王妍博

（北京市朝陽區(qū)特種設(shè)備檢測所，北京 100122）

1 轎廂意外移動保護(hù)裝置的產(chǎn)生背景與作用

轎廂意外移動事故引起了行業(yè)內(nèi)的關(guān)注，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN）于2014年8 月發(fā)布了EN81—20 和EN81—50，標(biāo)準(zhǔn)中新增了包括對電梯轎廂意外移動保護(hù)（Unintended Car Movement Protection，UCMP）裝置的要求在內(nèi)等要求，我國的《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB 7588—2003）等效采用EN81的標(biāo)準(zhǔn)，因此在1 號修改單中也增加了對UCMP的相關(guān)要求。

轎廂意外移動保護(hù)裝置的主要作用就是轎廂在門區(qū)未經(jīng)指令而意外離開層站的運(yùn)動時將轎廂可靠制停，避免事故的發(fā)生。

2 UCMP 系統(tǒng)的組成及各子系統(tǒng)的主要功能

轎廂意外移動保護(hù)裝置包括3 個子系統(tǒng)：檢測子系統(tǒng)、制停子系統(tǒng)和自監(jiān)測子系統(tǒng)。

檢測子系統(tǒng)的主要功能是通過傳感器檢測和發(fā)現(xiàn)轎廂的意外移動；制停子系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)發(fā)生轎廂意外移動的時候及時制停轎廂；自監(jiān)測子系統(tǒng)是當(dāng)轎廂意外移動保護(hù)裝置使用驅(qū)動主機(jī)制動器作為制停裝置時，用來監(jiān)測主機(jī)制動器的動作情況與制動力矩。

3 UCMP 制停子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與要求

制停子系統(tǒng)的作用是在接受檢測子系統(tǒng)的觸發(fā)信號后，使轎廂能夠按照規(guī)定的制停減速度可靠制停，確保轎廂移動不超出規(guī)定的移動范圍。

3.1 UCMP 制停子系統(tǒng)制動裝置的分類

根據(jù)觸發(fā)形式不同可以分為電氣觸發(fā)和機(jī)械觸發(fā)；根據(jù)作用部位不同，制動系統(tǒng)分為作用在曳引輪及與曳引輪相連的軸上的制動裝置、作用在曳引繩上的制動裝置以及作用在轎廂上的制動裝置；按照制動器的類型又可大致分為參與電梯運(yùn)行制動的主機(jī)制動器和不參與電梯運(yùn)行制動的除主機(jī)制動器外的其他制動器。

3.2 各類制動裝置的結(jié)構(gòu)與特性

目前用于曳引電梯UCMP 制停裝置的制動器主要為摩擦式制動器，有多種結(jié)構(gòu)、形式，常見的制動器有以下5 種類型：

3.2.1 主機(jī)制動器

用于UCMP 主機(jī)制動裝置則必須作用在曳引輪或者只有兩個支撐的曳引輪軸上。主機(jī)制動器比較常見的形式有塊式制動器、碟式制動器和盤式制動器，通常有冗余設(shè)計。

（1）塊式制動器有制動塊（襯）作用于連接在變速箱高速軸上的制動鼓或者直接作用在曳引輪上，通常由制動臂或者直接由電磁鐵帶動制動襯、塊或者閘瓦作用于與主機(jī)變速箱高速軸或者曳引輪連接的制動輪鼓上。

（2）碟式制動器通常作用在直接連接在曳引輪上的制動碟片上，依靠彈簧力將制動鉗作用于制動碟片上制停電梯。

（3）盤式制動器通常作用于電梯曳引輪軸上，制動力矩由一個定盤和一個動盤的摩擦產(chǎn)生，定盤被固定于主機(jī)主體上，動盤則固定在曳引輪軸上，當(dāng)電磁力消失彈簧將動盤和定盤壓緊制停電梯。

塊試制動器有結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便、成本較低、動作可靠、雙向制動力一致等優(yōu)點(diǎn)；碟式制動器有制動可靠、制動時對軸不施加徑向力，散熱良好，穩(wěn)定性好；盤式制動器有則有著制動平穩(wěn)，動作可靠、散熱良好等特點(diǎn)。

3.2.2 夾繩器

夾繩器通常安裝于主機(jī)或者主機(jī)承重梁上，動作時依靠機(jī)械或者電氣觸發(fā)，釋放制動彈簧，通過動靜夾板與曳引鋼絲繩的摩擦力實現(xiàn)限制電梯轎廂的上下行位移。

