一种电梯限速器动作速度试验装置的设计与实现

2020-11-27闫宾，王葵

机电工程技术 2020年10期

闫宾，王葵

（广东省特种设备检测研究院，广州 510000）

0 引言

随着我国城市化高速发展，高楼数量越来越多，电梯也成为人们出行非常重要的垂直交通工具。电梯为人们的出行带来巨大便利，如何提升电梯的安全性，确保人身和财产安全，已经成为电梯发展非常重要的问题[1-6]。

电梯限速器是电梯非常重要的安全部件，它负责监控电梯的运行速度。当电梯出现超速时，限速器上的电气安全开关首先动作，断开电梯的安全电路，电梯停止运行；如果电气动作后，电梯依然继续加速运行，限速器的机械部分发生动作，触发安全钳或者夹绳器等保护装置动作，强制制停电梯。限速器通过电气和机械动作确保电梯运行的安全，避免极端危险的电梯事故发生。

根据TSG T7007-2016《电梯型式试验规则》要求，限速器作为电梯安全保护装置，在出厂前需进行试验，其中最重要的是对其电气动作和机械动作速度进行试验，验证产品的安全、可靠性[7]。

目前，限速器试验装置的驱动部分采用驱动电机带动1个驱动轮，然后将驱动轮放置在限速器绳轮上，驱动限速器的加速。速度检测则采用霍尔元件或者将连接编码器的检测轮放置在限速器绳轮上的方式。

目前的限速器试验装置主要存在几个问题。（1）适用性不广。现有装置需将驱动轮和检测轮放置在限速器绳轮上，但某些限速器的限速器绳轮外露部分很少，驱动轮和检测轮无法放置到轮上，导致无法试验。（2）采用霍尔元件采集限速器绳轮的速度信号，误差比较大，精度不能保证。

本文开发一款电梯限速器动作速度试验装置，采用三角带将限速器绳轮、驱动轮和检测轮连接起来，避免了现有技术中因限速器绳轮外露部分很少，驱动轮和检测轮无法接触限速器绳轮的情况，有效扩大了本装置的适用范围；本装置中通过设置升降单元和第一移动平台，能够调整驱动轮和检测轮的位置，使得本装置适用于各种不同类型的限速器，而且保证三角带在试验时处于绷紧状态，模拟电梯限速器实际使用时的状态，试验结果更接近实际使用工况，有效提高试验的准确性，及时发现隐患，对促进质检事业的科技发展和保障电梯安全运行都有十分重要和积极的社会意义。

1 仪器检测原理及方案

1.1 检测原理

根据TSG T7007-2016《电梯型式试验规则》要求，对于新的参数或配置的限速器，在进行批量生产和销售前，制造单位应当提供一个样品到国家市场监管总局核准的电梯型式试验机构完成相应的试验。限速器动作速度是其中一项试验要求。

限速器是电梯设备中用于监控轿厢运行速度的机械安全装置。图1 所示为限速器结构原理图，限速器通过限速器绳和电梯轿厢一起运动。当电梯轿厢的运行速度超过额定速度一定值时，限速器的动作能够切断电气安全回路，进一步超速导致安全钳或轿厢上行超速保护装置制动元件起作用，从而起到对电梯的安全保护作用。

图1 限速器结构原理图

在实验室里面，通过电机驱动限速器绳轮旋转，开关信号检测元件检测限速器电气安全开关动作和机械动作时刻的信号，并且将信号传送给信号处理装置。速度检测装置获取限速器绳轮实时运动速度，并且将速度信号传送给信号处理装置。信号处理装置对动作信号和速度信号进行处理，得到限速器电气动作速度和机械动作速度的数值。

1.2 试验装置技术方案

1.2.1 机械结构设计

试验装置结构如图2 所示，图中限速器的安装主要通过升降和横移运动来实现。第二驱动电机通过减速箱驱动丝杠螺母机构运动，从而实现升降单元的上下运动，便于三角皮带轮安装到限速器绳轮上。转动手柄通过丝杠螺母机构分别和驱动轮、检测轮的安装平台连接。通过操作转动手柄使驱动轮、检测轮左右横移，确保限速器绳轮两边的三角带处于竖直向下状态。

限速器的固定通过给导磁板充电，导磁板产生强磁性，将限速器吸附在试验台上，避免使用夹具，提高安装效率。

图2 试验装置结构示意图和试验装置升降平台俯视图

1.2.2 硬件设计

如图3所示，检测仪器的核心采用PLC控制器，其通过工业级操作屏和操作人员进行交互。操作人员在操作屏上向PLC控制器发送控制指令。同时，PLC控制器将试验结果传输到操作屏上，便于操作人员读取。

图3 试验装置硬件设计方案

在限速器安装过程中，PLC 控制器接收操作屏上的信号，通过第二电机驱动器驱动第二电机旋转，使升降单元上下运动。在试验过程中，PLC 控制器向第一电机驱动器发送信号，驱动第一电机加速旋转，同时接收编码器上的信号，并且通过运算得到限速器的实时速度。

限速器电气安全开关动作和机械动作后，电气安全开关和磁开关相继断开，PLC 控制器将先后接收到2 个脉冲信号，记录这2个时刻限速器的速度值，并且分别作为限速器电气动作速度值和机械动作速度值传输到操作屏上。

2 测试结果

试验装置实物如图4 所示。本次试验限速器为单向限速器，额定速度为0.5 m/s，结构型式为离心甩块式，通过夹持方式产生提拉力。

首先，限速器放置到试验台上，在操作屏上控制升降平台上升到一定位置，然后将三角带分别穿过限速器绳轮、驱动轮和检测轮，并且采用接头片将三角带封闭连接。控制升降平台向下运动，同时操作转动手柄横移驱动轮和检测轮的位置，使三角带绷紧同时竖直地安装在试验装置上。

其次，将限速器的电气安全开关连接到试验装置上。同时，将磁开关对准限速器压绳拉臂的边缘。当限速器电气动作时，电气安全开关断开，试验装置获得一个开关信号。限速器机械动作时，压绳拉臂动作，磁开关断开，试验装置再次获得一个开关信号。

最后，接通导磁板电源，导磁板将限速器稳稳地吸附在试验台上。在操作板上设置限速器的旋转方向以及其它相关参数，试验装置开始进行试验。

试验结果如表1和表2所示。从表中可以看出，下行电气动作速度平均数的最大偏离值不超过0.037 4 m/s，下行机械动作速度平均数的最大偏离值不超过0.021 2 m/s，上行电气动作速度平均数的最大偏离值不超过0.053 2 m/s。

表1 下行动作速度 m/s

表2 上行动作速度 m/s

造成速度偏离的主要原因有两个方面。（1）该台限速器动作主要通过离心甩块来动作电气安全开关和压绳拉臂，离心甩块只有两个，当离心甩块达到动作状态时，可能并没有到达限速器电气或者机械动作的位置，限速器动作速度出现偏差。（2）试验装置本身存在的误差；限速器安装过松，三角带出现打滑。编码器采集的数据存在误差，导致限速器试验速度采集出现偏差。