电梯制动器失效风险因素分析及防范措施

张玲，周红兰，胡友静

（东营市特种设备检验研究院，山东 东营 257500）

1 前言

据2016 ～2021 年数据统计，在特种设备事故中，因电梯导致的人伤亡数量占19%，而从事故伤害类型看，坠落、挤压（或剪切）占比较大，在这些事故中，有相当一部分是由于制动器的失效导致的。由此可知，制动器的可靠性在整个电梯安全运行过程中举足轻重。特别是对于早年制造安装的交流调压调速电梯，因其构造的相对局限性，例如，无抱闸同步监测功能（制动器故障保护功能），在电梯正常制停时，无法实现零速抱闸，制动闸瓦损耗更为严重，在长时间使用，特别是维护力度不到位情况下，必然会影响其制动器制动功能可靠性，甚至会发生轿厢蹲底或者冲顶的严重事故。

2 电梯制动器的工作原理及主要类型

目前，从制动器类型看，对于曳引驱动电梯来讲，行业内较为普遍的主要有鼓式制动器（如图1）、盘式制动器。鼓式制动式器主要包括制动电磁铁、制动臂、制动弹簧、制动瓦块等。其主要通过制动阀块及电磁铁运行。鼓式制动器具有性能稳定、动作可靠、噪音较小等优点。盘式制动器结构主要包括电磁线圈、电枢、摩擦盘、弹簧、联接座等，这种制动器制动更稳定，且自身重量轻，但是造价较高，在高速电梯中更为常见。

图1 电梯制动器结构

虽然两种类型的制动器结构有所不同，但是其动作原理基本一样。在电梯通电后，电磁线圈吸合，电磁铁吸合，使制动臂自然张开，进而脱离制动轮，保持电梯正常运行。在电梯断电后，电磁线圈失电，电磁力消失，制动闸瓦（块）或制动盘在弹簧的作用力下与制动轮紧密接触并产生了足够的摩擦力，使电梯制停。

3 电梯制动器常见的失效形式分析

3.1 制动器电磁铁芯等机械耗损失效导致卡阻，闸瓦磨损严重

电磁铁芯之间过度磨损、内部灰尘、润滑不充分、表面凹凸不平（如图2）、细屑长期堆积硬化等机械耗损导致制动臂无法完全打开，电梯长期抱闸运行，导致闸瓦过度磨损（如图3），还会直接影响电磁力，导致磁力不足，制动力不足，容易引发事故。2019 年，在陕西省某商务楼里发生的一起电梯事故，导致1 名乘客死亡。经调查，事故电梯驱动主机的电磁铁芯及线圈的铜套内存在较多黑色粉状堆积物，该堆积物的存在阻碍铁芯作用力克服弹簧作用力，进而导致制动臂打开不良，电梯抱闸运行，长此以往，电梯制动时，因闸瓦表面过度磨损，表面凹凸不平，而无法实现与制动轮的完全紧密闭合，产生的制动力不足以有效制停电梯，电梯轿厢在对重的牵引上溜车，导致事故发生。

图2 制动器电磁铁芯过度磨损

图3 制动器闸瓦磨损严重

此外，在检验过程中，发现多品牌多种电梯出现过电梯曳引机制动器顶杆螺栓出现了疲劳断裂的现象，特别是使用年限较长的电梯，更容易发生这种问题。在按市监特设函【2021】564 号文对全国电梯鼓式制动器安全隐患进行专项排查时，某品牌电梯也收到了关于超过10 年的某型号制动器开闸顶杆螺栓出现的疲劳断裂问题的反馈，并针对该问题采用主动召回更换的方式予以解决。顶杆螺栓是制动器动作的主要传动部件之一，如果其断裂，那么电磁铁吸合时，传动结构不利而无法顶开制动臂，制动闸瓦无法完全脱离制动轮而造成“抱闸运行”状况。同时，在实施救援过程中，因制动器顶杆螺栓断裂，造成手动松闸功能失效，无法有效实施救援工作。

