電梯上行超速保護實現方式及檢驗方法探討

李 鋼

（北京市朝陽區特種設備檢測所，北京100122）

0 引言

曳引驅動電梯依靠曳引電動機，通過曳引鋼絲繩一端連接轎廂，另一端連接對重裝置，利用二者重力，使曳引鋼絲繩緊壓在曳引輪上，利用曳引鋼絲繩與曳引輪輪槽之間的摩擦力帶動轎廂沿導軌上下運行。因此如果對重裝置的重量大于轎廂側重量，傳動機構、曳引系統和制動系統的任何一個環節失效都可能導致電梯上行超速，嚴重時將導致轎廂沖頂。因此，為了防止電梯上行超速從而發生沖頂事故，GB7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》規定，曳引驅動電梯必須裝設轎廂上行超速保護裝置［1］。

1 上行超速事故發生的原因

曳引驅動電梯中的對重裝置是提供曳引力的關鍵部件之一，對重裝置的重量與轎廂重量之間存在如下關系：

式中，G為對重裝置的重量；P為轎廂的重量；K為平衡系數，通常取0.4～0.5；Q為電梯的額定載重量。

由式（1）可知，對重裝置的重量比轎廂大，因此在轎廂空載時，如果制動系統或傳動機構失效，就有可能造成轎廂沖頂。

轎廂沖頂通常是電梯超速運行所導致，通過對電梯事故的分析研究可以發現，其原因大致包括以下2種：（1）電磁制動器銜鐵卡阻或只設有一套機械制動部件，造成制動器失效或制動力不足；（2）曳引輪與制動器中間環節出現故障，多見于有齒曳引機的齒輪、軸、鍵、銷等發生折斷，造成曳引輪與制動器脫開。

電梯一旦發生超速沖頂事故，將會對乘客的頭部造成嚴重傷害，轎廂本身也會遭受嚴重損壞，因此曳引驅動電梯必須設置上行超速保護。

2 上行超速保護裝置的要求

電梯上行超速保護裝置通常由兩部分組成，一是電梯運行速度監控裝置，其能同步檢測出電梯轎廂的運行速度［2］，通常采用限速器來實現；二是減速執行裝置，其在超速信息觸發下應能使轎廂可靠制停，或至少使電梯運行速度降低到對重緩沖器設計范圍內。當速度監控裝置檢測到速度達到設定值時，上行超速保護裝置先碰撞一個超速安全保護開關，實施電氣保護；如果轎廂的運行速度仍繼續上升，則強制上行超速保護裝置執行機械保護。

上行超速保護裝置的速度監控元件動作整定值分為上下限，下限值為電梯額定運行速度的115%，上限值略大于限速器所允許的速度，但不超過10%。

上行超速保護裝置應是獨立的，在制停轎廂或使轎廂減速時，應完全依自身制動能力完成，不應依賴于速度控制系統（如強迫減速開關）、減速或停止裝置（如驅動主機制動器）。但如這些部件存在冗余，則可利用這些部件幫助上行超速保護裝置制停或減速轎廂。協助上行超速保護裝置動作的部件可以是與轎廂連接的機械裝置，且此裝置不必是專為轎廂上行超速保護而設置。比如，當上行超速保護裝置采用在轎廂上設置能在上、下兩個方向同時起作用的安全鉗這一形式時，觸發下行動作的安全鉗與觸發上行動作的安全鉗可是同一套拉桿系統。

上行超速保護裝置動作時，應有一個電氣安全裝置（一般采用安全開關）來驗證其狀態，電氣安全裝置動作后，應能防止電梯驅動主機啟動或使其立即停止轉動。此外，該裝置必須直接驗證轎廂上行超速保護狀態，而不能使用速度監控部件上的電氣安全裝置代替。

上行超速保護裝置動作必然是電梯系統出現故障（很可能是重大故障）所導致，此時，應由專門人員進行檢查，確認排除故障后方可釋放上行超速保護裝置，使電梯恢復正常運行。釋放該裝置時不需要接近轎廂或對重，釋放后，該裝置應處于正常狀態。所謂正常狀態是指當轎廂上行超速時其能夠正確響應速度監控元件的信號而動作，并將轎廂制停或減速到安全狀態。上行超速保護裝置動作以后一旦被釋放，其應能立即投入工作狀態。

