电梯上行超速保护装置典型功能故障分析及处理

王森强

（福建省特种设备检验研究院漳州分院，福建 漳州 363000）

0 引言

上行超速保护装置是电梯最重要的安全部件之一，完成电梯异常上行超速时对电梯的保护，避免出现冲顶事故的发生。GB7588－2003《电梯制造与安装安全规范》［1］9.10条明确规定：曳引驱动电梯应装设符合条件的轿厢上行超速保护装置，该装置可独立完成保护功能，当检测出上行轿厢的速度失控时，应能够使轿厢制停，或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。9.10.5条同时规定：该装置动作时，应当使一个电气安全装置动作。上行超速保护装置失效的形式有很多，包括异步机中关键传动系统部件断裂、曳引能力异常、制动器故障等［2－3］。一旦发生异常超速冲顶事故，较大可能发生电梯严重变形损坏，甚至人员伤亡的情况。因此对上行超速保护装置功能的有效性检验尤为重要。在电梯安装阶段，应严格把关上行超速保护装置的型式试验相关证书文件是否符合要求，并根据型式试验规则进行充分地运行实验［4－5］。定期检验时，同样对电梯上行超速保护功能进行试验，多维度检验上行超速保护功能的有效性。现有常见上行超速保护装置出现故障，多与电梯维护保养人员的日常维护疏漏不重视有较大关系［6－7］。发现功能故障问题，应立即进行停梯维护处理，避免出现安全事故。

查阅国内对上行超速保护装置的相关文献，均不同程度地对上行超速保护装置的动作过程、检验方法、失效形式进行了探究［8－11］，但不同于本文遇到的动作故障情况，国外相关研究中也未发现类似状况。本文通过对检验中发现的上行超速保护装置典型故障情况作深入地分析，为检验检测人员在对上行超速保护装置的实际检验工作提供新思路，避免同类情况再次发生。

1 上行超速保护装置分类

根据对上行超速保护装置的功能分析，上行超速保护装置主要为实现轿厢上行超速时的制停或降速保护。结合电梯的整体结构和各部件的位置情况可知，该装置可直接作用于轿厢，如图1所示的双向限速器－双向安全钳；也可以作用于钢丝绳系统，如图1所示的钢丝绳制动器（又称夹绳器）；也可与图1的冗余式曳引轮制动器并用等等。不同类型的超速保护装置主要使用的电梯类型有所区别，目前最常见的是曳引轮制动器兼作上行超速保护功能，主要用于永磁同步的乘客电梯［8］；其次是钢丝绳制动器，主要用于客货两用的吨位较大的电梯；其他类型的上行超速保护装置使用相对较少，少数年限较早的电梯，如富士达使用双向安全钳作为上行超速保护装置。

图1 不同类型的上行超速保护装置

上行超速保护装置分类如下。

（1）曳引轮制动器兼作上行超速保护装置的情况，作用部位在主机的曳引轮处，要求曳引轮制动器要有冗余性设计，即有两套能够独立完成制动工作的制动装置，当其中一套出现故障时，另外一套能够独立完成制动的功能而不出现事故。

（2）双向安全钳作制停部件时，作用部位是在轿厢处，当出现上行超速失控时，由限速器动作拉动安全钳的绳端，实现安全钳的动作制停。

（3）钢丝绳制动器作为制停部件时，作用部位是主机曳引钢丝绳，当上行超速失控时，通过限速器拉动钢丝绳制动器的绳端实现夹绳动作制停。

2 上行超速保护装置典型功能故障原因分析

在一次电梯定期检验过程中，检验员依据检规对轿厢上行超速保护装置的要求，对某台设备的上行超速保护装置，即钢丝绳制动器（简称“夹绳器”）进行现场检验。图2所示为限速器－夹绳器的动作视图，为检验员对现场情况的部分情景还原。在维保人员准备试验之前，检验员首先对夹绳器的设计动作过程进行观察确认。根据图2所示的配置情况可知，夹绳器的设计动作是通过限速器的动作带动联动钢丝绳，从而实现限速器－夹绳器的联动，达到上超保护的目的。