3.2 制动器控制电路故障（或设计缺陷）

在进行电梯制动问题的分析时，电气故障问题是需要首先考虑的因素，对电气设备和制动器的独立状况进行分析。将两者进行分析比较，对在使用过程中制动器是否能够在发生故障时可靠反应做出判断。在进行分析时，应注意3 点：（1）两个接触器的独立性，即其中一个接触器不受另外一个接触器的影响，一个PC 信号不能控制2 个接触器线圈；（2）接触器是否发生了粘连，在这种情况下，如果没有进行相应的管理控制和处理，电梯正常制停时，制动器会失效，无法实现平层；（3）以2 个独立的接触器作为保护装置，正常运行的电梯制停时，如果其中一个接触器发生了黏连，那么对于不能实现立即制停的电梯，电梯可能会沿着原来的方向继续运行（例如，下行或上行），但是应当最迟在电梯下一次改变方向时，使电梯停止运行。同样能快速并有效阻止制动电流，制停电梯。

如果电梯在运行时发生了电气故障，必然会影响制动器的制动效果。电气故障与多方面因素有关，例如，在制动设备运行过程中，无法控制风险，两个接触器不独立，而导致制动故障会在一定程度上影响电梯的制动效率。另外，电梯制动装置的电气设备管理和品质管控水平直接影响控制风险的能力。

再者，在电路的设计上的缺陷也会导致制动器的故障。一次电梯检验中遇到一台曳引驱动载货电梯，采用的鼓式制动器，没有制动器故障保护功能。经检验，其制动器制动闸瓦磨损较为严重，已达到报废标准。经询问，一年内，已更换过4 个制动闸瓦，说明该电梯长期带闸运行，存在乘梯安全隐患，找到原因并解决，才能从根本上解决问题。查看了该电梯制动器后，发现制动器制动动作并没有问题，各制动部件等均正常，但是导线绝缘层高温氧化发黑。通过现场测量和分析，发现该电梯制动器的控制电路无抱闸强激接触器和续流装置，导致电磁铁线圈升温发黑。温度的升高会使铁芯的饱和磁感应强度降低，电磁力变小，电磁铁产生的电磁力不足以实现迅速抱闸，甚至无法打开抱闸，导致电梯长期带闸运行。

另外，虽然根据TSG T7001-2009 中作出了关于制动器故障保护功能的相关要求，因根据早期标准未强制要求有该项保护功能或者虽然装有抱闸监测开关，但因维护不当或者设计不当，开关失效，因此，目前仍存在大量不符合现行标准的电梯制动器，在管理上加大了难度，也存在一定的安全隐患。

3.3 提供制动力的弹簧不合理

弹簧力也是影响制动器制动效果的因素之一，弹簧力不宜过大或过小。如果弹力过大，电梯在运行时，受力不均匀而导致制动闸瓦偏载情况的发生，进而影响制动效果。另外，如果出现弹簧蠕变、疲劳使用甚至发生断裂，那么多个弹簧的块式电磁铁制动器会因部分弹簧力减弱、消失导致作用力方向偏斜而卡阻。

4 电梯制动器的常见失效原因

4.1 管理不当

科学有效的电梯使用维护维修保养体系是保障电梯安全运行的第一道防线。分析近年来的数据发现，大部分的电梯安全事故或者在检验中发现的制动器故障问题，都是管理出了问题。建立科学、完整、有效的电梯制动器失效管理机制，在进行电梯日常维护保养时，有章可循，则会大大降低制动器使用的风险。

4.2 维护保养人员技术水平有限

维保人员具备过硬的技术水平，不仅是保护电梯乘客，也是在维保过程中保护自己。在现实不少案例中，因维保人员操作不当，在维保过程中，发生了安全事故。因此，对维保人员进行系统的培训，增强其安全意识，建立严格的技术水平考核体系十分有必要。在制动器的管理中，忽视细节管理，对电梯制动器运行况缺乏详尽的数据记录，问题无法及时发现，例如，该清理的没有及时清理，该润滑的没有及时增加润滑油，电磁铁芯生锈现象没有及时发现等，都在无形中增加了电梯的使用风险。

