永磁同步曳引机驱动电梯上行超速保护装置探讨

王 霞

（甘肃省张掖市特种设备检验所，甘肃张掖 734000）

0 引言

在永磁同步形式电梯的应用过程中，因为其曳引机具有转矩大、转速低的特点，以及体积很小、噪声很低、运行十分平稳，维护次数少等优势，现在在电梯工程中得到广泛应用。但是在电梯轿厢的上行过程中，却并不能通过自身的制动器来达到合理的超速保护效果，这就需要对其超速保护装置进行深入研究。基于此，本文对几种保护装置进行分析研究。

1 电梯上行过程中出现超速情况的原因

根据相关文献资料以及实践经验可知，在曳引机形式的电梯轿厢上行过程中，出现超速情况是因为电梯对侧重量大于轿厢侧重量。这样，无论是传动系统失效、曳引系统失效、控制系统失效还是制动系统失效，都会导致电梯轿厢在上行过程中出现超速现象[1]。导致电梯上行超速问题的具体原因主要有5 个。

（1）电梯曳引机主轴部位或其他机械部件出现断裂、损坏等，导致传动系统丧失了原有的功能。

（2）曳引条件遭到破坏，导致曳引轮槽内出现钢丝绳打滑情况，进而导致曳引能力严重下降或丧失。

（3）制动弹簧出现了松弛现象，或者是在制动闸瓦与制动轮之间的摩擦作用下出现了过热情况，这将会大幅降低其制动能力。

（4）制动器被卡死、制动器臂以及轴销等部件出现断裂等情况，将影响制动器的正常闭合。

（5）电气控制系统或电气驱动系统出现故障。

2 装置的设置要求分析

根据相关规定与电梯的实际运行需求，在设置其上行超速保护装置时，应该重视以下3 个问题。

（1）应设置减速元件以及监控元件，以检测电梯轿厢上行过程中的超速情况，并将其速度额定值的115%设计为速度上线，超出这一限制时该装置应该立即对电梯轿厢进行制停操作，或者将其速度至少降低到对重缓冲器允许范围之内。

（2）在电梯没有速度控制部件、停车部件以及减速部件等的参与作用下，通过该装置可以将电梯轿厢的上行速度控制在合理范围内。同时，无论该装置是否有其他的一些用途，在其动作过程中都应该可以通过和轿厢之间进行连接的一些机械装置来协助实现制动效果[2]。

（3）通过该装置对空载轿厢进行制停操作过程中，应该将减速度控制在1g 以内。

3 4 种保护装置的具体应用

3.1 上行安全钳的应用

在电梯的上行过程中，无论是曳引系统、传动系统、控制系统还是制动系统，其中的任一环节出现了失效问题，电梯就会出现上行超速现象，而电梯轿厢限速器也将会随之发生动作。具体动作中，限速器绳会将电梯轿厢向上运行的安全钳往下拉、使上行安全钳发生动作，并将电梯轿厢的轨道夹紧。这样，电梯轿厢向上运行的速度就会下降或达到制停效果，起到超速保护作用。

3.2 对重安全钳的应用

电梯向上运行过程中，如果曳引系统、传动系统、控制系统或制动系统发生故障，导致电梯出现上行超速情况，对重限速器将会随之动作。具体动作：对重限速器绳会拉动对重安全钳，对重安全钳将夹紧对重轨道，进而为对重下行起到有效的限值作用，使其速度减慢或是达到制停效果[3]。这样，电梯轿厢向上行进的速度也会随之减慢或达到制停效果，起到良好的超速保护作用。

3.3 制绳器的应用

如果曳引系统、传动系统、控制系统或制动系统中的一个或几个出现故障，进而导致电梯轿厢上行过程中出现超速情况，在电梯轿厢限速器中控制电梯向上行进的机械开关或电动开关就会随之发生动作，进而触发制绳器的动作，对电梯轿厢的向上运行提供有效的制动作用，使其减速或制停，有效避免电梯轿厢上行的超速现象。

3.4 制动器的应用

在曳引机驱动形式的电梯上行过程中，如果将制动器用作其超速运行情况下的保护装置，在由于曳引系统、传动系统、控制系统或制动系统出现故障，导致电梯轿厢对侧重量超过轿厢重量、进而使电梯出现超速上行情况时，可以采用以下保护措施。

