陳偉森

（廣州市特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東廣州 510180）

0 引言

將人或貨物及時(shí)準(zhǔn)確地運(yùn)送到建筑物內(nèi)預(yù)定的樓層，而且在轎廂準(zhǔn)確平層的條件下，使電梯轎廂能夠安全可靠地停站是電梯的作用。曳引機(jī)作為電梯運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，當(dāng)轎廂到站時(shí)，它必須將電機(jī)轉(zhuǎn)速降到零，電梯制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)“零速”剎車。為了使轎廂可以準(zhǔn)確平層，電梯一般不會(huì)采用電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方法，一旦采用這個(gè)方法，電梯就會(huì)在慣性的作用下，無(wú)法立刻停止。所以通常會(huì)選擇用制動(dòng)器（抱閘）來(lái)停車，這種方法是電梯到站時(shí)曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)速降到零，抱閘通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)零速剎車。無(wú)論電梯運(yùn)行時(shí)發(fā)生制動(dòng)器不抱閘還是制動(dòng)失控，都會(huì)造成嚴(yán)重的安全后果。下面通過(guò)對(duì)電梯出現(xiàn)的溜車現(xiàn)象進(jìn)行深入分析探討，希望可在電梯的檢驗(yàn)和維修保證過(guò)程中找到發(fā)生這些問(wèn)題的根本原因，同時(shí)還期望可找到能夠完全解決這類問(wèn)題的有效方法。

1 電梯溜車事故案例

有一臺(tái)原來(lái)運(yùn)行正常的電梯，當(dāng)其按指令運(yùn)行至10樓平層開門時(shí)，在開門的瞬間，電梯發(fā)生向下溜車的現(xiàn)象，當(dāng)電梯滑行到7樓時(shí)，電梯限速器帶動(dòng)安全鉗動(dòng)作緊急剎車，在此突發(fā)事故過(guò)程中幸無(wú)人員傷亡。事后經(jīng)檢查，造成此次溜車的原因是因?yàn)殡娞葜苿?dòng)器在停站時(shí)未能正常動(dòng)作剎住電梯。下面對(duì)電梯制動(dòng)器在停站時(shí)未能正常動(dòng)作的原因進(jìn)行分析，尋找出預(yù)防及解決類似問(wèn)題的方法。

2 造成電梯溜車的原因分析

2.1 電梯制動(dòng)器制動(dòng)力分析

在電梯運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生以下兩種情況時(shí)，電梯的制動(dòng)器會(huì)主動(dòng)將電梯制停：①轎廂在層站的位置保持靜止；②當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)。通過(guò)分析轎廂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以知道，轎廂在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到4 個(gè)力的影響，即為：①曳引機(jī)的曳引力；②轎廂自重及載荷的重力；③對(duì)重的重量產(chǎn)生的重力；④運(yùn)行時(shí)井道內(nèi)風(fēng)及轎廂、對(duì)重與導(dǎo)軌摩擦所產(chǎn)生的阻力（此阻力在此暫且忽略不計(jì)）。電梯在正常運(yùn)行情況下，制動(dòng)器在電梯平層時(shí)“零速”動(dòng)作，使電梯在指定樓層準(zhǔn)確停靠，這個(gè)時(shí)候就會(huì)存在制動(dòng)器的制動(dòng)力矩等于電梯轎廂與對(duì)重產(chǎn)生的靜力矩的情況。

若電梯在運(yùn)行過(guò)程中突然停電，電梯要在制動(dòng)器的作用下安全地制停轎廂，就必須考慮轎廂與對(duì)重兩側(cè)動(dòng)力矩大小的影響。此時(shí)電梯處于突然失去曳引力而緊急剎車狀態(tài)，電梯就會(huì)同時(shí)受到2 個(gè)力的影響：①制動(dòng)器的制動(dòng)力；②轎廂和對(duì)重的重力。不難看出，以上兩種情況的制動(dòng)方式不同主要是因?yàn)橹仆r(shí)的減速度a 的大小不一樣。當(dāng)電梯處于正常運(yùn)行靠站停車，電梯停車的減速度a 小于0.65 m/s2，而緊急制動(dòng)時(shí)的減速度a在2 ～9.8 m/s2之間。而減速度是加速度的一種情形，它是受物體質(zhì)量（m）以及產(chǎn)生減速度的力（F）所影響的。同時(shí)，電梯無(wú)法對(duì)這兩種工況的負(fù)荷作正確的選擇，而電梯緊急剎車時(shí)的最小減速度amin＞2 m/s2，這個(gè)減速度是正常停車時(shí)的減速度的三倍〔1〕。由此可見：電梯要同時(shí)滿足緊急剎車情況下和正常制動(dòng)工況下的減速度要求是十分困難的。按照GB7588－2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》對(duì)制動(dòng)器的規(guī)定，制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足緊急制動(dòng)工況下減速度的要求〔2〕。即假設(shè)轎廂以125%額定載荷的下行至最低站附近電梯斷電時(shí)能可靠制停，則會(huì)有：