4.3 制动器设计不合理

不可置否，在一些电梯中，特别是老旧电梯中存在制动器设计不合理的问题。特别是控制电路、电气安全装置设置上。例如，制动器电流的电气装置不独立、无防黏连功能的问题，无抱闸强激接触器和续流装置的问题，无制动器故障保护功能等。这一系列问题的解决，都有待制造单位发挥主体责任，对相关部件予以改造升级，并进行可靠性的验证。如图4 所示为某电梯公司电梯制动器控制线路简图，从图中可以看出，两个接触器（U 或D 和UD）不独立，电气线路不具备防黏连功能，因为接触器UD 的通断受接触器U 或D 闭合与否的控制。这便是典型的制动器控制电路上的设计缺陷。应根据GB 7588-2003 相关要求，对线路予以改造，并对其可靠性进行验证。

图4 某电梯制动器电气控制简图

5 电梯制动器失效防范措施及建议

5.1 重视基础工作，提高制动器维保力度

从维保工作入手，是减少制动器风险隐患的最基础的措施。在TSG T5002-2017《电梯维护保养规则》中也对其作了相关规定。维保人员在对制动器作日常保养时，应注意查看尺寸是否符合要求。另外，注意查看肉眼不容易看到的部件检查，如磁铁铁芯。一般来说，电气监测开关、制动销轴、制动轮、制动闸瓦等肉眼可见，不容易忽视，但是，铁芯在磁铁内部，很容易被忽视。应探索掌握磁铁铁芯的维保方法，制定相应的使用和更换标准。

另外，国家市场监管总局印发了《市场监管总局办公厅关于开展电梯鼓式制动器安全隐患专项排查治理的通知》（市监特设函【2021】564 号），通知要求，为确保制动器动作可靠，应对鼓式制动器的电磁铁逐一进行一次拆解、清扫保养工作。通过查阅资料，结合检验工作中的发现，对制动器进行拆解后，如不能准确地对制动器各零部件进行复位、制动弹簧未精准调节，或者拆解后，电子元件选配、更换不当，那么同样会导致一些制动器失效。因此，本文认为，在对制动器进行拆解过程中，一是生产制造单位应作出相关的指导，设立对应的联络窗口，开通相关单位或第三方维护保养单位可直接联系到的客户服务热线；二是电梯维保单位应提高技术，熟练掌握拆解后的精准复位工作，选配符合要求的元气配件等。

5.2 加强对制动器的检验检测

电梯检验人员在定期检验时，对制动器进行精准检验监测是制动器安全运行的重要保障。电梯检验员具有职业的敏锐性，例如，发现在被检设备附近有多个替换下来的制动闸瓦，就要看看闸瓦瓦片上是否有磨损的痕迹，通过观察各个部件周围的工况，以及运行时部件的灵活度、准确度，来判断动作间隙是否符合标准，铁芯是否有生锈、闸瓦是否有磨损等，来判断制动器的运行情况。

5.3 重视对老旧电梯的改造和更新

TSG T7001-2009 的 第1、2 号 修 改 单 增 加 了 第2.8.8 项制动器故障保护和第8.3.2 项轿厢意外移动的制动器自监测等项目。但是，对于使用达10 年以上的老旧电梯来讲，这些保护装置的情况是不理想的。通过装设制动器故障保护功能、上行超速保护装置、轿厢意外移动保护装置等，可以有效降低风险。轿厢上行超速保护装置，在轿厢上行超速时动作，使轿厢及时制停，或者至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围内。而轿厢意外移动保护装置可以实现：在轿厢到达平层区域后，轿厢因故障等突发状况无法有效制停时，该保护装置动作，能够及时停止轿厢，避免事故发生。

6 结语

制动器作为电梯的重要部件，其结构安全性能日益完善。然而，目前仍然存在许多制动器监测功能不符合要求的情况，例如，检测开关接线错误、接线方式混乱、短接等。在以后工作中，发现制动器存在的安全隐患应及时排除，还有推动制动器监测功能（故障保护功能）的日益完善，避免因制动器故障带来安全风险，提高其安全动作性能，保证电梯的安全运行。