夾繩器有結(jié)構(gòu)相對簡單，可以使用多種觸發(fā)形式，在有安裝空間的情況下加裝方便，可廣泛適用于新舊電梯的布置使用等特點(diǎn)。

3.2.3 夾輪器

夾輪器通常使用在有減速箱的驅(qū)動主機(jī)上，通常由電氣觸發(fā)，電磁鐵斷電動作，通過摩擦片制停曳引機(jī)，其制動力直接作用于曳引輪，避免了因傳動系統(tǒng)問題導(dǎo)致的制動失效。

夾輪器具有使用便捷、壽命長、安全可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

3.2.4 安全鉗

安全鉗分為單向安全鉗和雙向安全鉗，安裝在轎廂或者對重上，是靠楔形鉗塊作用在轎廂或者對重導(dǎo)軌及安全鉗鉗體斜面上對轎廂進(jìn)行制停的。

3.2.5 夾軌器

夾軌器通常安裝在轎廂上，其動作時依靠彈簧力將制動塊壓緊在導(dǎo)軌上，從而可靠的將轎廂制停在導(dǎo)軌上，與安全鉗不同，夾軌器多由電氣觸發(fā)，無需轎廂的移動產(chǎn)生夾緊導(dǎo)軌的力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速短距離的制停動作響應(yīng)。

4 制停裝置的主要失效形式與系統(tǒng)可靠性分析

導(dǎo)致制停裝置失效的原因有很多，可能有人為因素、環(huán)境因素及裝置本身的原因等。

如不恰當(dāng)?shù)陌惭b、調(diào)試、調(diào)整甚至檢測都可能人為導(dǎo)致裝置失效，又如環(huán)境溫度超出設(shè)計范圍，環(huán)境內(nèi)濕度、粉塵超出設(shè)計要求也可能導(dǎo)致裝置失效，另外產(chǎn)品制造過程中因加工精度、材料等原因也可能導(dǎo)致裝置失效。

4.1 主機(jī)制動器的主要失效形式與原因

主機(jī)制動器的主要失效形式通常表現(xiàn)為制動力矩不足或不能正確執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令。主機(jī)制動器參與電梯工作制動，動作頻繁，若維保不當(dāng)較易出現(xiàn)因磨損、高溫老化等原因?qū)е碌臋C(jī)械、電器故障。較為常見的原因有以下6 點(diǎn)：

（1）制動臂旋轉(zhuǎn)軸銷動作不靈活而導(dǎo)致的制動裝置失效。

（2）制動器電磁鐵鐵芯卡阻導(dǎo)致制動器失效。

（3）維持制動器閉合的彈簧疲勞斷裂或者性能改變致使制動裝置失效。

（4）制動襯過度磨損而導(dǎo)致的制動器失效。

（5）其他原因?qū)е聺櫥突蛘哂绊懼苿恿Φ姆蹓m意外進(jìn)入制動面，導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低而造成制動裝置失效。

（6）電氣故障導(dǎo)致制動器電源無法可靠接通或者切斷。

4.2 其他類型制動裝置的失效形式與原因

除主機(jī)制動器以外其他制動裝置多數(shù)制動器通常都不參與電梯正常制動工作，主要失效形式包括因執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡阻等原因無法響應(yīng)觸發(fā)裝置的觸發(fā)動作或信號、彈性部件或者制動接觸面損壞導(dǎo)致的制動力不足。

值得注意的是除了主機(jī)制動器以外其他形式的制動裝置不參與工作，動作后需要人工進(jìn)行復(fù)位，因此經(jīng)常會因為人為錯誤復(fù)位操作導(dǎo)致制動裝置無法觸發(fā)動作，因此在檢驗中常發(fā)現(xiàn)的問題大多是由人為因素導(dǎo)致的。

另外因為除主機(jī)制動器外的其他制動器因不參與工作也常成為維保行為盲區(qū)，導(dǎo)致機(jī)械和電氣部件失靈，造成制停裝置失效。

4.3 制停子系統(tǒng)的可靠性分析

當(dāng)采用除主機(jī)制動器以外的其他制動裝置作為UCMP 制停子系統(tǒng)的制停裝置時，這些制停裝置在電梯工作時通常不動作，僅當(dāng)檢測裝置檢測到系統(tǒng)存在問題或者出現(xiàn)危險時才被觸發(fā)動作，其動作頻度較主機(jī)制動器要低很多，因此發(fā)生磨損、疲勞現(xiàn)象的可能性很小，在安裝、調(diào)整、維保到位的情況下有著較高的動作可靠性。