靜力矩為：

其中：Q 為額定載重量（kg）；G 為轎廂自重（kg）；W 為對(duì)重重量（kg）；i 為鋼絲繩倍率；ML為轎廂側(cè)鋼絲繩重量（kg）；D為曳引輪節(jié)圓直徑（m）；I 為減速器傳動(dòng)比；η為傳動(dòng)系數(shù)總機(jī)械效率。

動(dòng)力矩為：Md=J·ε=m·D2·n1/38.2tb（N·m），

其中：J 為當(dāng)量化到制動(dòng)輪軸上所有運(yùn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；ε為角減速度（rad/s2）；m 為當(dāng)量化到制動(dòng)輪上的全部質(zhì)量（kg）；n1為制動(dòng)開始時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；tb為制停時(shí)間（s）。

制動(dòng)器所需的制動(dòng)力矩等于靜力矩加上動(dòng)力矩之和，即Mb=MS＋Md。如果制動(dòng)器兩側(cè)的機(jī)械裝置的制動(dòng)力相等，則要求制動(dòng)器單邊的制動(dòng)力：F1=Mb÷2r，r為制動(dòng)輪的半徑。

2.2 電梯制動(dòng)器失效的原因分析

綜上所述，若制動(dòng)器F1＜（Mb÷2r）時(shí)，電梯制動(dòng)器將無(wú)法安全地使電梯制停，這時(shí)就會(huì)發(fā)生剎不住車的問(wèn)題。電梯制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 電梯制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖

從制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)可以清楚知道，制動(dòng)彈簧壓力N 的大小由兩個(gè)條件決定：①剎車皮與制動(dòng)輪的接觸面積；②剎車皮的摩擦系數(shù)μ。因此制動(dòng)器制動(dòng)力不足，將給電梯安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

（1）制動(dòng)彈簧壓力不足

根據(jù)力學(xué)原理可知道，當(dāng)彈簧處于壓縮或拉伸狀態(tài)時(shí)，彈簧產(chǎn)生的彈力必由彈簧伸縮量和彈性系數(shù)的乘積所決定，即：F=Kx（其中：F 為彈力，x 為伸縮量，K 為彈性系數(shù)）。對(duì)剛剛安裝的電梯來(lái)說(shuō)，制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)已為定值，不管轎廂負(fù)荷怎樣變化，制動(dòng)力都不會(huì)再改變。然而電梯在正常運(yùn)行的過(guò)程中，彈簧必然會(huì)產(chǎn)生一定程度的磨損或者彈簧彈性模量產(chǎn)生改變，制動(dòng)器的壓緊彈簧力也相應(yīng)地發(fā)生著變化，因而導(dǎo)致制動(dòng)力大小隨之發(fā)生變化。

（2）制動(dòng)器剎車皮長(zhǎng)期使用引起磨損

電梯制動(dòng)器的剎車皮在正常的使用中，由于剎車皮與制動(dòng)輪之間長(zhǎng)期產(chǎn)生間隙性摩擦，因而會(huì)使剎車皮與制動(dòng)輪的接觸面積發(fā)生不同程度的改變，還可能會(huì)導(dǎo)致剎車皮的摩擦系數(shù)μ產(chǎn)生相應(yīng)的改變，從而使摩擦力產(chǎn)生改變，因而使制動(dòng)器制動(dòng)力變小，造成制動(dòng)力小于設(shè)計(jì)要求。

（3）電梯載荷超出額定載荷

如果電梯出現(xiàn)超載情況，則由于超載產(chǎn)生的作用于電梯制動(dòng)器上的力F2＞制動(dòng)力F（常況），此時(shí)若這個(gè)作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電梯所設(shè)計(jì)的制動(dòng)力，電梯將發(fā)生溜車現(xiàn)象。

（4）存在附加的打開制動(dòng)器抱閘的力

一旦控制柜中的工作壞境有太多的灰塵或者濕度過(guò)大，這時(shí)接觸器觸點(diǎn)很容易會(huì)發(fā)生打火（短路），嚴(yán)重的還會(huì)使接觸器觸點(diǎn)被粘連。與此同時(shí)，若出現(xiàn)以下3 種情況，就會(huì)導(dǎo)致電梯制動(dòng)器出現(xiàn)不抱閘情況：①電梯設(shè)計(jì)電路中控制制動(dòng)器的電流接觸器沒有防粘連措施；②控制制動(dòng)器的電流接觸器數(shù)量少于兩個(gè)[3]；③制動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)生卡阻現(xiàn)象。卡阻由以下兩種因素造成：一是制動(dòng)器電磁鐵產(chǎn)生的電磁力過(guò)大；二是電磁鐵的鐵芯出現(xiàn)卡阻狀況。而電磁鐵的鐵芯出現(xiàn)卡阻狀況主要是因?yàn)橄旅娴膬煞N情況：一是鐵芯中有雜質(zhì)；二是鐵芯出現(xiàn)剩磁。

