浅谈电梯轿厢上行超速保护装置检验 监检部孔伟.doc

福建省特检院2007.1-2010.12科技论文专辑浅谈电梯轿厢上行超速保护装置检验 孔 伟（福建省特种设备检验研究院，福州，福建 350003）摘 要：根据目前电梯企业相继研发并投入市场的电梯轿厢上行超速保护装置（简称“上超”），保护效果不佳，相当一部分形同虚设，未能起到安全保护作用。因此，有必要对曳引式电梯轿厢 “上超”的特点、检验内容与方法等进行探讨。关键词：电梯 上超 保护装置 检验 作者简介：孔伟(1973)，男(汉族)，高级工程师，检验师，主要从事特种设备检验（E-mail: 770338198 ）1 前言当前，关于曳引驱动的电梯，上行超速和下行超速事故概率几乎相同，为此，新修订的国家标准GB7588-2003 第9.10 条提出了电梯应装设有轿厢上行超速保护装置 （以下简称“上超”）。该功能的增加弥补了电梯运行时只有下行超速保护而无“上超”的不足，从安全意义上讲，电梯安全运行的可靠性得到了进一步的提升。但根据电梯“上超”使用状态的社会调查情况： 新装电梯中真正能起到安全保护作用的只占69%。所以有必要跟大家一起探讨和学习。2“上超”的种类及特点“上超”由速度监控元件和执行机构两个部分组成，在电梯上行超速时，速度监控元件应能检测到轿厢超速信号，并以机械或者电气方式来触发执行机构工作，使电梯制动或至少减速至对重缓冲器设计的范围内。围绕着轿厢上行超速，电梯制造企业相继研发出了不同类型的针对相关品牌电梯的“上超”配套装置。这些配套装置大致可归为四类结构。2.1限速器安全钳型安全钳型限速器按安装位置的不同可分为，安装在轿厢上通过夹持导轨工作的双向安全钳和安装在对重上通过夹持导轨工作的单向安全钳。双向安全钳的安装受轿架结构的限制和制约，安装调整较麻烦，对导轨磨损较大，但安全保护范围比其它型式高；单向安全钳安装在对重上，使井道内的布置更困难，而且在释放安全钳时还需首先辨明是哪一个发生动作，在对重侧加装安全钳要求必须配置实心的对重导轨，而现用的对重导轨大多都是空心的T 型导轨，因此会使整个电梯导向、控制系统复杂化，成本增加。2.2 限速器夹绳器型限速器夹绳器式“上超”主要是将执行机构安装在悬挂钢丝绳或者补偿钢丝绳上，通过夹持钢丝绳工作。它安装不方便，操作不方便，灵活性差等不足，目前，还有一部分电梯上使用此保护装置。2.3限速器制绳器型制绳器式“上超”主要是通过限速器上行速度监控部件动作后，再与制绳器相连的一段钢丝绳牵动轿厢“上超”（制绳器）动作。制绳器动作，释放蓄力的弹簧瞬时地将其带绳槽的钳块作用在超速旋转的曳引轮对应的绳槽上，以此弹簧力矩克服轿厢上行超速产生的转动力矩，进而由两绳槽的上下挤压，制止钢丝绳的移动。如ZRG-24 型制绳器。制（夹）绳器式“上超”的工作原理大致相同，但制绳器型式的安装较夹绳器式的复杂，由于它的摩擦板上的绳槽与曳引轮的绳槽相对错开一个角度，与钢丝绳间隙较大，当制绳器动作时，带绳槽的钳块摩擦板借助释放蓄力的弹簧瞬时地作用在超速旋转的曳引轮对应的绳槽上，摩擦板上的绳槽与曳引轮绳槽共同作用将超速的曳引钢丝绳制停住。而且该制绳器的两个蓄力弹簧是各自调整的，若调整不均匀，就会产生不平衡冲击力，容易造成销、轴等部件剪断而失效，所以安装精度要求较高。而且“空动”时间（即夹绳器触发动作至摩擦板接触到钢丝绳的一段时间）较长，延长了制动距离。现场安装尺寸对机械触发的制（夹）绳器型式 “上超”的可靠性影响很大，在现场检验中就经常查到限速器已触发，但制（夹）绳器不动作的问题。制绳器型仅个别电梯公司使用。