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        一起曳引電梯沖頂事故的原因分析

        2022-05-06 07:39:30張書輝毛健趙慶凱冉堅(jiān)強(qiáng)
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2022年3期
        關(guān)鍵詞:電梯

        張書輝 毛健 趙慶凱 張 建 冉堅(jiān)強(qiáng)

        (六盤水特種設(shè)備檢驗(yàn)所,貴州 六盤水 553000)

        近年來,隨著我國電梯保有量不斷增加,電梯事故的發(fā)生起數(shù)也逐步上升。在眾多電梯事故中,電梯沖頂事故又是眾多事故中非常危險(xiǎn)且一旦發(fā)生會(huì)給人身和財(cái)產(chǎn)帶來重大傷害和損失的事故之一。該文通過分析一起在定期檢驗(yàn)過程中發(fā)生的電梯沖頂事故,詳細(xì)闡述制動(dòng)器在電梯安全運(yùn)行中重要性。

        1 事故情況概述

        2020年3 月,我單位按計(jì)劃對(duì)轄區(qū)某單位電梯實(shí)施定期檢驗(yàn),進(jìn)行上行制動(dòng)工況曳引檢查試驗(yàn)時(shí),切斷電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器供電,電梯轎廂并未停止向上運(yùn)行,上行超速保護(hù)裝置未動(dòng)作,直至電梯對(duì)重壓實(shí)緩沖器, 轎廂才停止向上運(yùn)動(dòng),轎廂受力引起安全鉗動(dòng)作,電梯設(shè)備各部件并未造成明顯損壞。

        2 事故現(xiàn)場(chǎng)勘察

        現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察發(fā)現(xiàn),該電梯基本參數(shù)情況如下:該電梯為2008年安裝投入使用的載貨電梯,額定載質(zhì)量為1600kg,額定速度為1.0m/s,層站門數(shù)為12層12站12門,提升高度為78.2m,出廠日期為2007年12月,上行超速保護(hù)裝置采用夾繩器,集選微機(jī)控制,未配備制動(dòng)器抱閘檢測(cè)開關(guān)。

        事故發(fā)生后,電梯轎廂位于井道頂部,轎廂地坎高出頂層層門地坎高度約1370mm;限速器為雙向限速器,在校驗(yàn)合格有效日期內(nèi),限速器存在積塵嚴(yán)重現(xiàn)象,限速器電氣安全裝置已動(dòng)作,轎廂安全鉗已動(dòng)作,轎廂因?qū)χ貕簩?shí)緩沖器和安全鉗動(dòng)作被可靠地制停在井道頂部導(dǎo)軌上;上行超速保護(hù)裝置夾繩器未動(dòng)作,如圖1所示;井道中上極限開關(guān)已完全動(dòng)作,底坑對(duì)重緩沖器被完全壓縮,部分鋼絲繩跳出了對(duì)重反繩輪的輪槽;如圖2、圖3所示;曳引輪鋼絲繩部分松脫;頂層層門為閉合狀態(tài),層門開門裝置鋼絲繩已損壞,無法正常開啟層門??刂乒裰械碾娔X板和各電氣元器件積灰嚴(yán)重,繼電器接觸良好;曳引輪繩槽磨損均勻、繩槽及鋼絲繩無油污且槽型未改變。繩槽中未見鋼絲繩劇烈磨損后所產(chǎn)生的鐵屑,未發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在斷絲、斷股、變形等現(xiàn)象。曳引機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)閘瓦工作面有部分碳化現(xiàn)象,制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪之間存在油污,曳引機(jī)與減速箱之間的聯(lián)軸器存在明顯漏油現(xiàn)象,如圖4~圖6所示。

        圖1 夾繩器未動(dòng)作

        圖2 對(duì)重鋼絲繩跳出

        圖3 對(duì)重緩沖器壓實(shí)

