動作；限速器棘爪卡在制動輪，限速器夾繩鉗塊已卡住限速器繩，限速器繩提拉安全鉗時在繩槽摩擦留下明顯痕跡（見圖4）。

圖4 限速器機械部件及電氣安全裝置均已動作、限速器繩槽摩擦痕跡

3.2井道設(shè)備

1）轎頂散落著曳引鋼絲繩，7根曳引鋼絲繩全部從對重反繩輪脫離，對重側(cè)的曳引鋼絲繩脫離對重反繩輪后掛在機房樓板上（見圖5）。

圖5 曳引鋼絲繩全部脫離對重反繩輪

2）轎廂地面裝修地板瓷磚拱起破碎，轎廂轎頂天花板變形（見圖6）。轎廂撞擊緩沖器后，轎廂下橫梁嚴重變形壓住緩沖器，滾動導(dǎo)靴脫離導(dǎo)軌，左、右安全鉗脫離導(dǎo)軌（見圖7），帶包皮的補償纜堆積底坑為轎廂墜落沖擊底坑提供一定的緩沖作用。

圖6 轎廂地面瓷磚及轎廂天花板現(xiàn)狀

圖7 安全鉗脫離導(dǎo)軌工作面

3）對重側(cè)的曳引鋼絲繩全部脫離反繩輪。對重反繩輪的輪軸脫離反繩輪支撐板，反繩輪軸止擋板固定螺栓斷裂，反繩輪軸止擋板移位（見圖8）。對重反繩輪內(nèi)側(cè)軸承破損，軸承保持架損壞散脫，全部滾珠脫離，軸承外圈往里面移動約10mm，外圈卡簧在原位；對重反繩輪外側(cè)軸承基本完整，有黃油從軸承中擠出。尼龍輪內(nèi)側(cè)邊緣磨損因摩擦升溫、變形嚴重（見圖9）。

圖8 對重反繩輪的輪軸脫離反繩輪支撐板

圖9 對重反繩輪內(nèi)、外側(cè)軸承情況

4）安全鉗、導(dǎo)軌檢查情況。安全鉗提拉機構(gòu)楔塊連桿變形，安全鉗提拉桿調(diào)整鎖母松動（見圖10）。轎廂下橫梁撞擊緩沖器變形，安全鉗脫離導(dǎo)軌工作面，左、右兩側(cè)安全鉗夾緊（制動）元件楔塊有明顯磨損痕跡（見圖11）。轎廂兩列導(dǎo)軌工作面有明顯摩擦痕跡（見圖12）。

圖10 安全鉗楔塊提拉桿及調(diào)整鎖母

圖11 左、右兩側(cè)安全鉗夾緊（制動）元件磨損情況

圖12 轎廂兩列導(dǎo)軌工作面有明顯摩擦痕跡

4 事故原因技術(shù)分析

從現(xiàn)場檢查勘驗發(fā)現(xiàn)對重反繩輪內(nèi)側(cè)滾動軸承破損，軸承保持架斷裂散脫，軸承全部滾珠脫離，軸承損壞無法正常支撐，導(dǎo)致對重反繩輪傾斜，7根曳引鋼絲繩先后脫離對重反繩輪的繩槽；脫槽曳引繩擠壓導(dǎo)致反繩輪軸止擋板固定螺栓各有一顆斷裂，止擋板失去軸向定位功能；失去軸向定位的反繩輪支撐板在脫槽曳引繩的擠壓下變形，反繩輪軸從支撐板向上脫出，曳引繩從此處脫離對重（見圖1）。全部曳引繩從內(nèi)側(cè)支撐板脫離對重架之后，對重先行墜落底坑。轎廂失去對重的牽引后也隨之墜落，轎廂墜落超速時觸發(fā)限速器—安全鉗動作，安全鉗動作后沒有完全制停轎廂，最終轎廂蹲底，轎廂內(nèi)乘客受傷。

為進一步查清對重尼龍反繩輪和限速器—安全鉗失效原因，調(diào)查組將事故電梯對重尼龍反繩輪、限速器—安全鉗分別委托廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院（國家塑料制品質(zhì)量檢驗檢測中心（福州））、大連產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測研究院有限公司（國家軸承及管道元件產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（遼寧））、廣東省特種設(shè)備檢測研究院（國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（廣東））進行相關(guān)的檢驗、測試、試驗。

