浅析自动扶梯超速与非操纵逆转保护装置检测的几种方法

刘登科 罗伟立（广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002）

浅析自动扶梯超速与非操纵逆转保护装置检测的几种方法

刘登科 罗伟立
（广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002）

文章针对自动扶梯的超速与非操纵逆转保护功能的检测，介绍了“人为动作开关法”、“人为切除信号法”、“盘车法”、“电动机反接法”、“串接空气开关法”、“工况模拟法”等几种方法的原理、应用范围、优缺点，并从通用性、功能、准确性和定量性方面进行了比较，最后总结出“工况模拟法”具有通用、准确、可靠、可定量检测的特点。

自动扶梯 超速保护 非操纵逆转保护

自动扶梯和人行道（以下统称自动扶梯）的超速和非操纵逆转保护装置是自动扶梯运行中出现危险时的最后一道安全防线。在发生扶梯超速或意外逆转时，一旦保护装置失效，会造成很严重的后果。国内外都曾经出现过类似事故，其中2010年深圳地铁自动扶梯逆转事故和2011年北京地铁扶梯逆转事故给我们带来的深刻教训。我国GB 16899-2011《自动扶梯与自动人行道制造与安装安全规范》中已对超速和非操纵逆转保护装置明确提出了要符合可编程电子安全相关系统（PESSRAE）的要求，但在用的很多自动扶梯的超速和非操纵逆转保护装置与现有标准要求不符，且存在一定的设计缺陷，因此需要在日常维护保养和定期检验中对自动扶梯的超速和非操纵逆转保护装置进行准确检测和验证，才能保证扶梯的安全运行。

然而，对自动扶梯超速和非操纵逆转保护功能的检测一直以来都是行业的棘手问题，没有通用的检测方法，检验人员在检验时针对不同的自动扶梯往往要采用不同的检验方法，对相同型号的扶梯，不同的检验人员也往往会采用不同的方法。一方面，检验方法的不通用给现场检验人员造成很大不便。有些检验方法在某些方面尚存局限和漏洞，会给自动扶梯留下安全隐患。因此，只有正确理解各种检测方法的原理、适用范围、优缺点，才能选择出最优检测方法，得出正确检验结论。目前几种常用的检测方法原理及优缺点如下。

1 人为动作开关法

人为动作电气开关，用钥匙开自动扶梯，观察扶梯是否能运行。这种检测方法的优点是简单快捷，缺点是适用范围窄，仅仅适合于采用机械原理设计的超速或者逆转保护装置的检验，不适用测速原理设计的保护装置；其次是该方法只能实现定性检测，不能定量检测。机械式超速保护装置原理（如图1所示）与垂直电梯的限速器类似，凭借自动扶梯超速时，甩块在离心力的作用下撞击电气开关，从而实现电气保护功能。

图1 机械式超速保护装置示意图

通常在检验时，人为的动作电气开关后，用钥匙开启扶梯，扶梯不能启动，就认为扶梯的超速保护功能合格了。这种方法的局限性是只能验证电气开关的好坏，以及电气开关是否能断开安全回路，并不能验证扶梯在速度到达名义速度1.2倍前，该速度限制装置能否切断扶梯的电源。有这样的可能，超速保护装置的电气开关是完好的，但是由于开关调整不当或超速保护动作整定值校调不当导致扶梯超速时，保护装置不动作。笔者遇到过类似情况，如超速保护装置的电气开关功能完好，但是超速保护装置的甩块被油污卡死，不能触发开关动作。

图2所示的是比较常见的一种机械式逆转保护装置。

图2 机械式逆转保护装置示意图

由一个带凹槽的滚轮和一个电气开关组成，扶梯运行时，滚轮被大链轮轴带动旋转，而电气开关的连杆被压向一边，电气开关导通，扶梯反向运行时，电气开关连杆被压在另一边，也是导通的。但是扶梯要从一个运行方向过渡到另外一个运行方向，必定会经历连杆完全嵌入滚轮凹槽的时刻，该时刻，开关是不导通的，因此，可以实现逆转保护。 这种机械式逆转保护装置对安装工艺有要求，如果电气开关安装位置不好，或者是电气开关的连杆有问题，都会导致失效。原因是，如果电气开关安装位置不好，导致扶梯发生运行方向改变时，电气开关不会完全陷入凹槽，从而，使得扶梯从上行到逆转下行整个过程中，电气开关一直都是导通的，逆转保护装置失效。因此，采用这种检验方法的缺点是只能验证电气开关是否有效，不能发现由于安装工艺造成的保护装置失效。