        圖4 制動(dòng)輪表面油污

        圖6 減速箱聯(lián)軸器漏油

        3 事故原因分析

        根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)電梯的勘察狀況可知,在上行制動(dòng)試驗(yàn)中,切斷電梯電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器供電時(shí),轎廂沒有完全停止,反而發(fā)生加速上行,同時(shí)上行超速保護(hù)裝置未動(dòng)作,最后導(dǎo)致電梯沖頂。電梯沖頂就是電梯轎廂上行至頂層端站時(shí)無法有效制停,直至轎廂沖向井道頂部。造成電梯沖頂?shù)脑蛑饕幸韵聨讉€(gè):①電氣開關(guān)或者電氣安全裝置失效;②曳引力不足;③限速器-安全鉗失效;④制動(dòng)器失效或者制動(dòng)力矩不足;⑤上行超速保護(hù)裝置失效。根據(jù)以上5個(gè)可能導(dǎo)致電梯沖頂事故的原因,檢驗(yàn)人員有針對(duì)地進(jìn)行排查、分析和判斷。

        圖5 制動(dòng)閘瓦部分碳化

        3.1 電氣開關(guān)或電氣安全裝置失效

        通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)以及查閱電氣原理圖可知,事故電梯的上極限開關(guān)、上限位開關(guān)、對(duì)重緩沖器電氣開關(guān)、張緊裝置電氣開關(guān)、限速器電氣開關(guān)已動(dòng)作,與之串聯(lián)的電梯安全繼電器處于斷開狀態(tài)。為進(jìn)一步驗(yàn)證電氣開關(guān)的功能狀態(tài),檢驗(yàn)人員從電梯控制柜中故障顯示板上得到了驗(yàn)證。因此,排除電氣開關(guān)或者電氣安全裝置失效導(dǎo)致電梯沖頂?shù)目赡苄浴?/p>

        3.2 曳引力不足

        曳引式電梯的曳引力是通過鋼絲繩與繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的,如果曳引力不足,即使安全保護(hù)裝置有效,也不能有效地防止電梯轎廂沖頂。造成曳引力不足的原因主要是曳引輪槽磨損、曳引鋼絲繩直徑減小、斷絲、斷股、平衡系數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)等。通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該電梯的曳引繩槽和曳引鋼絲繩外觀檢查發(fā)現(xiàn),曳引輪繩槽磨損均勻且槽型未改變、繩槽及鋼絲繩無油污,未發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在斷絲、斷股、直徑減小現(xiàn)象,繩槽中未見鋼絲繩劇烈磨損后所產(chǎn)生的鐵屑。該電梯的平衡系數(shù)為0.43,符合檢規(guī)TST G7001-2009的平衡系數(shù)要求(0.4~0.5)??梢耘卸ㄔ撾娞菸窗l(fā)生曳引力不足的現(xiàn)象,因此排除曳引力不足導(dǎo)致電梯沖頂?shù)脑颉?/p>

        3.3 限速器-安全鉗失效

        通過查閱該電梯限速器-安全鉗相關(guān)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn),該電梯采用作用于鋼絲繩系統(tǒng)的夾繩器作為上行超速保護(hù)裝置,并未使用轎廂安全鉗或?qū)χ匕踩Q作為上行超速保護(hù)裝置,因此排除限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效導(dǎo)致電梯沖頂。

        3.4 制動(dòng)器失效或者制動(dòng)力矩不足

        從理論上分析,制動(dòng)器制動(dòng)失效的原因主要包括兩個(gè)方面:1)制動(dòng)器電氣控制裝置部分失效,即切斷制動(dòng)器工作的接觸器觸點(diǎn)黏連或不斷開或釋放遲緩造成制動(dòng)器不抱閘或抱閘時(shí)間滯后;曳引機(jī)制動(dòng)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷,如兩個(gè)切斷制動(dòng)器電流的電氣裝置非獨(dú)立、只有一個(gè)電氣裝置切斷制動(dòng)器電流等。2)制動(dòng)器機(jī)械部件失效,制動(dòng)器因調(diào)整導(dǎo)致制動(dòng)輪與閘瓦相對(duì)位置調(diào)整不符合要求,或制動(dòng)器閘瓦發(fā)生不正常磨損,二者之間間隙過大,導(dǎo)致制動(dòng)器制動(dòng)能力不足;因閘瓦老化、表面碳化、磨損、油污雜物存在降低摩擦系數(shù),制動(dòng)摩擦力減小;因內(nèi)部機(jī)械移位、粉塵、剩磁造成機(jī)械卡阻等造成機(jī)械失效。制動(dòng)彈簧老化或長(zhǎng)度調(diào)整不當(dāng),制動(dòng)彈簧力太小,制動(dòng)力矩不足。

