电梯上行超速保护实现方式及检验方法探讨

2015-04-01李钢

机电信息 2015年6期

李钢

（北京市朝阳区特种设备检测所，北京100122）

0 引言

曳引驱动电梯依靠曳引电动机，通过曳引钢丝绳一端连接轿厢，另一端连接对重装置，利用二者重力，使曳引钢丝绳紧压在曳引轮上，利用曳引钢丝绳与曳引轮轮槽之间的摩擦力带动轿厢沿导轨上下运行。因此如果对重装置的重量大于轿厢侧重量，传动机构、曳引系统和制动系统的任何一个环节失效都可能导致电梯上行超速，严重时将导致轿厢冲顶。因此，为了防止电梯上行超速从而发生冲顶事故，GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》规定，曳引驱动电梯必须装设轿厢上行超速保护装置［1］。

1 上行超速事故发生的原因

曳引驱动电梯中的对重装置是提供曳引力的关键部件之一，对重装置的重量与轿厢重量之间存在如下关系：

式中，G为对重装置的重量；P为轿厢的重量；K为平衡系数，通常取0.4～0.5；Q为电梯的额定载重量。

由式（1）可知，对重装置的重量比轿厢大，因此在轿厢空载时，如果制动系统或传动机构失效，就有可能造成轿厢冲顶。

轿厢冲顶通常是电梯超速运行所导致，通过对电梯事故的分析研究可以发现，其原因大致包括以下2种：（1）电磁制动器衔铁卡阻或只设有一套机械制动部件，造成制动器失效或制动力不足；（2）曳引轮与制动器中间环节出现故障，多见于有齿曳引机的齿轮、轴、键、销等发生折断，造成曳引轮与制动器脱开。

电梯一旦发生超速冲顶事故，将会对乘客的头部造成严重伤害，轿厢本身也会遭受严重损坏，因此曳引驱动电梯必须设置上行超速保护。

2 上行超速保护装置的要求

电梯上行超速保护装置通常由两部分组成，一是电梯运行速度监控装置，其能同步检测出电梯轿厢的运行速度［2］，通常采用限速器来实现；二是减速执行装置，其在超速信息触发下应能使轿厢可靠制停，或至少使电梯运行速度降低到对重缓冲器设计范围内。当速度监控装置检测到速度达到设定值时，上行超速保护装置先碰撞一个超速安全保护开关，实施电气保护；如果轿厢的运行速度仍继续上升，则强制上行超速保护装置执行机械保护。

上行超速保护装置的速度监控元件动作整定值分为上下限，下限值为电梯额定运行速度的115%，上限值略大于限速器所允许的速度，但不超过10%。

上行超速保护装置应是独立的，在制停轿厢或使轿厢减速时，应完全依自身制动能力完成，不应依赖于速度控制系统（如强迫减速开关）、减速或停止装置（如驱动主机制动器）。但如这些部件存在冗余，则可利用这些部件帮助上行超速保护装置制停或减速轿厢。协助上行超速保护装置动作的部件可以是与轿厢连接的机械装置，且此装置不必是专为轿厢上行超速保护而设置。比如，当上行超速保护装置采用在轿厢上设置能在上、下两个方向同时起作用的安全钳这一形式时，触发下行动作的安全钳与触发上行动作的安全钳可是同一套拉杆系统。

上行超速保护装置动作时，应有一个电气安全装置（一般采用安全开关）来验证其状态，电气安全装置动作后，应能防止电梯驱动主机启动或使其立即停止转动。此外，该装置必须直接验证轿厢上行超速保护状态，而不能使用速度监控部件上的电气安全装置代替。

上行超速保护装置动作必然是电梯系统出现故障（很可能是重大故障）所导致，此时，应由专门人员进行检查，确认排除故障后方可释放上行超速保护装置，使电梯恢复正常运行。释放该装置时不需要接近轿厢或对重，释放后，该装置应处于正常状态。所谓正常状态是指当轿厢上行超速时其能够正确响应速度监控元件的信号而动作，并将轿厢制停或减速到安全状态。上行超速保护装置动作以后一旦被释放，其应能立即投入工作状态。

如果上行超速保护装置需要外部能量来制停或减速轿厢，那么在失去外部能量的情况下，装置应处于动作状态。也就是说，外部能量的作用只能是保持上行超速保护装置处于释放状态，而不能作为上行超速保护装置动作时提供制动力的来源。

3 电梯上行超速保护的实现方式

GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》规定：上行超速保护装置可以作用于轿厢、对重、钢丝绳系统和曳引轮。上行超速保护装置之所以可以作用于钢丝绳，是因为轿厢发生上行超速一定不可能是钢丝绳断裂所造成，所以作用在钢丝绳上是有效的。按照规范要求，根据上行超速保护装置作用的位置，可以把电梯上行超速保护的实现方式分为以下4种：

（1）限速器—上行安全钳（导轨制动器）：上行安全钳和导轨制动器都是制动在轿厢导轨上的上行超速保护装置的减速元件，上行安全钳配用双向机械动作限速器，导轨制动器配用单向机械动作双电气触点限速器。

（2）限速器—钢丝绳制动器：钢丝绳制动器也称夹绳器，通过夹紧曳引钢丝绳或补偿钢丝绳达到上行超速保护的目的。按照钢丝绳制动器触发方式的不同，常见的有机械触发式钢丝绳制动器（配用双向机械动作限速器）、电气触发式钢丝绳制动器（配用单向机械动作双电气触点限速器）等。

（3）限速器—对重安全钳：若使用对重安全钳作为上行超速保护装置的减速元件，则配用单向机械动作限速器即可，此时必须采用渐进式安全钳。

（4）限速器—曳引轮制动器：曳引轮制动器是指直接作用在曳引轮或最靠近曳引轮的曳引轮轴上的制动器，常见的有同步无齿轮曳引机制动器、皮带传动曳引轮制动器等。

4 上行超速保护装置的检验方法

文献［3］及1号修改单对上行超速保护装置的规定如下：装置上应设有铭牌，标明制造单位名称、型号、规格参数和型式试验机构标识，铭牌和型式试验合格证内容应当相符；电梯整机制造单位应在控制屏或紧急操作屏上标注上行超速保护装置的动作试验方法。

上行超速保护装置作为防止轿厢由于上行超速而发生冲顶事故的重要部件，其动作是否可靠关系到轿厢内乘客的人身安全。但由于上行超速保护装置可以作用在不同的位置，因此不同的上行超速保护装置可能有不同的试验方法，这也是《电梯监督检验与定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》明确规定的。永磁同步电梯上行超速保护装置试验方法如图1所示。