（1）如果电梯曳引机主轴或其他机械部件出现损坏、断裂等情况，导致电梯传动系统丧失了原有的传动功能时，保护装置将会以限速器中的对于电梯上行速度进行控制的电气开关作为一个监控元件，以实现对电梯向上运行速度的实时监控，在确定电梯向上行进速度超度的情况下，可以将没有齿轮的永磁同步曳引机制动器用作对电梯上行速度进行减速的元件，并让制动器在曳引轮上直接产生制动作用[4]。在这个制动的作用下，电梯曳引机的轴承、主轴等各个机械部件即使损坏也不会影响其抱闸制停效果。因此，在电梯曳引机轴承、主轴等的这些机械部件因损坏、断裂等情况而导致传动系统失去功能的情况下，可以借助制动器来进行电梯制停操作，为超速上行的电梯提供安全保障。

（2）如果由于曳引条件遭到破坏、导致曳引轮槽内部的钢丝绳出现打滑现象，进而导致曳引能力降低或完全消失时，保护装置将会以限速器中的对于电梯上行速度进行控制的电气开关作为一个监控元件，来实时监控电梯向上运行速度，在确定电梯向上行进速度超过限制速度的情况下，制动器将会实现动作的触发，直接对曳引轮进行制停控制。但是因为轮槽内部的曳引钢筋依旧存在打滑情况，所以即使是曳引轮实现了制停，轮槽也不能将曳引钢筋卡死，电梯轿厢将会继续向上运行，制动器也不能对电梯轿厢的超速上行起到减速或制停作用。因此，制动器并不能实现对电梯超速上行的有效保护。

（3）如果制动弹簧出现了松弛情况，或是在制动器闸瓦与制动轮之间的摩擦作用下而出现了过热现象，进而降低了电梯的制动能力；或是由于制动器被卡死，制动器臂以及轴销等出现了断裂等故障而影响到制动器的正常闭合，保护装置将会以限速器中相关电气开关作为一个监控元件，来实时监控电梯向上运行速度，在确定电梯向上行进速度超过了限制速度的情况下，可以将没有齿轮的永磁同步曳引机制动器用作对电梯上行速度进行减速的元件，并让制动器在曳引轮上直接产生制动作用。但是，因为以上各种原因导致制动器不能实现有效闭合，所以电梯的超速上行情况也得不到有效保护[5]。

（4）如果电力系统或电气驱动系统出现了故障、导致电梯上行超速时，电梯限速器中对其上行进行控制的电气开关将会立即发生动作，进而触发制动下闸。在制动下闸的作用下，电梯轿厢向上运行的速度就会下降或制停，从而为电梯的超速上行情况提供有效保护。

4 保护装置的具体应用和选择分析

由以上分析可知，在电梯向上运行过程中，导致电梯运行速度失去控制的原因有很多。在对没有齿轮形式的制动器应用进行分析时发现，在制动弹簧出现松弛情况、制动器中的闸瓦以及制动轮之间出现摩擦过热情况而导致制动能力降低或消失时，该装置并不适合用作超速上行保护装置。同时，在制动器卡死、轴销以及制动器臂等这些机械设备出现故障而影响制动器正常闭合的情况下，制动器也不能用作电梯超速上行的保护装置。也就是说，目前不带有齿轮形式的永磁同步制动器并不能在所有的电梯超速上行中起到有效的保护作用，所以它也不适合用作电梯超速上行的保护装置。

在选择保护装置的过程中，应全面考虑电梯所在的建筑、轿厢实际的装载需求、具体零部件情况等安全问题，并考虑对电梯维护、检修人员操作的便捷性以及电梯运行的经济性。根据以往的实践经验和大多数电梯的具体应用需求，以上4 种装置中对重安全钳是目前永磁同步曳引机形式的电梯上行过程中作为超速保护装置的最佳选择。此类装置用作超速保护器，不仅可以在各种原因引起的电梯上行超速情况下对电梯起到有效的减速或制停效果，保障电梯安全，避免出现安全事故，同时也可以进一步降低经济成本。

5 结束语

综上所述，在永磁同步形式电梯的运行过程中，很多原因可能会导致电梯向上运行超速的现象，给乘客的安全带来极大危险。为解决此类问题，防止电梯安全事故，在具体的应用与维护过程中应该合理选择电梯保护装置。具体的保护方案也有很多种，这就需要相关单位与技术人员综合考虑来各种保护装置的保护效果、操作的简便性以及经济性等，来确定具体的方案，这样才可以有效控制电梯内部系统故障等原因所导致的上行超速情况，在保障电梯运行安全的基础上合理降低控制成本。