        按照制動(dòng)器可能發(fā)生的故障原因一一排查,首先是電氣部分排查。根據(jù)檢規(guī)第 2.8 項(xiàng)第(3)款:電梯正常運(yùn)行時(shí),切斷制動(dòng)器電流至少應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)獨(dú)立的電氣裝置來實(shí)現(xiàn)。通過查閱電氣原理圖,排除了設(shè)計(jì)上的問題。然后,重點(diǎn)檢查了切斷制動(dòng)器電流的兩路獨(dú)立控制的相關(guān)接觸器觸點(diǎn)和其他相關(guān)繼電器,初步確定接觸器、繼電器結(jié)構(gòu)和工作狀況無異常,沒有出現(xiàn)損壞、卡阻、黏連等現(xiàn)象,再結(jié)合轎廂上行制動(dòng)試驗(yàn)所引發(fā)的沖頂過程,基本排除因制動(dòng)器電氣保護(hù)裝置故障所引起的事故。

        其次制動(dòng)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)排查,外觀檢查制動(dòng)器制動(dòng)臂、制動(dòng)彈簧、銷軸沒有發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋和松動(dòng),可以確定制動(dòng)器整體外觀機(jī)械結(jié)構(gòu)良好;對(duì)制動(dòng)器各機(jī)構(gòu)環(huán)節(jié)的機(jī)械動(dòng)作靈活性作檢查,制動(dòng)器動(dòng)作靈活無卡阻現(xiàn)象;對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)電磁鐵通電斷電試驗(yàn),制動(dòng)器電磁鐵能夠正常吸合,未發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器電磁鐵機(jī)械卡阻現(xiàn)象;對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)閘瓦和制動(dòng)輪工作面檢查,發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器制動(dòng)閘瓦工作面有部分碳化現(xiàn)象,說明制動(dòng)器處于長(zhǎng)期帶閘運(yùn)行狀態(tài)。制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪之間摩擦表面存在油污,曳引機(jī)與減速箱之間的聯(lián)軸器存在明顯漏油現(xiàn)象。

        制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩是靠閘瓦和閘盤之間的摩擦力產(chǎn)生的,在制動(dòng)過程中,分別會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力和動(dòng)摩擦力。

        靜摩擦力滿足:

        式中:?為靜摩擦系數(shù) ,F為制動(dòng)彈簧正壓力(法向約束反力)

        動(dòng)摩擦力滿足:

        式中:?為動(dòng)摩擦系數(shù)。

        在緊急制動(dòng)工況下,在滿足曳引力要求的臨界條件下摩擦力對(duì)轎廂側(cè)產(chǎn)生的減速度可由公式(1)計(jì)算得到。

        式中:m為轎廂側(cè)質(zhì)量總和。

        在制動(dòng)器緊急制動(dòng)的過程中,由于突然減速,使曳引系統(tǒng)承受的力矩增加。以轎廂、對(duì)重及曳引機(jī)組成的整體為研究對(duì)象,假定鋼絲繩與曳引輪間無相對(duì)滑動(dòng),不考慮曳引鋼絲繩所產(chǎn)生的質(zhì)量差,可知制動(dòng)器所受力矩:

        整理得:

        式中:為對(duì)重質(zhì)量,為轎廂空載質(zhì)量,為電梯額定載荷,為曳引輪節(jié)圓直徑。

        由上述公式可知,由于制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪摩擦表面油污的存在,使制動(dòng)器工作表面靜摩擦系數(shù)?及動(dòng)摩擦系數(shù)?變小,摩擦力變小,轎廂側(cè)產(chǎn)生的減速度變小,導(dǎo)致制動(dòng)器制動(dòng)力矩不足,不能起到有效制停轎廂向上運(yùn)行,是導(dǎo)致轎廂沖頂?shù)闹饕蛑弧?/p>