4.1對重尼龍反繩輪失效的原因分析

1）廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院對尼龍輪與軸承結(jié)合力、裝配尺寸，反繩輪支撐板、反繩輪軸止擋板，反繩輪止擋板固定螺栓（斷口）等進行檢驗測試。

①對事故電梯對重反繩輪及同小區(qū)更換的對重尼龍反繩輪的軸承壓出力進行測試，發(fā)現(xiàn)軸承從尼龍輪軸承孔壓出的力值從2.82kN到14.78kN不等，說明同批次對重反繩輪的軸承與尼龍輪結(jié)合力比較發(fā)散。

②對事故電梯對重反繩輪及同小區(qū)更換的對重尼龍反繩輪檢查，發(fā)現(xiàn)軸承安裝位置有明顯壓痕與塑性變形；測量對重尼龍反繩輪孔安裝軸承位置的孔徑尺寸從119.65mm至120.06mm不等，對重尼龍反繩輪孔安裝軸承位置的公差為-0.35mm至+0.06mm，與電梯制造單位提供的對重反繩輪輪孔與軸承配合尺寸公差存在一定的差異，軸承與尼龍輪的裝配從過盈配合到間隙配合，不符合電梯制造單位圖紙要求。

③對同小區(qū)更換下來、一個外形完好的對重尼龍輪進行加溫測試，將對重尼龍輪在烘箱加熱并保溫24小時，分別測得在25、40、50、60、70℃下的尼龍輪軸承安裝位置孔徑為119.80、119.96、120.10、120.24、120.34mm，隨著溫度升高，尼龍輪軸承安裝位置孔徑也逐漸增大，軸承與尼龍輪的配合從過盈配合逐漸變?yōu)殚g隙配合。

④事故電梯對重反繩輪支撐板、反繩輪軸止擋板的化學(xué)成分、抗拉強度等參數(shù)指標的測試結(jié)果符合相關(guān)標準要求。

⑤事故電梯對重反繩輪止擋板螺栓斷口為結(jié)晶狀斷口，未見氣泡、金屬夾雜物和夾渣等缺陷，斷口邊緣無顯著的塑性變形；螺栓的化學(xué)成分、洛氏硬度、最小拉力載荷等參數(shù)指標的測試結(jié)果符合相關(guān)標準要求。

2）福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院（國家塑料制品質(zhì)量檢驗檢測中心（福州））對尼龍輪本體物理特性進行檢驗測試，檢驗測試項目包括拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、球壓痕硬度、壓縮強度、密度、吸水率、熔點、熱變形溫度、拉伸模量、壓縮模量、線性熱膨脹系數(shù)等，除拉伸模量與線性熱膨脹系數(shù)與尼龍輪企業(yè)制造標準的要求值有較大偏離外，其他物理特性指標符合尼龍輪企業(yè)制造標準。

3）大連產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測研究院有限公司（國家軸承及管道元件產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（遼寧））對軸承本體進行檢驗測試，所檢驗測試的項目：軸承內(nèi)圈、外圈和滾動體的化學(xué)成分、硬度，滾動體（鋼球）壓碎載荷，成套軸承徑向游隙，軸承振動（低、中、高頻）等檢測結(jié)果符合相關(guān)標準規(guī)定，排除軸承質(zhì)量問題。

以上3家檢驗機構(gòu)的檢驗、測試、試驗結(jié)果，均未發(fā)現(xiàn)軸承存在明顯缺陷問題，尼龍輪本體的拉伸模量與線性熱膨脹系數(shù)與尼龍輪企業(yè)制造標準的要求值有較大偏離，軸承與尼龍輪的裝配公差不符合電梯制造單位要求。

根據(jù)現(xiàn)場檢查勘驗，事故電梯對重反繩輪兩個背向背軸承間儲油位置儲存著油脂，軸承內(nèi)有較多的黃油，排除軸承因缺油導(dǎo)致潤滑失效而造成軸承損壞。結(jié)合3家檢驗機構(gòu)的委托檢驗報告結(jié)果，分析對重尼龍反繩輪損壞的原因：一是尼龍輪反繩孔與軸承之間的過盈配合設(shè)置不合理，軸承在輪孔中固定不夠牢固可靠；二是尼龍輪材料彈性模量偏離正常范圍，較為松軟，輪孔與軸承之間的配合比較松弛；三是尼龍輪材料熱膨脹系數(shù)偏離正常范圍，軸承的溫升將導(dǎo)致輪孔與軸承之間的配合面松動軸承受力惡化。上述三種原因，導(dǎo)致軸承在輪孔中裝配固定預(yù)緊力不能滿足軸承長期正常運行需要，造成軸承過早損壞、出現(xiàn)卡阻，導(dǎo)致重尼龍反繩輪失效傾斜。