2 人为切除信号法

人为切除信号法，这种方法的优点是简单快捷，缺点是该方法只能针对利用传感器测速原理设计的超速和逆转保护装置进行大概的验证检测，不适用于机械式保护装置；其次该方法也不能对超速保护装置进行定量检测。

图3 扶梯速度监控装置示意图

如图3所示是一种比较常见的自动扶梯速度监控装置，电机的输出轴上有驱动齿轮，齿轮上安装2颗螺钉，螺钉旁边安装一个接近传感器，当电机运行，齿轮旋转，螺钉会周期性的接近传感器，当螺钉接近传感器，传感器会输出信号，电机轴转一圈，传感器产生2个脉冲，电机转的越快，扶梯运行的越快，传感器产生的脉冲频率就越高，因此能起到监控自动扶梯速度的作用，当自动扶梯检测到超速或欠速时，安全开关动作，从而达到超速保护和逆转保护的功能。但对这种结构采用人为切除方法检验时，往往有误判的可能。如图4所示，自动扶梯正常运行时控制系统收到传感器信号如图4（a）所示；扶梯超速时，传感器发出的信号频率会升高，如图4（b）所示；扶梯停止时，传感器不会产生信号，如图4（c）所示；扶梯将要逆转时（速度会降低，信号频率会降低），传感器信号如图4（d）所示。

图4 扶梯各个工况下PLC接收到的信号

如果检验人员现场采用人为切除信号法进行检测，现场检验时把传感器信号线切除后，发现扶梯报警并自动停止运行，这时检验人员通常会认为扶梯的超速和非操纵逆转保护功能有效。其实很明显，这样的检测是存在很大漏洞的。一台正常运行的扶梯，被人为切除信号线后PLC或者控制系统收到的信号如图4 （b）所示，扶梯控制系统自然会认为当前速度为零，这时即使扶梯会发生保护，停止运行，但也不能证明扶梯会在超速时或者逆转时会发生保护，因为扶梯发生超速或逆转时控制系统接收到的信号完全不同于切除信号线后情况（见图4（c）和图4（d）与图4（b）之间的区别），因此它们之间不存在必然的关系。采用速度监控原理的超速和非操纵逆转保护装置其功能有效性与控制系统的软件设计、阈值设置、传感器的抗干扰能力等诸多因素有关，这些隐患导致的保护装置失效是采用切除信号法不能检测出来的。笔者在实际检验中发现有些扶梯的PLC中没有超速保护功能，或者PLC中逆转保护功能程序设计不当，采用人为切除信号法却发现不了。

3 盘车法

很多检验人员采用反向盘车法来验证扶梯逆转保护装置的有效性，优点是比较直观，缺点是操作麻烦，有些扶梯没有盘车装置或空间，而且只适用于机械式逆转保护装置和部分具有方向判别的传感器式保护装置。其次还容易引起误判，把电机电源线拆除后，用钥匙开扶梯，扶梯电气系统很可能因为检测到电机开路而启动保护（尤其有变频器驱动的扶梯，变频器能检测到输出开路），这并非是扶梯的逆转保护功能起作用，而检验员很容易被这样现象“欺骗”，误认为开梯后扶梯的电气保护就是逆转保护起作用了。

4 电动机反接法

如图5所示，把电动机与控制柜的接线U、V、W顺序任意调换一下，这样只要往上开启扶梯，扶梯就会往下运行，模拟了扶梯逆转，如果扶梯电气系统能保护，则认为该扶梯逆转保护功能有效。反之，则认为扶梯逆转保护失效。电机反接法的优点是比较直观，缺点是对于那些采用欠速保护来实现逆转保护功能的扶梯（目前大部分传感器式保护装置都是这样设计的），这种方法容易导致误判。分析原因，把电机线反接后，一开启扶梯，扶梯就反方向以正常速度运行（扶梯逆转），但是这种逆转没有经过一个降速过程（一台扶梯真正发生意外逆转时，必然会经历一个降速—停止—反向加速运行这么一个过程），扶梯自然不会自动保护，因此检验人员就会误认为该扶梯逆转保护功能不合格。事实上该扶梯的逆转保护不是失效，而是使用的检测方法不正确而已。