        油污存在原因分析:蝸桿軸通孔端的油封有滲油。該電梯采用橡膠油封,由于電梯長(zhǎng)期運(yùn)行,導(dǎo)致橡膠油封老化破損,潤滑油外滲。曳引機(jī)整體向制動(dòng)器方向傾斜,在重力的作用下,外滲油污流向制動(dòng)輪與蝸桿軸的連接處。同時(shí)制動(dòng)輪隨蝸桿軸一起旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使減速箱蝸桿軸上的潤滑油不斷隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸滲出,灑落到制動(dòng)輪與制動(dòng)閘瓦摩擦面上,長(zhǎng)期存在的潤滑油與空氣中灰塵形成油膜,導(dǎo)致制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪摩擦表面被油污污染。

        3.5 上行超速保護(hù)裝置失效

        現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn),該電梯采用蝸輪蝸桿傳動(dòng),采用鋼絲繩夾繩器作為上行超速保護(hù)裝置的執(zhí)行元件,限速器作為上行超速的監(jiān)控部件,夾繩器的觸發(fā)裝置為限速器上的電氣開關(guān)。事故發(fā)生后,限速器上行電氣開關(guān)動(dòng)作,說明速度監(jiān)控裝置限速器電氣安全裝置未失效,排除了由于限速器失效導(dǎo)致無法使執(zhí)行元件夾繩器動(dòng)作限制轎廂上行速度的原因。接著檢查上行超速保護(hù)裝置執(zhí)行元件夾繩器,對(duì)夾繩器電磁繼電器進(jìn)行通電試驗(yàn),電磁繼電器通電后能夠正常吸合。

        通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)夾繩器外觀檢查,發(fā)現(xiàn)夾繩器閘線調(diào)整不當(dāng),動(dòng)作機(jī)構(gòu)未調(diào)整到位致夾緊力不足,復(fù)位螺桿過度旋緊,使夾繩器未能有效動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)轎廂上行超速時(shí)使轎廂制?;蛑辽偈蛊渌俣冉档椭翆?duì)重緩沖器的設(shè)計(jì)范圍,導(dǎo)致轎廂繼續(xù)上行沖頂。

        對(duì)該事故案例分析可知,由于制動(dòng)器油污的存在導(dǎo)致電梯制動(dòng)器制動(dòng)力矩不足、上行超速保護(hù)裝置失效兩個(gè)主要問題,使該電梯發(fā)生轎廂沖頂事故。

        4 事故處理和預(yù)防措施

        對(duì)該電梯沖頂事故進(jìn)行技術(shù)分析,找出其沖頂事故的直接原因,詳細(xì)闡述制動(dòng)器以及上行超速保護(hù)裝置在電梯安全運(yùn)行中的重要性,并在該基礎(chǔ)上給出具體的應(yīng)對(duì)措施:1)及時(shí)清理制動(dòng)輪表面油污灰塵,通過更換減速箱油封或在蝸桿伸出端增加防護(hù)罩等有效方式,截?cái)嘤臀畚廴局苿?dòng)閘瓦與制動(dòng)輪表面的途徑。2)定期對(duì)上行超速保護(hù)裝置進(jìn)行檢查,及時(shí)調(diào)整了夾繩器閘線、動(dòng)作機(jī)構(gòu),使夾繩器能夠提供足夠的夾緊力,調(diào)整復(fù)位螺桿的旋緊程度,使夾繩器能夠及時(shí)有效動(dòng)作,復(fù)查夾繩器電氣安全裝置。3)維保單位要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng),尤其對(duì)曳引電梯制動(dòng)器、層門、限速器、上行超速保護(hù)裝置、極限開關(guān)等重要部件要加大維護(hù)保養(yǎng)頻次和力度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

        5 結(jié)論

        通過該案例分析,筆者意識(shí)到電梯安全部件隱患影響電梯的安全運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)時(shí),對(duì)電梯作動(dòng)態(tài)的上行制動(dòng)試驗(yàn)和下行有載制動(dòng)試驗(yàn)可以有效檢查安全部件,及時(shí)排除安全隱患。因此,要保障電梯安全使用,需要使用單位、維保單位、檢查單位三方協(xié)力配合,使用單位做好設(shè)備的使用管理,維保單位要確保定期保養(yǎng),保證維保質(zhì)量。檢驗(yàn)單位對(duì)檢驗(yàn)工作要認(rèn)真負(fù)責(zé),除了做好電梯的常規(guī)性檢驗(yàn)以外,要注重電梯的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn),動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的安全性和可靠性是電梯安全使用的重要保證。

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