浅谈预防施工升降机制动失效事故的措施

2022-12-31袁斌

浙江建筑 2022年6期

施工升降机是建筑施工现场载人载物的垂直运输设备，升降机运行时需频繁在各楼层停层，如停层时突发制动失效，极易造成群死群伤的惨烈后果。由于升降机大都采用了盘式制动器，许多作业人员对其工作原理和性能特点尚未熟悉掌握，各类原因引发的制动失效造成吊笼滑落坠落事故仍时有发生。笔者参加过多起事故的原因分析，认为广大从业人员需要熟知盘式制动器的特性，提高针对性的日常维保水平，精准防控，以便制动失效时正确应对，才能预防事故的发生。

1 引发制动失效的原因

1.1 三起制动失效事故案例

1）案例一：某无对重升降机共配有3个传动单元，每个单元配一套制动器，其中两个制动器由于制动盘严重磨损破裂缺失。吊笼内载有12人，当下行至22层停层时，制动失败导致吊笼下滑。该机的齿条与齿轮啮合位置与常见机型相反，但防坠器转向配置错误。吊笼下滑过程中防坠器动作但未制动，当铜螺母顶紧防坠器后盖时，吊笼瞬时减速，因后盖为铝质材料受力过大碎裂（图1），吊笼又继续下滑造成12人重伤。

图1 防坠器后盖顶碎各企业制停失败

2）案例二：某无对重升降机配有2个传动单元，吊笼内载有2人，当吊笼下行至23层停层时，因一套制动器内直径约为70 mm压板脱落（图2），卡位于制动盘上，造成制动器无法闭合产生制动力，吊笼下滑后防坠器正常动作制停，但动作时的瞬时冲击引起齿条靠轮外圈碎裂，齿轮齿条脱离正常啮合位置，吊笼坠地，造成2人死亡。

图2 制动器内压板脱落卡位

3）案例三：某工程已近竣工，升降机待拆仅偶尔间隙使用。升降机为有对重的2个传动单元，因对重钢丝绳跳槽卡绳故已拆除对重。由于制动器防护罩未安装，一套制动器受环境影响，卡位无法闭合失去制动能力，致使整机制动能力不足（图3），防坠器频繁动作。事故发生前防坠器又发生动作，维修人员误以为防坠器故障，在空中拆换防坠器，当防坠器被拆除时，吊笼下坠造成3人死亡。

图3 制动器受环境影响卡位无法闭合

1.2 三起事故的共性原因

3起事故均是由于制动力矩不足引发。一起是由于检查维护缺失造成升降机在只剩下三分之一额定制动力矩的情况下运行；一起是制动器本身内部小零件固定不可靠，在工作中突发脱落卡位造成制动力矩瞬间下降50%；一起是有对重升降机拆除对重后，制动负载加大，对制动性能的要求提高，又不对制动器进行防尘保护，造成环境影响卡位，防坠器频繁动作后维修人员误判引发事故。

施工升降机采用的盘式制动器，有4根导向滑杆，滑杆上装有固定制动盘和衔铁制动盘，在两盘之中装有随吊笼运行而旋转的制动盘，在开闭制动器时，衔铁制动盘在弹簧力和电磁力作用下在导向滑杆上小幅滑动。制动器断电时，依靠弹簧力压紧相邻的三个盘，产生摩擦制动力矩使制动盘制动，从而实现吊笼制停；通电时，电磁线圈产生的电磁力克服弹簧力打开制动器，三盘分离，制动盘不与其他盘接触，吊笼运行。对该型制动器的试验研究表明，如升降机长时间停用，制动器防护罩安装不严密，环境中的雨水、尘土小颗粒会粘附在制动器的导杆上，导致制动器动作阻卡，制动能力下降。当连续动作十几次后，导杆阻卡消除又能使制动器恢复正常功能。

1.3 制动器擅自更改拆换

《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机（GB/T 26557—2021）》对制动器提出了较高的要求，也就是说，如果制动器配置符合标准要求，即使某一套制动器发生故障也能实现吊笼制停。标准规定：“制动器应能使装有1.25倍额定载荷、以额定速度下行的吊笼停止。制动器也应能使装有额定载荷，以限速器动作速度运行的吊笼停止。”升降机制动器均由专业单位定型生产，目前单元制动力矩通常有120 N·m和160 N·m两种。有对重升降机选用两套120 N·m制动器，无对重升降机选用三套120 N·m制动器或两套160 N·m制动器。案例二、三无对重升降机配置了两套120 N·m制动器，是导致制动可靠性严重下降的主要原因。