2.4 制动器式制动器式“上超”，实际上就是安装在曳引轮上或者最靠近曳引轮的轴上，通过夹持曳引轮或者最靠近曳引轮的轴工作，这种型式的“上超”执行机构就是分组装设的两套独立的制动器，无齿轮或者皮带传动曳引机的制动器就是这种类型。上述几种型式“上超”均符合GB7588-2003第9.10.4 条款规定的作用位置要求，但作用于轿厢、对重、曳引轮或曳引绳的“上超”，与制动器式“上超”相比，作用对象更为直接，安全保护的范围也更大些。3永磁同步无齿轮曳引机本身具备“上超”保护功能永磁同步曳引机在轿厢上行超速时将切断变频器至曳引机的回路，将永磁同步曳引机三相定子绕组短接，利用发电机的原理，在永磁同步电机内部产生反向制动力矩，阻止曳引机超速。它具有体积小，质量轻，占空间少，安装方便、维护简单、使用寿命长等优点，所以现在有80%的新装乘客电梯都用无齿轮永磁同步曳引机。4“上超”的检验限速器安全钳型式“上超”的检验，其检验方法与下行超速保护装置检验相同，在电梯监督检验规程、许多教科书和论文中都已论述，所以本文只探讨其他型式的“上超”检验。由于“上超”试验是模拟电梯失控状态进行，即没有电梯正常运行时控制速度、减速或停车的部件参与，并且制动器始终处于张开状态，因此对“上超”的检验带有较大风险性，检验时应该慎重对待。在现场检验“上超”可按照以下顺序进行。4.1“上超”检验前应先检测的项目在做“上超”检验之前，应先做导轨质量、平衡系数和制动项目等检测。若平衡系数大于50%，做“上超”试验时，就可能由于曳引轮两边的拉力差太大，造成冲顶事故；做空载和重载制动试验是为了确保安全，万一“上超”失效时，能利用制动器将超速轿厢制动停止。导轨质量安装好，能减少轿厢的振动量，避免因钢丝绳跳动，影响夹绳器的安装质量。4.2 重点检查配置的合理性电梯制造与安装安全规范( GB75882003) 第9.10.11 明确规定轿厢“上超”是安全部件，应根据F7 的要求进行验证。所以检验前，尤其是新安装、改造、或事故后的电梯应先检查“上超”是否经过型式试验，也就是要求安装单位必须提供该电梯“上超”的型式试验报告结论副本和型式试验合格证。检验时重点检查配置的合理性，检查“上超”的技术参数与整梯配置要求是否一致，型式试验合格证和实物是否一致。型式试验合格证列出的“上超”适用的电梯范围，合格证列出的技术参数（额定速度、额定载重量和系统质量）与现场电梯的技术参数内容应一致。若合格证列出的技术参数和现场使用的电梯技术参数不一致，则“上超”是超范围使用。4.3 外观完整性和装配尺寸检查4.3.1 外观检查外观检查主要注意检查“上超”有无碰撞、变形或严重磨损等缺陷。4.3.2 检查制（夹）绳器拉绳的安装和调整尺寸这是由于在轿厢上行速度失控达到限速器的机械动作速度后，限速器的离心甩块因离心力作用向外甩开，此时用于挡住棘爪的小档块不再挡住棘爪，棘爪在弹簧的作用下动作，卡住棘轮，而固定在棘轮上或通过棘轮施力的与拉线固定在一起的绳栓便会拉动拉线，使拉线另一头的夹绳器触发机构的锁舌释放，从而触发夹绳器动作，夹紧曳引绳并使轿厢减速。虽然夹绳器与限速器的联动在零件出厂前均已做过试验，但其可靠性受工地现场的安装质量影响很大，这是由于拉线部件与限速器的连接若安装和调整不当，限速器能提供的拉拽力可能达不到制（夹）绳器触发需要的力或者所需的行程，这样虽然限速器有动作，也无法触发制（夹）绳器，在现场检验中就经常查到这一方面的问题。4.3.3 夹绳器摩擦板与钢丝绳之间的配合间隙因为配合间隙影响到制动时间，也就是影响到制动距离。