當(dāng)采用主機(jī)制停裝置作為UCMP 制停子系統(tǒng)的制停裝置時，其動作可靠性受主機(jī)制動器可靠性影響，而制動器失效又是導(dǎo)致轎廂意外移動的重要原因，因此GB 7588—2003 第1 號修改單對使用主機(jī)制動器作為UCMP 制停裝置的情況提出了特殊的要求，即“在使用主機(jī)制動器的情況下，自監(jiān)測包括對機(jī)械裝置正確提起（或釋放）的驗證和（或）對制動力的驗證”，其中包括3 種情況：

（1）對于采用對機(jī)械裝置正確提起（或釋放）驗證和對制動力驗證的，制動力監(jiān)測的周期不應(yīng)大于15 d。

（2）對于僅采用機(jī)械裝置正確提起（或釋放）驗證的，則在定期維護(hù)保養(yǎng)時應(yīng)檢測制動力。

（3）對于僅采用對制動力驗證的，則制動力自監(jiān)測周期不應(yīng)大于24 h。

按照GB 7588—2003 制造的電梯制動器機(jī)械和電器裝置均有冗余設(shè)計，能夠在制動裝置部分機(jī)電部件失效的情況下確保電梯的安全。且增加了對制動器狀態(tài)的監(jiān)測后能夠及時的發(fā)現(xiàn)并提示維修人員處理失效的制動器部件，從而避免了冗余的制動器部件相繼失效造成的制動裝置失效。

對制動裝置監(jiān)測有3 個要求，對可靠性影響的分析如下：

（1）對機(jī)械裝置正確提起（或釋放）的驗證，可以及時發(fā)現(xiàn)制動器的動作異常，當(dāng)任何一套制動裝置機(jī)械動作不正常時都會防止轎廂的再次啟動，讓發(fā)生故障的裝置及時得到修復(fù)，避免兩套裝置相繼失效造成危險，但檢測機(jī)械動作的方法并不能發(fā)現(xiàn)制動力的變化，因此對僅采用檢測機(jī)械裝置的方法規(guī)定了電梯維保時應(yīng)檢測制動力。

（2）對制動力的驗證是將當(dāng)前制動力矩與出廠設(shè)置的制動力矩相比較，任何制動器制停效果的不利改變都可以被制動力矩監(jiān)測所發(fā)現(xiàn)，因此當(dāng)冗余制動裝置中的任何性能改變導(dǎo)致制動力異常都會被及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，可以有效避免制動性能改變造成制動力不足而發(fā)生危險，因為造成制動力改變的因素較多，其中包括性能改變較快的機(jī)械部件，故自監(jiān)測周期為24 h。

（3）對于同時監(jiān)測機(jī)械動作且監(jiān)測制動力矩的方法，其效果非常接近僅檢測制動器機(jī)械裝置動作的方法，只是由自動監(jiān)測功能替代維保時的人工檢測制動力矩，按照目前技術(shù)規(guī)范對維保周期的要求是每月2 次，而自監(jiān)測制動力矩的周期則是15 d，自監(jiān)測裝置與人工檢測制動力矩等效。

制動器在設(shè)計時本身就有冗余設(shè)計，兩套以上高可靠性的制動器在同一個時間段內(nèi)發(fā)生故障的概率極低，而分析以上三種情況，通過監(jiān)測系統(tǒng)可有效避免兩套制動裝置相繼失效。

5 結(jié)束語

綜上所述，采用除主機(jī)制動器以外設(shè)置其他制停裝置作為UCMP 制停裝置時，在安裝、調(diào)整、維保到位的情況下有著較高的動作可靠性；而采用主機(jī)制動器作為制停裝置時，增加了對制動器的監(jiān)測，有著較高的可靠性。經(jīng)分析得出使用主機(jī)制動器作為UCMP 制停裝置時，使用符合GB 7588—2003 第1 號修改單的要求的各類制停裝置作為UCMP的制停裝置均能達(dá)到較高的可靠性。