1.4 防坠器因素

当制动失效吊笼下滑至防坠器动作速度时，理论上防坠器应该动作使吊笼制停。实际上由于防坠器正反向和制动力选型，动作后冲击造成吊笼正确位置的定位部件损坏，翻新劣质防坠器的使用等，均会导致防坠器不起作用或动作后吊笼制停失败。案例一、二就是由于类似原因造成严重后果。

1.5 制动失败时的操作因素

制动失败时，吊笼呈低速滑落状态，速度渐渐加快。如操作人员束手无策，一旦防坠器动作制停失败，后果难以想象。案例一、二均是制动失效吊笼下滑时，操作人员无任何应急措施造成的事故。

2 吊笼下滑至防坠器动作时间

2.1 下滑至动作时间计算

吊笼制动失败通常发生在下行停层时。升降机在使用中随着制动盘的逐渐磨损或环境因素的影响，制动力下降也有一个过程。当制动力下降至相对于吊笼负载处于制停失效的临界状态，或偶然增加的载重量消耗了仅存的制动富裕量时，会发生下行制动停层失败。吊笼滑落时，速度较低，甚至先停住然后才开始缓慢下滑。因此临界状态下，根据下式可以计算吊笼下滑速度达到防坠器动作速度所需的大概时间。

设出现制动故障时，制动器的制动力为F，吊笼和负载合计为G，防坠器的动作速度为t，下滑时的加速度为a，下滑时至防坠器动作速度时的下滑距离为S，则有下式：

设吊笼总重与制动力差比：

合并上式有：

通常防坠器动作速度为1.2 m/s，g为9.8 m/s2。

从上式可以得到不同吊笼总重与制动力差比情况下达到防坠器动作速度所需的时间，见表4。

2.2 吊笼总重与制动力差比对应的滑行时间

表4的数据表明，当ψ小于0.01时，由于吊笼总重与制动力差比小，制动力处于临界状态，吊笼下滑速度达到防坠器所需速度的时间大于12 s，此时司机有足够时间进行应急处理。当ψ大于0.05时，说明吊笼制动力突发严重不足，通常由于制动器内部故障所致，则达到防坠器所需速度的时间大大降低，仅为2 s。

表4 防坠器动作速度对比

3 预防制动失效事故的应对措施

3.1 精准防控有效应对

1）维保时重视制动器的解体检查。制动器装置是一种半封闭结构，外部装有防护罩，维保时单从外观检查，很难发现内部缺陷。因此，升降机进场安装前应对制动器进行解体检查，须特别检查制动弹簧是否完好，挡圈螺栓固定是否完好无松动，制动盘厚度是否符合要求，制动器内部和四导杆表面的制动盘摩擦时落下的粉尘有否清理干净，导杆上须适当涂加润滑油，制动器防护罩须安装严密。

2）熟悉制动器久停后首次使用制动性能会有所下降的固有特性。对盘式制动器的试验研究表明，如升降机长时间停用，制动器防护罩未严密安装，环境中的雨水、尘土小颗粒会粘附在制动器的导杆上，导致制动器动作阻卡，制动能力下降。当连续动作十几次后，导杆阻卡消除又能使制动器恢复正常功能。

3）制动器的正确选型。施工升降有带对重和不带对重两种，带对重的升降机对吊笼的重量有一定的平衡作用，因此制动器的制动力矩配套较小；无对重升降机的制动力矩配套较大。升降机制动器必须按出厂配置进行正确选型。

3.2 加强司机处理制动失效的能力

1）通过上岗前安全技术交底和业务知识培训等各种途径，加强升降机司机应急处理能力。司机应掌握升降机盘式制动器的特点，做好制动器防护罩安全完好性检查，落实每日制动性能试机操作程序，具备以下滑起始速度判定吊笼下行制停失败时属制动力处于临界状态还是突发制动故障的能力。

2）司机在突发制动失效时应按失效类型采取正确的操作方法。突发制动失效吊笼制停不住下滑时，可以开动吊笼正常下行，因为吊笼下行时，电机运行是阻力，下行速度与正常运行速度一样，至地面距离约0.5 m停止运行，可以防止吊笼坠落事故的发生。突发制动故障时，应争分夺秒，立即开动吊笼下行。这样可以有效降低防坠器动作失败带来的吊笼高速坠地。