制动时间有三个部分组成，触发时间（限速器上行动作而产生的张紧力通过拽动夹绳器拉线，拉线拉动夹绳器锁钩，释放锁舌的一段时间），“空动”时间和制动时间，触发时间和制动时间相对来说是不变的，但“空动”时间与现场安装有关，应尽量减少“空动”时间，才能缩短制动距离。夹绳器摩擦板与钢丝绳之间的间隙过大，将增加“空动”时间，增大制动距离；间隙过小，由于钢丝绳在运行中跳动，会磨到夹绳板，加剧摩擦板的磨损。所以在做“上超”时，应调整好轨道和钢丝绳的张紧力，减少钢丝绳的跳动量。4.4 钢丝绳制动器的静态制动测试该步骤主要是检验速度监控元件和执行机构联动的可靠性。由于无齿轮和皮带传动曳引机制动器本身作为上行超保护装置执行机构，其联动的可靠性已经在安全回路试验中得到检验，不需要再进行作为上行超速装置的联动可靠性试验，其他类型的“上超”按照下列顺序进行试验。4.4.1 限速器的校验当“上超”采用限速器作速度监控元件时，断开主电源开关，将限速器绳脱离开限速器轮。用可调速专用的驱动装置使限速器轮逐渐加速，同时用电梯测速仪（ EC-900）测量限速轮的线速度。当限速器的速度达到“上超”的限值时，限速器动作，夹块（或拉绳）动作即切断开关。此时电梯测速仪自动记录限速器开关和夹钳动作的速度值（重复测量三次）。限速器动作，夹绳器应能动作，抱住（或闸住）钢丝绳，然后观察夹持情况，同时人为松开制动器，并用盘车手轮施加一定的力扳动轿厢上行。若执行机构不能被触发动作，则说明速度监控元件和执行机构的连接存在问题，则重新调整拉线部件中钢丝绳的拉紧状态，直至达到限速器可靠的触发夹绳器为止。4.4.2 其它速度监控元件的校验当“上超”不采用限速器作速度监控元件时，先查阅其型式试验报告副本和电气原理图，检查制动器上是否装设了验证制动器动作状态的电气安全开关，应查实其轿厢“上超”的速度监控元件的信号取自哪个环节。其次在条件允许的情况下，可人为将轿厢上行速度设定至高于“上超”动作速度的值，电梯以该调整的速度上行，用电梯测速仪测量出“上超”动作时曳引钢丝绳的线速度，即为该“上超”的动作速度。此检验方法主要用于制动器式和以电磁触发的夹绳器式“上超”动作速度的检验。4.5 模拟轿厢上行超速状态进行功能测试模拟轿厢上行超速状态的功能测试，目前主要有两种不同意见，一种是用“检修速度”，是基于避免对电梯系统产生冲击损坏，尤其是对钢丝绳的损伤，由于检修速度比额定速度低（尤其是高速电梯），并且限速器的触发必须靠人为触发，所以用此方法试验不能真实反映“上超”的可靠性。 另一种是模拟轿厢上行超速最严重的真实状况。若从检验效果看，用此试验法来检验轿厢“上超”能否起到保护作用效果最好。进行模拟轿厢“上超”状态功能测试时，应组织好检验人员之间的配合，检验时需配三个人，一人用转速表测定轿厢速度，一人操纵制动器松闸扳手，一人监护。在测试过程中，实时进行速度监控是非常重要。根据S=（Vt2-V02）/2a运动方程式，从电梯上行失控开始至“上超”动作开始的溜梯距离S与电梯失控时初时速度V0,加速度a有关，若采用零速开始进行向上溜梯试验，要达到“上超”动作速度Vt（Vt=115%Ve），其溜梯距离就比较长，对于低层电梯来说，“上超”试验时就有冲顶的可能，如果把电梯额定速度Ve 作为失控时初速度，其溜梯距离就很短，一般不超过二层楼层的距离，所以本检验方法是在电梯运行速度接近其额定速度时，让电梯失控，从而获得电梯失控时初速度。其检验过程应按如下程序进行。将空载轿厢置于最底层，将电梯呼至最高层，操作电梯正常上行，此时曳引机抱闸松开，电梯向上运行，同时人为扳动曳引机抱闸手柄并保持住，使曳引机抱闸处于强制打开状态，当电梯运行速度接近其额定速度时，测速员发出信号，监护员切断电梯