如果上行超速保護裝置需要外部能量來制停或減速轎廂，那么在失去外部能量的情況下，裝置應處于動作狀態。也就是說，外部能量的作用只能是保持上行超速保護裝置處于釋放狀態，而不能作為上行超速保護裝置動作時提供制動力的來源。

3 電梯上行超速保護的實現方式

GB7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》規定：上行超速保護裝置可以作用于轎廂、對重、鋼絲繩系統和曳引輪。上行超速保護裝置之所以可以作用于鋼絲繩，是因為轎廂發生上行超速一定不可能是鋼絲繩斷裂所造成，所以作用在鋼絲繩上是有效的。按照規范要求，根據上行超速保護裝置作用的位置，可以把電梯上行超速保護的實現方式分為以下4種：

（1）限速器—上行安全鉗（導軌制動器）：上行安全鉗和導軌制動器都是制動在轎廂導軌上的上行超速保護裝置的減速元件，上行安全鉗配用雙向機械動作限速器，導軌制動器配用單向機械動作雙電氣觸點限速器。

（2）限速器—鋼絲繩制動器：鋼絲繩制動器也稱夾繩器，通過夾緊曳引鋼絲繩或補償鋼絲繩達到上行超速保護的目的。按照鋼絲繩制動器觸發方式的不同，常見的有機械觸發式鋼絲繩制動器（配用雙向機械動作限速器）、電氣觸發式鋼絲繩制動器（配用單向機械動作雙電氣觸點限速器）等。

（3）限速器—對重安全鉗：若使用對重安全鉗作為上行超速保護裝置的減速元件，則配用單向機械動作限速器即可，此時必須采用漸進式安全鉗。

（4）限速器—曳引輪制動器：曳引輪制動器是指直接作用在曳引輪或最靠近曳引輪的曳引輪軸上的制動器，常見的有同步無齒輪曳引機制動器、皮帶傳動曳引輪制動器等。

4 上行超速保護裝置的檢驗方法

文獻［3］及1號修改單對上行超速保護裝置的規定如下：裝置上應設有銘牌，標明制造單位名稱、型號、規格參數和型式試驗機構標識，銘牌和型式試驗合格證內容應當相符；電梯整機制造單位應在控制屏或緊急操作屏上標注上行超速保護裝置的動作試驗方法。

上行超速保護裝置作為防止轎廂由于上行超速而發生沖頂事故的重要部件，其動作是否可靠關系到轎廂內乘客的人身安全。但由于上行超速保護裝置可以作用在不同的位置，因此不同的上行超速保護裝置可能有不同的試驗方法，這也是《電梯監督檢驗與定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》明確規定的。永磁同步電梯上行超速保護裝置試驗方法如圖1所示。

圖1 永磁同步電梯上行超速保護裝置試驗方法

奧的斯曳引驅動電梯的上行超速保護裝置試驗方法：（1）確認轎廂是空載，取消外呼和門動作。（2）將電梯運行到最底層，使電梯以額定速度向上運行，使限速器電氣開關動作，電梯制動停止。（3）試驗完成后手動恢復限速器開關，恢復外呼和門動作，判斷電梯能否正常運行。

三菱電梯的上行超速保護裝置試驗方法：（1）轎廂空載，以不低于額定速度上行，人為觸發減速元件動作，同時切斷電動機供電，僅用上行超速保護裝置使轎廂減速。（2）上行超速保護裝置的電氣安全裝置動作時，檢查電梯能否啟動或繼續運行。

5 結語

通過對電梯上行超速保護裝置作用位置的分析，總結了上行超速保護的實現方式，因實現方式不同，所以不同的上行超速保護裝置試驗方法也不相同，因此應根據制造單位提供的試驗方法進行檢驗。

［1］GB7588—2003 電梯制造與安裝安全規范［S］

［2］劉曉君，王鳳華.解讀電梯［M］.東營：中國石油大學出版社，2006

［3］TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯［S］