3 預(yù)防電梯發(fā)生溜車現(xiàn)象的方法

3.1 加強(qiáng)日常巡檢及維保工作

制動(dòng)器的制動(dòng)輪與剎車皮產(chǎn)生的間隙性摩擦不會(huì)使制動(dòng)系統(tǒng)馬上失效，但如果沒有及時(shí)消除這種情況，就會(huì)降低制動(dòng)剎車皮摩擦系數(shù)，導(dǎo)致摩擦力減小，容易發(fā)生電梯溜車事故。要想避免這種情況，可以加強(qiáng)日常檢查，電梯除了每月兩次以上的維修檢查保養(yǎng)，還必須定期對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行清潔，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要馬上調(diào)整處理。在本文案例中，定期對(duì)電梯超載開關(guān)進(jìn)行檢查，只有保證超載開關(guān)有效，才能確保電梯可靠運(yùn)行。要做到這一點(diǎn)，只能依靠維保單位及時(shí)對(duì)電梯進(jìn)行相關(guān)的檢查驗(yàn)證。這就要求維保單位應(yīng)該認(rèn)真確切履行工作職責(zé)，盡最大可能去避免因?yàn)榫S修不到位而引發(fā)的各類電梯事故的發(fā)生。因此，定期地對(duì)電梯進(jìn)行檢查是避免電梯事故發(fā)生的重要解決辦法之一[1]。

3.2 定期對(duì)電梯進(jìn)行修理

由于電梯是特種設(shè)備，所以要確保其可以安全無(wú)誤地運(yùn)行，電梯進(jìn)行定期維修是有必要的。很多企事單位不太重視電梯的定期檢查維修，認(rèn)為這是費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢的事情。另外，維保人員在日常檢查中若只對(duì)制動(dòng)器外部進(jìn)行保養(yǎng)是不能保證它能正常工作的，只有定期拆開制動(dòng)器鐵芯外殼，檢查制動(dòng)器內(nèi)部各部件的工作狀況，進(jìn)行細(xì)致的維護(hù)，才能保證它的最佳工作狀態(tài)。因此，電梯使用單位和維保單位應(yīng)嚴(yán)格按照電梯的使用情況進(jìn)行定期檢查維修，防患于未然。

3.3 電梯必須定期進(jìn)行檢測(cè)

新《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》要求，電梯每個(gè)年度必須進(jìn)行定期檢驗(yàn)，而且電梯在進(jìn)行改造或重大維修后，要通過(guò)監(jiān)督驗(yàn)收檢驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)收合格后，電梯才可以繼續(xù)使用（4）。從本文案例中可以知道，若一些問(wèn)題未能及時(shí)得到使用單位的重視，再加上平時(shí)若缺乏維修保養(yǎng)工作，電梯必將會(huì)存在嚴(yán)重安全隱患，甚至造成安全事故。

3.4 隨著新國(guó)標(biāo)的實(shí)施，應(yīng)及時(shí)對(duì)在用電梯進(jìn)行改造，以滿足新的規(guī)范

由上面所提及的案例分析可知，電梯一旦出現(xiàn)轎廂面積超出相關(guān)規(guī)定，此時(shí)若轎廂內(nèi)超載，則有可能造成溜車事故。因?yàn)殡娞莞鞑考脑O(shè)計(jì)是以電梯的額定載重量為依據(jù)，按照電梯安全監(jiān)督規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，要求乘客電梯轎廂面積不能高出額定面積的5%，若超出此值則應(yīng)重新對(duì)電梯各部件進(jìn)行校核選型，以適應(yīng)實(shí)際轎廂面積〔2〕。另外，GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》對(duì)制動(dòng)器等安全部件賦予新的要求，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

電梯制動(dòng)系統(tǒng)是確保電梯安全運(yùn)行的重要條件，如果設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的值取得不合適，很可能造成電梯溜車事故。電梯的安全運(yùn)行，離不開制動(dòng)系統(tǒng)的可靠動(dòng)作。如果制動(dòng)器發(fā)生故障，電梯將發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。因此，制動(dòng)器是電梯最為關(guān)鍵的安全部件之一。在熟悉電梯的結(jié)構(gòu)和電梯的工作原理后，定期對(duì)電梯進(jìn)行安全檢查，及時(shí)更換不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的電梯安全部件，才能保證電梯安全可靠運(yùn)行。

［1］陳建新.電梯的技術(shù)檢驗(yàn)［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［2］GB 7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［3］TSG T7001-2009.電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯［S］.

［4］趙曉光，劉兆彬，陳鋼.新《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》釋義［M］.北京：中國(guó)法制出版社，2010.