江西省特種設備檢驗檢測研究院 陳 穎 胡 誠

■引言

電梯制動系統(tǒng)是保障電梯安全運行的重要系統(tǒng)，加強對電梯制動性能的檢驗是電梯定期檢驗工作的重點。然而，電梯的制動力并不是決定電梯制動性能的唯一因素。2017 年國家市場監(jiān)管總局對TSG T7001-2009《曳引與強制驅動電梯檢驗規(guī)范》（以下簡稱檢規(guī)）進行了修改。根據(jù)檢規(guī)要求，當電梯存在曳引能力不足或使用日期超過五年（每五年）須進行125%額定載荷下行制動試驗，該試驗綜合考察了電梯的制動能力和曳引能力。然而，通過對近幾年的下行制動試驗結果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，不同品牌、不同型號、不同規(guī)格的電梯下行制停距離不一樣，部分電梯試驗過程出現(xiàn)限速器誤動作。而現(xiàn)行檢規(guī)未具體明確的制定制動試驗的評價標準，為了更好地開展125%額定載荷下行制動試驗，本文結合相關規(guī)范和現(xiàn)場試驗案例對試驗結果的評價方法、失敗原因分析以及現(xiàn)場檢驗注意要點等方面進行闡述。

■試驗結果評價方法

檢規(guī)第8.13 條要求現(xiàn)場進行125%額定載荷下行制動試驗時，檢驗人員觀察驅動主機在制動器的控制下是否能停止運轉和轎廂是否存在明顯變形、損壞判斷試驗等宏觀方法進行檢驗。本文則從電梯制動減速度、電梯狀態(tài)等方面具體分析125%載荷下行制動試驗的評價方法。

1.制動減速度

制動器制動力過小，相應電梯制停時減速度較?。幌喾?，電梯制動力過大， 制停過程中減速度較大。GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（以下簡稱規(guī)范）第12.4.2 條則要求“當轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運行時，操作制動器應能使曳引機停止運轉。在上述情況下，轎廂的減速度不應超過安全鉗動作或轎廂撞擊緩沖器所產(chǎn)生的減速度”，而規(guī)范第9.8.4條安全鉗要求的最大減速度為0.2gn-1.0gn。同時，規(guī)范附錄M 第2.1.2 條要求電梯在緊急制動工況時，對于正常情況下電梯減速度不應小于0.5m/s2，而對于使用減行程緩沖器的電梯減速度不應小于0.8m/s2。綜上，規(guī)范對于轎廂在制動工況下要求電梯的減速度最大不能超過1.0gn，最小不能少于0.5m/s2（0.8m/s2）。因此，現(xiàn)場檢驗人員可根據(jù)式（1）計算現(xiàn)場試驗設備下行制動距離的理論區(qū)間值，從而結合現(xiàn)場目測制停距離判斷電梯的制動效果。

式中：vt為電梯制停末速度0m/s；v0為電梯的額定速度；S為制停距離；a為電梯的減速度。

式（1）是建立在電梯勻減速制停的計算模型而電梯的實際運行情況是變減速運動。因此，通過比對下行制停距離測量值和理論區(qū)間值來判斷制動性能的方法僅能作為一種輔助檢驗手段。

2.電梯動作狀態(tài)

統(tǒng)計現(xiàn)場試驗案例發(fā)現(xiàn)，一般在電梯制停過程中存在以下試驗狀態(tài)：

（1）斷電后制動器立即抱閘，曳引輪停止運轉，鋼絲繩在曳引輪槽上瞬間打滑后，電梯停止運行。

（2）斷電后制動器延遲一段時間后抱閘，在此過程中電梯加速至限速器-安全鉗動作，最后使得電梯停止運轉。

（3）斷電后制動器立即抱閘，但未能完全制停曳引輪，此時曳引輪與鋼絲繩仍在向下運轉，最后導致電梯加速至限速器-安全鉗動作電梯停止運轉。

（4）斷電后制動器立即抱閘，曳引輪停止運轉，但鋼絲繩在曳引輪上打滑，在打滑過程中電梯加速至限速器安全鉗動作，最后使得電梯停止運轉。

上述狀態(tài)中的第一種是現(xiàn)場檢驗最常見的試驗狀態(tài)，該試驗反映了電梯的曳引能力和制動力等綜合性能較好。第4 種狀態(tài)，制動力符合要求，但曳引能力不足，后3 種狀態(tài)雖能夠使電梯停下來，但是由于安全鉗誤動作后導致，不符合檢規(guī)要求。

