閆 賓，王 葵

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院，廣州 510000）

0 引言

隨著我國(guó)城市化高速發(fā)展，高樓數(shù)量越來(lái)越多，電梯也成為人們出行非常重要的垂直交通工具。電梯為人們的出行帶來(lái)巨大便利，如何提升電梯的安全性，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全，已經(jīng)成為電梯發(fā)展非常重要的問(wèn)題[1-6]。

電梯限速器是電梯非常重要的安全部件，它負(fù)責(zé)監(jiān)控電梯的運(yùn)行速度。當(dāng)電梯出現(xiàn)超速時(shí)，限速器上的電氣安全開(kāi)關(guān)首先動(dòng)作，斷開(kāi)電梯的安全電路，電梯停止運(yùn)行；如果電氣動(dòng)作后，電梯依然繼續(xù)加速運(yùn)行，限速器的機(jī)械部分發(fā)生動(dòng)作，觸發(fā)安全鉗或者夾繩器等保護(hù)裝置動(dòng)作，強(qiáng)制制停電梯。限速器通過(guò)電氣和機(jī)械動(dòng)作確保電梯運(yùn)行的安全，避免極端危險(xiǎn)的電梯事故發(fā)生。

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》要求，限速器作為電梯安全保護(hù)裝置，在出廠前需進(jìn)行試驗(yàn)，其中最重要的是對(duì)其電氣動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作速度進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品的安全、可靠性[7]。

目前，限速器試驗(yàn)裝置的驅(qū)動(dòng)部分采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)1個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，然后將驅(qū)動(dòng)輪放置在限速器繩輪上，驅(qū)動(dòng)限速器的加速。速度檢測(cè)則采用霍爾元件或者將連接編碼器的檢測(cè)輪放置在限速器繩輪上的方式。

目前的限速器試驗(yàn)裝置主要存在幾個(gè)問(wèn)題。（1）適用性不廣?，F(xiàn)有裝置需將驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪放置在限速器繩輪上，但某些限速器的限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪無(wú)法放置到輪上，導(dǎo)致無(wú)法試驗(yàn)。（2）采用霍爾元件采集限速器繩輪的速度信號(hào)，誤差比較大，精度不能保證。

本文開(kāi)發(fā)一款電梯限速器動(dòng)作速度試驗(yàn)裝置，采用三角帶將限速器繩輪、驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪連接起來(lái)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪無(wú)法接觸限速器繩輪的情況，有效擴(kuò)大了本裝置的適用范圍；本裝置中通過(guò)設(shè)置升降單元和第一移動(dòng)平臺(tái)，能夠調(diào)整驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪的位置，使得本裝置適用于各種不同類(lèi)型的限速器，而且保證三角帶在試驗(yàn)時(shí)處于繃緊狀態(tài)，模擬電梯限速器實(shí)際使用時(shí)的狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際使用工況，有效提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，對(duì)促進(jìn)質(zhì)檢事業(yè)的科技發(fā)展和保障電梯安全運(yùn)行都有十分重要和積極的社會(huì)意義。

1 儀器檢測(cè)原理及方案

1.1 檢測(cè)原理

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》要求，對(duì)于新的參數(shù)或配置的限速器，在進(jìn)行批量生產(chǎn)和銷(xiāo)售前，制造單位應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)樣品到國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局核準(zhǔn)的電梯型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的試驗(yàn)。限速器動(dòng)作速度是其中一項(xiàng)試驗(yàn)要求。

限速器是電梯設(shè)備中用于監(jiān)控轎廂運(yùn)行速度的機(jī)械安全裝置。圖1 所示為限速器結(jié)構(gòu)原理圖，限速器通過(guò)限速器繩和電梯轎廂一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電梯轎廂的運(yùn)行速度超過(guò)額定速度一定值時(shí)，限速器的動(dòng)作能夠切斷電氣安全回路，進(jìn)一步超速導(dǎo)致安全鉗或轎廂上行超速保護(hù)裝置制動(dòng)元件起作用，從而起到對(duì)電梯的安全保護(hù)作用。

圖1 限速器結(jié)構(gòu)原理圖

在實(shí)驗(yàn)室里面，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)限速器繩輪旋轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)元件檢測(cè)限速器電氣安全開(kāi)關(guān)動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作時(shí)刻的信號(hào)，并且將信號(hào)傳送給信號(hào)處理裝置。速度檢測(cè)裝置獲取限速器繩輪實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度，并且將速度信號(hào)傳送給信號(hào)處理裝置。信號(hào)處理裝置對(duì)動(dòng)作信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行處理，得到限速器電氣動(dòng)作速度和機(jī)械動(dòng)作速度的數(shù)值。

1.2 試驗(yàn)裝置技術(shù)方案

1.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示，圖中限速器的安裝主要通過(guò)升降和橫移運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)升降單元的上下運(yùn)動(dòng)，便于三角皮帶輪安裝到限速器繩輪上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄通過(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)分別和驅(qū)動(dòng)輪、檢測(cè)輪的安裝平臺(tái)連接。通過(guò)操作轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使驅(qū)動(dòng)輪、檢測(cè)輪左右橫移，確保限速器繩輪兩邊的三角帶處于豎直向下?tīng)顟B(tài)。

