无盘车装置电梯极限工况下紧急救援工具研究和应用

徐国盛，郑志坚

（1.漳州职业技术学院 智能制造学院，福建 漳州 363000；2.福建省特种设备检验研究院 漳州分院，福建 漳州 363000）

[关键字]电梯；紧急救援；救援工具；蜗轮蜗杆；盘车装置

全国特种设备安全状况通告[2021 年第12 号]显示：截至2020 年底，全国电梯设备总量已达186.55万台，仅2020年增长近80万台，增长量逐年上升。曳引驱动乘客电梯是当前最主要的电梯类型。根据是否有专用的主机机房其可分为有机房和无机房两种类型。为有效提高建筑面积使用率、降低建筑成本，无机房乘客电梯不断出现在各高档写字楼、星级宾馆、酒店、医院、会展中心、住宅小区等场合。因其绿色环保、低振动、低噪声、节能、方便安装和维护保养等特点，在新增电梯比例中逐步增加。

电梯长期、高频的使用，不可避免出现故障情况，当出现非正常停梯时，救援工作显得极其重要。GB7588-2003含1号修改单和TSGT7001-2009含第1 号、2 号、3 号修改单中对电梯紧急救援工具的设置、救援程序的设定等做了要求：（1）机房内应当设有清晰的应急救援程序；（2）可拆盘车轮应设电气开关；（3）紧急操作工具颜色设置以及位置放置符合要求；（4）松闸需有持续力保持；（5）电梯使用责任主体应定期进行应急救援演练、定期自检（包括对救援装置等的检查）；（6）轿厢应设置紧急报警装置，并采用对讲系统以便与救援服务持续联系等等。在相关标准和规范中，仅规定了电梯管理者的主体责任，而未详细规定各种工况下的救援方法，部分制造单位提供的救援方法无法覆盖所有电梯工况。

传统有机房乘客电梯一般会配置手动松闸和盘车装置，但近几年新增的电梯有近12%未配置盘车装置。无机房乘客电梯将曳引主机、限速器等系统安装在井道内，由于结构限制，一般无法配置盘车装置，仅能通过手动松闸方式完成紧急救援工作。未配置盘车装置时，普通紧急救援方式无法覆盖极限工况，如当电梯紧急停止于非开门区域时：（1）电梯轿厢重量大于等于对重重量且限速器-安全钳已联动，导致松闸无法使轿厢有效移动；（2）手动松闸装置失效，无法进行松闸时；（3）轿厢冲顶后反向下落致安全钳动作，松闸无法使限速器安全钳恢复正常状态。

1 文献综述

相关研究中，虞杰等指出了无机房救援面临的一些极限工况无法解决的现状[3]。陶建伟等研发的无机房救援系统，无法应对部分极限工况[4]。张光耀等分析了机械松闸、电动松闸、断电自平层装置等常规救援工具的工作特点，探讨了针对轿厢冲顶后反向下落致安全钳动作、轿厢重载超速下行致安全钳动作、轿厢对重平衡，等电梯异常停在非开门范围内的极限工况，所建议的方案诸如利用补偿链下拉对重或补偿链挂砝码打破平衡；利用手拉葫芦在底坑拉动对重侧钢丝绳释放安全钳；在轿厢轨道上装上夹持工具，作为手拉葫芦的吊点，或者直接利用井道顶的吊点，利用手拉葫芦拉起轿厢，释放安全钳等，操作起来均有较大的难度和危险性[5-13]。

针对现有紧急救援工具、救援方案无法满足各极限工况下的救援工作，导致不能安全、及时、高效、精准进行有效的救援。分解研究各极限工况下的应对方案，设计一套新型的、能够解决所有极限状况下的特殊救援工具。

2 无盘车装置电梯极限工况下的救援分析

结合近几年出现的各电梯极限工况，充分调研现有市场无盘车装置电梯紧急情况下的救援方案，分析方案所能覆盖的各极限工况。发现，部分极限工况可通过电梯设计能够避免（如避免无盘车装置的电梯设置轿厢上行限速器-安全钳联动装置）；另有部分特殊工况（如当无机房电梯轿厢满载时下行安全钳动作停在非平层区域），不能被救援方案覆盖。当出现紧急情况需及时救援时，未能覆盖的极限工况会导致救援无法较迅速的完成，留下较大的安全隐患。对市场现有电梯品牌（以无机房为例）的具体调研情况如下表1所示（仅列举具有代表性的几个品牌）：

表1 常见无盘车装置电梯极限工况救援方案

表2 救援工具各部件名称

表3 采用新型救援工具的救援方案

3 无盘车装置电梯极限工况下的新型救援工具研究

针对现有各电梯生产制造商、施工单位等，对电梯所能遇到的工况分析不全面，应急救援方案不能完全覆盖所有极限工况，为电梯救援工作带来不稳定的因素。设计一套极限救援工具，填补所不能应对极限工况救援的空白，极大保障电梯应急救援的可控性、稳定性，提高使用电梯的各类人群对电梯使用的安全感。

救援工具的具体结构如下所示：

图1 救援工具俯视图

图2 救援工具正视图

图3 救援工具右视图

图4 救援工具右视图（内部）

该套救援工具有效解决了当松闸失效、轿厢冲顶反向下落安全钳动作、重载时轿厢下行安全钳动作停在非平层区域、轻载时对重下行安全钳动作等情况下，现有应急方案、应急工具不能满足救援方案的迫切问题。具体解决方案如下：

4 新型救援工具的受力分析验证

其中：T 为夹块4 的拉力；G 为夹块5 的拉力；r为螺杆的螺旋升角

拟定R1=7R2；R3=7R4；r=27o，实际参数将以生产调试后为准.可计算得出，对于轿厢重量（包括轿厢内载重）2000kg，传动比为1:2，救援人员仅需约350N（＜400N）的力即可完成对轿厢的提升，在一个成年人的施力范围之内，满足标准要求。

图5 救援工具受力分析图解

结构的特点有：

1）能够在无机房电梯重载时安全钳误动作，使电梯停在非平层区等情况下将电梯提至平层区域或近平层区域，实施开门救援；

2）利用蜗轮蜗杆省力装置，保证仅一个救援人员的施力范围内就可以在轿顶完成轿厢的提升；

3）将轿厢提升至平层区域或近平层区域后，能够通过单向锁止机构（棘轮棘爪）防止轿厢反向下坠，造成二次伤害；

4）夹紧钢丝绳或钢带的夹块内部，采用特殊的楔形结构，使得在提拉轿厢时随受力的增大，夹紧力更大，夹紧更可靠安全。

5 结语

针对现有无盘车装置电梯在部分极限工况下，紧急救援方案应对不足的情况，研发一套新型的无盘车装置电梯应急救援工具，旨在能够在任何极限工况下，都能较及时的实现救援工作，并通过结构分析、受力分析，验证装置应用的可行性。

下一步将根据结构的受力分析情况，确定工具的各部分尺寸和位置关系，试制工具样机。样机制造完成后对其进行实际应用，根据实验情况，改善样机设计，通过反复的实验，最终完成工具的研发和生产。