■試驗結果分析

上述電梯運行狀態(tài)1 是現(xiàn)場檢驗常見情況，但同時發(fā)現(xiàn)同品牌同型號同規(guī)格電梯的制停距離并不一樣，甚至相差很大。而后3 種描述限速器-安全鉗動作的運行狀態(tài)出現(xiàn)案例數(shù)占試驗設備總數(shù)的比例較低。

1.電梯制停距離影響因素

1.1 制動力

假設轎廂125%額定載荷制停試驗是一個勻減速運動過程。根據(jù)式（1）可知，影響制停距離的主要因素是轎廂的減速度，而轎廂的運行是電機通過驅動曳引輪的運轉帶動轎廂運行。因此，在運行過程中轎廂的減速度與曳引輪的減速度幾乎一致，從而可得出式（2）：

式中：a為轎廂線加速度（曳引輪線加速度）；R為曳引輪半徑；1ε為制動輪角加速度；2ε為曳引輪角加速度；1n為制動輪轉速；n2為曳引輪轉速。

從式（2）中知曳引輪的線加速度（簡稱加速度）與曳引輪半徑、制動輪角加速度、曳引輪轉速成正比，而與制動輪轉速成反比。由于制動輪的運轉受制動器制動力控制，在制停過程中制動力越小，制動輪的角加速度越小。因此，現(xiàn)場進行125%額定載荷下行制動試驗時，若發(fā)現(xiàn)轎廂制停距離過大，可綜合制動器閘瓦磨損等情況判斷轎廂制動能力是否符合規(guī)范要求。

1.2 曳引力

根據(jù)規(guī)范附錄M 曳引力計算公式的要求，轎廂裝載和緊急制動工況下應滿足式（3）要求。

式中：1T、T2為曳引輪兩側曳引繩拉力；f為當量摩擦系數(shù)；α為曳引繩在曳引輪上的包角。

在進行125%額定載荷試驗狀態(tài)時，1T為轎廂側拉力，2T為對重側拉力。在制停過程中，轎廂側加速度和對重側加速度大小一致、方向相反，故得出加速度的式（4）。從式（4）可知，加速度與當量摩擦系數(shù)成一定的正比例關系。在其他條件一定時，曳引輪與鋼絲繩間的當量摩擦系數(shù)越小，加速度就越小。因此，現(xiàn)場進行125%額定載荷下行制動試驗時，若發(fā)現(xiàn)轎廂制停距離過大，可綜合曳引輪槽、鋼絲繩磨損等情況判斷曳引能力是否符合規(guī)范要求。

式中：1m為轎廂側重量；m2為對重側質量；P為轎廂自重；K為平衡系數(shù)；Q為額定載荷。

1.3 平衡系數(shù)

根據(jù)式（4）可知，當電梯的當量摩擦系數(shù)、包角等其他條件一定時，制停過程中電梯的減速度與平衡系數(shù)有關。當平衡系數(shù)越小，轎廂的減速度越小。因此，為避免試驗過程中發(fā)生蹲底事故，必須現(xiàn)場實測電梯的平衡系數(shù)。

2.限速器-安全鉗動作原因分析

限速器的鋼絲繩繩頭部與轎廂緊固在一起，并通過機械連桿與安全鉗連接。如果轎廂超速至限速器動作速度時，將觸發(fā)夾繩裝置夾緊鋼絲繩。而當轎廂繼續(xù)下降時，限速器鋼絲繩提拉機械連桿從而拉動安全鉗夾住導軌產(chǎn)生摩擦力，最終使得電梯制停。因此，在125%額定載荷制動試驗過程中，出現(xiàn)限速器-安全鉗動作致電梯制停的原因可能有以下兩種：①限速器-安全鉗動作速度不在標準范圍，相對正常值偏??；②限速器動作范圍合格但是電梯在試驗過程中加速至限速器動作。