图5 电动机反接法原理图

5 串接空气开关法

如图6所示，现场检验时把空气开关串接在电机和控制柜之间，启动扶梯向上运行，待扶梯进入正常速度后，切断空气开关，扶梯会失去动力，减速直至停止，期间观察扶梯控制系统，如果会自动保护，切断扶梯动力电源，则认为逆转保护功能有效。该检测方法的优点是直观，缺点是只模拟了扶梯的意外减速过程，但并不能模拟扶梯反向运行，当被检测扶梯的逆转保护装置采用欠速保护设计时，采用该方法检测是可以的，如果被检测的扶梯逆转保护装置采用了机械式原理或者采用信号相位判断原理（如旋转编码器）设计时，则不能用该方法检测，否则会因此检验误判。因为采用机械式原理或者信号相位判断原理设计的保护装置，要到扶梯真正逆转以后才能动作，而串接空气开关法只能模拟扶梯意外降速，并不能使得扶梯真正发生逆转反向运行，故不能触发保护装置动作，造成检验结果误判。如果该类扶梯采用电动机反接法检测，会得出截然不同的检验结论。

图6 串接空气开关法原理示意图

6 工况模拟法

工况模拟法是最近两年兴起的一种创新性检测方法，是由广东特检珠海检测院发明，并制定了地方标准DB44/T 1137-2013《自动扶梯和自动人行道的超速与非操纵逆转保护功能试验方法》，其原理如图7所示，是在控制柜与电机之间串接一个智能仪器，用钥匙正常启动扶梯，待扶梯进入正常速度后，操作仪器，使得扶梯出现意外超速或者意外逆转的工况，观察扶梯在相应工况下是否会自动保护，切断动力电源，并通过测试传感器把超速保护装置或逆转保护装置动作时的扶梯运行速度记录下来，达到定量检测的目的。该检测方法具有以下几个优点，一是通用性强，检测方法与保护装置的设计原理无关，无论是机械式、传感器式都可以应用；第二，该方法完全从标准GB 16899-2011要求出发，令扶梯进入超速1.2倍或者减速直至发生逆转的运行工况，验证扶梯相应的保护装置是否会动作，因此检测结果十分准确可靠，能直观和真实反映出保护装置的动作细节；第三，该方法依靠测速传感器和智能仪器的捕获功能，能定量检测保护装置的动作速度；第四，借助该方法及仪器，能够对发生事故的扶梯进行事故重演，进行事故鉴定。

图7 工况模拟法原理示意图

7 结束语

上文分别介绍了6种针对自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置的检测方法，现用表格将其归纳和比较其各自优缺点，见表1。

表1 自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置的检测方法

从以上分析可以比较出，工况模拟法是几种检测方法中通用性最好，准确可靠性最高，唯一能进行定量检测的方法， 相信该检测方法将会凭借其通用性、准确性、定量性的特点迅速普及。

1 梁敏健，林晓明.一种用于自动扶梯超速和非操纵逆转保护功能检测的仪器[J].中国电梯，2012，23（23）：51～57.

2 梁敏健，林晓明.针对常用几种检测扶梯超速、逆转保护功能方法缺点和误判现象的剖析[J].环球市场信息导报，2012，453：50～51.

3 梁敏健，林晓明.基于速度检测原理的扶梯超速和逆转保护装置失效原因探讨[J].环球市场信息导报，2012，453：50.

4 罗朝均，张东平.自动扶梯（人行道）非操纵逆转保护功能工作原理及检测方法综述 [J].电梯工业，2004，4.

Analysis of Inspection Methods for the Protector of Overspeed and Unintentional Reversal of Escalator

Liu dengke Luo weili
(GUANGDONG PROVINCE SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION INSTITUTE · BRANCH OF ZHUHAI ZHUHAI 519002)

To detect the function of protector of overspeed and Unintentional Reversal of Escalator, this paper introduces several inspection methods on principle, application range, advantages and disadvantages, and compares them with each other in terms of versatility, function, accuracy and quantification. Finally, it is summarized that the hazardous case simulation inspection method has strong versatility, high accuracy and quantitative test.

escalator; overspeed protection; protection against risk of unintentional reversal of travel direction

X924.2

B

1673－257X(2014)07－42－04

刘登科（1983～),男，电气工程师，从事机电类特种设备检验检测。

2014－01－24）