4.2限速器—安全鉗未能制停轎廂的原

因分析

1）限速器的檢查與測試。對事故電梯限速器進行相關(guān)檢查與測試，發(fā)現(xiàn)除限速器繩提拉安全鉗時在繩槽留下的摩擦痕跡外，限速器的機械、電氣裝置功能正常，限速器動作速度校驗符合標準要求，排除限速器的問題。

2）安全鉗相關(guān)檢查。從現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)事故電梯轎廂左、右導(dǎo)軌的里、外側(cè)工作面的安全鉗摩擦痕跡位置顯示，右側(cè)導(dǎo)軌比左側(cè)導(dǎo)軌的安全鉗楔塊摩擦痕跡起始位置滯后約9～13m，右側(cè)導(dǎo)軌的里、外兩工作面的安全鉗楔塊摩擦痕跡也有3米多的不同步?，F(xiàn)場勘查還發(fā)現(xiàn)事故電梯安全鉗各部位（如動楔塊、靜楔塊、滾柱和滾柱保持架），特別是活動部件上存在大量油垢，安全鉗動楔塊、滾柱動作不靈活，動楔塊向上滑動的阻力較大，使得安全鉗楔塊被限速器繩提拉無法及時克服阻力往上移動到最高工作位置，造成兩個安全鉗動作嚴重不同步。在事故電梯轎頂勘查時發(fā)現(xiàn)四根安全鉗楔塊提拉桿的調(diào)整鎖緊螺母都沒有鎖緊（可能維保調(diào)整不到位，也不排除轎廂蹲底沖擊造成的），用手指就可以擰動，安全鉗也有可能是因為四根楔塊提拉桿、轎頂拉桿調(diào)整不當而造成左、右兩個安全鉗的動作不同步，以及安全鉗的里、外楔塊動作不同步。

3）廣東省特種設(shè)備檢測研究院（國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（廣東））模擬事故時轎廂載荷進行限速器—安全鉗聯(lián)動試驗：

將兩個事故安全鉗被清潔、潤滑至動作靈活后，換上同一小區(qū)同批電梯換下來的兩對楔塊，使用事故電梯上部拆下來的、未被楔塊摩擦過的、未清洗過的舊導(dǎo)軌，模擬事故時載荷（含轎廂、乘客總質(zhì)量1976kg）和限速器超速動作，進行了三次墜落制動試驗。試驗結(jié)果：平均減速度約0.264～0.548gn，平均制動力約為25.1～30.0kN。轎廂可靠制停，安全鉗制動平均減速度0.2～1.0gn，符合標準和型式試驗的要求。

根據(jù)限速器、安全鉗相關(guān)檢查測試和限速器—安全鉗聯(lián)動試驗情況，事故電梯安全鉗因維護保養(yǎng)不當，其活動部件存在較多的油垢，使其動作卡阻不靈活，增大了活動楔塊進入工作位置的阻力；同時，因安全鉗的提拉機構(gòu)調(diào)整不當?shù)脑?，?dǎo)致限速器動作后左、右兩側(cè)安全鉗動作嚴重不同步，導(dǎo)致安全鉗不能在本次事故過程中制停轎廂。

5建議

經(jīng)檢查勘驗，結(jié)合外委4家相關(guān)專業(yè)檢驗機構(gòu)的檢驗、測試分析，造成本起事故的主要原因：一是對重側(cè)尼龍反繩輪失效，繩輪傾斜后鋼絲繩脫落，對重與轎廂失去懸掛裝置的牽引而先后墜落；二是限速器—安全鉗動作后，安全鉗沒有完全制停轎廂，導(dǎo)致轎廂蹲底乘客受傷。根據(jù)事故現(xiàn)場檢查勘驗及相關(guān)的檢驗、測試、試驗，綜合分析后對電梯尼龍輪、限速器—安全鉗提出如下建議：