第①種導致電梯加速的情況是由于限速器動作速度偏小，導致電梯試驗過程中限速器動作。因此，試驗前要求維保單位對限速進行器校驗。

第②種導致電梯加速的情況是由于電梯在斷電后制動器沒有及時響應抱閘，轎廂在這段滯后的短時間內(nèi)繼續(xù)加速，進而可能導致限速器動作至安全鉗連桿動作。而產(chǎn)生制動器抱閘響應滯后的原因主要是當前國內(nèi)大多數(shù)電梯廠家在采用外購制動器、控制系統(tǒng)等方式進行整機制造時沒有對電氣控制線路等部件進行調(diào)整，導致制動器控制電路中續(xù)流回路電阻阻值偏小，從而造成制動器響應時間過長（GB/T24478-2009《電梯曳引機》第4.2.2.3 條規(guī)定，制動器響應時間應不大于0.5s）。

■現(xiàn)場檢驗注意要點

通過上文對125%載荷制動試驗的分析知，現(xiàn)場試驗前應確認設備的平衡系數(shù)、曳引能力、制動器、限速器等性能合格的條件下方可進行125%載荷制動試驗。同時，在檢驗過程中還應注意以下幾點。

1.鋼絲繩頭結合處的安全確認

由于裝有125%額定載荷的電梯在制動的瞬間會對鋼絲繩繩頭產(chǎn)生一個巨大的沖擊力，特別是老舊電梯的繩頭組合、巴氏合金澆鑄等容易出現(xiàn)松動斷裂的繩頭結合處，應重點檢查其連接強度。由于125%額定載荷試驗過程中可能會發(fā)生限速器安全鉗聯(lián)動試驗，因此對限速器鋼絲繩接頭也需要重點檢察。

2.電梯導軌、主機等部件強度的安全確認

限速器安全鉗聯(lián)動制停電梯，主要是依靠安全鉗與導軌之間的摩擦力制停。因此，在進行125%額定載荷試驗前，應首先檢查導軌的固定連接強度。在定期檢驗案例中，存在電梯驅動主機軸承斷裂等主機異響情況。針對此類存在異常情況的電梯，尤其是老舊電梯，應注意檢查其主機運行情況以及主機與橫梁連接強度。

3.轎廂內(nèi)砝碼搬運

若試驗設備的制動器閘瓦、曳引輪磨損嚴重，尤其是老舊電梯因電機轉矩不夠無法運載125%額定載荷向上運行時，現(xiàn)場維保人員會采用分批運輸砝碼至電梯頂層后，再將砝碼搬進轎廂。而由于125%額定載荷制動試驗時轎廂側重力大于對重側重力，可能在搬運過程中發(fā)生轎廂意外移動，從而導致在門區(qū)產(chǎn)生剪切危險。

4.斷電操作方式

在現(xiàn)場試驗過程中，現(xiàn)場試驗人員常采用以下兩種方式模擬電梯失電制動器抱閘：①拍急停開關切斷安全回路（控制回路）斷電；②拉總閘切斷主電源斷電。然而拍急停只會使得制動器和電機等部分元件失電，從而導致部分反饋元器件釋放能量。而拉總閘斷電導致全部元件失電，從而導致全部反饋元器件釋放能量，造成能量反饋集中過大。因此，在進行125%額定載荷試驗過程中，由于電梯負載大，切斷總電源儲能元件反饋能量大，容易造成元器件燒壞。因此，建議在試驗時采用拍急停的方式實現(xiàn)制動器失電抱閘。

■總結

電梯的制動力越小、曳引能力越小則其制停距離越大，從而造成電梯沖頂、蹲底的可能性越大；制動力越大導致制停減速度越大，進而造成電梯緊急制停時轎廂內(nèi)人員因減速度過大受傷的可能性越大。因此，加強對125%額定載荷下行制動試驗的電梯制動性能和曳引性能綜合檢驗項目認識和現(xiàn)場判斷能力，是提高電梯檢驗質量的措施之一。