图2 限速器－夹绳器动作视图

当限速器上行动作时，棘爪通过棘轮拉动夹持机构动作，限速器和夹绳器的联动钢丝绳从限速器端开始放松，顺着联动钢丝绳到夹绳器端，发现到夹绳器端时，联动钢丝绳同样会处于松弛状态，因此检验员对限速器－夹绳器之间的联动提出质疑，认为当限速器上行动作时，夹绳器是无法动作的。带着质疑，检验员要求维保人员开始试验，试验结果和检验员的判断一致。鉴于上行超速保护装置对电梯使用安全的重要性，检验员立即在现场和维保人员对夹绳器不能正常动作的原因进行排查分析。

（1）按照现场限速器－夹绳器联动的设计动作方式，当限速器处于正常状态时，联动钢丝绳处于张紧状态，限速器上行动作后，联动钢丝绳放松，夹绳器理应在自身弹簧力的作用下动作，而显然夹绳器在自身锁钩的作用下处于自锁状态而无法动作。

（2）为进一步确认该类型夹绳器的动作过程，检验员要求维保人员将联动钢丝绳松开后，利用活动扳手模拟夹绳器的动作。参照图3所示的局部放大图中对夹绳器复位的动作说明可知夹绳器的动作方向，由于正常状态下，夹绳器在锁钩的作用下处于锁定状态，利用活动扳手先向夹绳器的复位方向使锁钩处于放松状态，将锁钩拨离锁定位置，然后慢慢向夹绳器的动作方向放松活动扳手，这时发现夹绳器在自身弹簧的作用下慢慢动作，直到活动扳手彻底松开，夹绳器同步动作完成，也基本可以排除因生锈卡阻等不能动作的原因。

图3 夹绳器动作视图

（3）根据（2）中对夹绳器动作的模拟，能够确认夹绳器的动作是在锁钩脱离锁定位置后再在自身弹簧力的作用下完成的，那么锁钩的正确动作方向应朝着夹绳器内部（图2），本台电梯仅通过限速器上行动作放松联动钢丝绳的方式，无法有效地达到这个目的。

3 上行超速保护装置功能故障处理

鉴于上行超速保护装置的重要性和关键性，发现不能动作或动作不可靠等异常情况，检验人员、维护保养人员、使用单位主体均应高度重视，参考如下步骤完成对异常情况的处理：

（1）夹绳器不能有效动作，应立即做停梯处理，并在电梯生产厂家和维保人员的配合下查明原因；

（2）如果是在电梯的使用过程中，维保人员对限速器或夹绳器的维修不慎改变了限速器－夹绳器的联动机构，应立即在厂家的配合下完成对原有正确动作结构的恢复；

（3）如果联动机构确为初始安装状态未变（可能性较大，同一批5台电梯均出现相同的问题），应追溯厂家和安装单位是否确定严格按照型式试验机构出具的型式试验报告中所对应的机构形式进行安装，并同步查找型式试验机构出具的型式试验合格报告进行对比；

（4）在最终确定出现问题的环节后，有针对性地对该问题进行处理，如确定维修或更换。

4 结束语

上行超速保护装置是保证电梯安全运行的重要部件，形式有多种，较为常见的为曳引轮制动器（兼上超功能）、钢丝绳制动器、双向安全钳3种。检规中将对上行超速保护装置的检验归为C类项，曳引轮制动器的上超功能试验较复杂、钢丝绳制动器多数动作后较难恢复，检验员在对此项目检验时通常选择对维保公司的自检结果进行确认，现场实际试验的较少。鉴于本文发现的问题，检验员应在日后的检验工作中注意以下问题：

（1）实施安装监督检验的电梯，应尽可能在现场对上行超速保护进行验证，尤其是钢丝绳制动器和双向安全钳作为最终的执行机构；

（2）在定期检验中，考虑到目前人机比较高，为提高检验效率，部分可以选择对电梯维保单位的自检结果进行确认，但对于钢丝绳制动器的动作过程应通过现场的观察，确认理论上动作的可行性；

（3）对部分使用年限较久的电梯，应尽量对钢丝绳制动器进行试验，并要求维保人员定期通过试验确保钢丝绳制动器的动作可靠性。