限速器的固定通過(guò)給導(dǎo)磁板充電，導(dǎo)磁板產(chǎn)生強(qiáng)磁性，將限速器吸附在試驗(yàn)臺(tái)上，避免使用夾具，提高安裝效率。

圖2 試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖和試驗(yàn)裝置升降平臺(tái)俯視圖

1.2.2 硬件設(shè)計(jì)

如圖3所示，檢測(cè)儀器的核心采用PLC控制器，其通過(guò)工業(yè)級(jí)操作屏和操作人員進(jìn)行交互。操作人員在操作屏上向PLC控制器發(fā)送控制指令。同時(shí)，PLC控制器將試驗(yàn)結(jié)果傳輸?shù)讲僮髌辽?，便于操作人員讀取。

圖3 試驗(yàn)裝置硬件設(shè)計(jì)方案

在限速器安裝過(guò)程中，PLC 控制器接收操作屏上的信號(hào)，通過(guò)第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使升降單元上下運(yùn)動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中，PLC 控制器向第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)接收編碼器上的信號(hào)，并且通過(guò)運(yùn)算得到限速器的實(shí)時(shí)速度。

限速器電氣安全開(kāi)關(guān)動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作后，電氣安全開(kāi)關(guān)和磁開(kāi)關(guān)相繼斷開(kāi)，PLC 控制器將先后接收到2 個(gè)脈沖信號(hào)，記錄這2個(gè)時(shí)刻限速器的速度值，并且分別作為限速器電氣動(dòng)作速度值和機(jī)械動(dòng)作速度值傳輸?shù)讲僮髌辽稀?/p>

2 測(cè)試結(jié)果

試驗(yàn)裝置實(shí)物如圖4 所示。本次試驗(yàn)限速器為單向限速器，額定速度為0.5 m/s，結(jié)構(gòu)型式為離心甩塊式，通過(guò)夾持方式產(chǎn)生提拉力。

首先，限速器放置到試驗(yàn)臺(tái)上，在操作屏上控制升降平臺(tái)上升到一定位置，然后將三角帶分別穿過(guò)限速器繩輪、驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪，并且采用接頭片將三角帶封閉連接?？刂粕灯脚_(tái)向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)操作轉(zhuǎn)動(dòng)手柄橫移驅(qū)動(dòng)輪和檢測(cè)輪的位置，使三角帶繃緊同時(shí)豎直地安裝在試驗(yàn)裝置上。

其次，將限速器的電氣安全開(kāi)關(guān)連接到試驗(yàn)裝置上。同時(shí)，將磁開(kāi)關(guān)對(duì)準(zhǔn)限速器壓繩拉臂的邊緣。當(dāng)限速器電氣動(dòng)作時(shí)，電氣安全開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，試驗(yàn)裝置獲得一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。限速器機(jī)械動(dòng)作時(shí)，壓繩拉臂動(dòng)作，磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，試驗(yàn)裝置再次獲得一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。

最后，接通導(dǎo)磁板電源，導(dǎo)磁板將限速器穩(wěn)穩(wěn)地吸附在試驗(yàn)臺(tái)上。在操作板上設(shè)置限速器的旋轉(zhuǎn)方向以及其它相關(guān)參數(shù)，試驗(yàn)裝置開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示。從表中可以看出，下行電氣動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過(guò)0.037 4 m/s，下行機(jī)械動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過(guò)0.021 2 m/s，上行電氣動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過(guò)0.053 2 m/s。

表1 下行動(dòng)作速度 m/s

表2 上行動(dòng)作速度 m/s

造成速度偏離的主要原因有兩個(gè)方面。（1）該臺(tái)限速器動(dòng)作主要通過(guò)離心甩塊來(lái)動(dòng)作電氣安全開(kāi)關(guān)和壓繩拉臂，離心甩塊只有兩個(gè)，當(dāng)離心甩塊達(dá)到動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，可能并沒(méi)有到達(dá)限速器電氣或者機(jī)械動(dòng)作的位置，限速器動(dòng)作速度出現(xiàn)偏差。（2）試驗(yàn)裝置本身存在的誤差；限速器安裝過(guò)松，三角帶出現(xiàn)打滑。編碼器采集的數(shù)據(jù)存在誤差，導(dǎo)致限速器試驗(yàn)速度采集出現(xiàn)偏差。

圖4 試驗(yàn)裝置實(shí)物

3 結(jié)束語(yǔ)

本文開(kāi)發(fā)一款用于電梯限速器動(dòng)作速度的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)結(jié)果表明該裝置可以很好地完成限速器動(dòng)作速度的試驗(yàn)，安裝簡(jiǎn)單、操作方便，試驗(yàn)結(jié)果可靠度高、誤差較小，大大減輕了試驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了檢驗(yàn)質(zhì)量和效率。