5.1電梯尼龍輪

面對市場上大量在用的尼龍輪，潛在的安全隱患應(yīng)引起足夠重視。根據(jù)對事故電梯所在小區(qū)同一制造單位、同一類型電梯的調(diào)查，了解到該小區(qū)電梯在安裝檢驗后曾閑置幾年，在投入使用幾年過程中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)10起對重尼龍反繩輪因軸承異響、跳動、鋼絲繩脫槽等嚴重問題而更換對重反繩輪，說明該小區(qū)同一類型同一批次的對重尼龍反繩輪存在同一性質(zhì)的產(chǎn)品缺陷。

1）建議電梯制造單位對所采用尼龍輪進行跟蹤調(diào)查，對在用尼龍輪可能存在的風(fēng)險問題向使用單位傳遞明確的使用信息（使用維護要求說明、警示標志等）并提供必要的技術(shù)幫助；建議維保單位應(yīng)加強日常的維護保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)尼龍輪存在振動、噪聲等異?，F(xiàn)象應(yīng)及時更換；對存在同一性缺陷、安全隱患的，應(yīng)將相關(guān)信息傳遞給電梯整機制造單位，同時通知電梯使用單位并報告設(shè)備屬地的特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門。

2）建議電梯制造單位加強外購尼龍輪的質(zhì)量管理，制定明確的驗收質(zhì)量要求，包括軸承直壓裝配的尼龍輪軸承孔尺寸檢查、尼龍材料性能指標抽樣檢驗等，并且按照尼龍繩輪的制造單位的使用參數(shù)（如電梯額定速度）限制要求進行設(shè)計選型。

3）建議有關(guān)制造單位和行業(yè)加強電梯尼龍繩輪失效模式的調(diào)查研究，對尼龍繩輪與軸承結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式和配合的過盈量、尼龍輪材料性能參數(shù)及其衰變的因素（成分、添加劑、澆鑄和熱處理工藝）、軸承選型、反繩輪軸檔板及其固定螺栓強度等影響尼龍輪安全性能的各個因素進行調(diào)查、研究，并制定相應(yīng)的技術(shù)要求。

4）建議完善新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用的監(jiān)管。反繩輪作為電梯懸掛系統(tǒng)主要受力部件之一，對重側(cè)反繩輪又是較難檢查的旋轉(zhuǎn)運動部件，其嚴重失效可能導(dǎo)致對重、轎廂墜落，采用尼龍輪要確保與金屬輪等效安全，尼龍材質(zhì)與軸承配合過盈量、尼龍材質(zhì)的物理性能及其穩(wěn)定性應(yīng)當滿足電梯全生命周期的使用要求；建議國家標準和安全技術(shù)規(guī)范制定尼龍輪相應(yīng)的技術(shù)性能、試驗方法、報廢技術(shù)條件等要求。

5.2限速器—安全鉗

1）建議維保單位應(yīng)加強限速器—安全鉗的日常維護保養(yǎng)工作，做好電梯限速器—安全鉗日常清潔、潤滑、維護工作，調(diào)整維護限速器—安全鉗的活動部件動作靈活、同步、有效，相關(guān)電氣安全裝置有效，按要求定期對限速器進行校驗，測試限速器—安全鉗聯(lián)動試驗的有效性（注意安全鉗及其楔塊動作的同步），確保電梯限速器—安全鉗工作有效。

2）建議電梯制造單位及相關(guān)部門組織開展更多安全鉗在新、舊導(dǎo)軌制動力變化問題的試驗研究。電梯制造單位應(yīng)重視安全鉗在新、舊導(dǎo)軌中制動力變化大的問題，確保安全鉗在正常維護、使用條件下都能制停轎廂。

3）建議完善電梯限速器—安全鉗相關(guān)標準及安全技術(shù)規(guī)范要求，調(diào)研近期限速器—安全鉗未能可靠制停轎廂的情況，結(jié)合標準要求（滿載、超速的工況應(yīng)能有效制停轎廂）與現(xiàn)場年度檢驗的工況（現(xiàn)場因條件、成本等問題，一般是檢修、空載工況進行試驗）確保限速器—安全鉗能可靠制停轎廂。建議對不同工況的限速器—安全鉗聯(lián)動試驗的可靠性進行研究，修訂完善試驗方法。

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