淺析電梯沖頂事故之制動器材質問題

梁 驍 黃文和

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200333）

淺析電梯沖頂事故之制動器材質問題

梁 驍 黃文和

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200333）

電梯制動器是頻繁使用的安全部件，也是維持電梯安全運行的重要基礎。本文結合一起電梯沖頂事故，對事故電梯的制動器進行拆解，分析其內部結構型式，觀察其受損情況，直觀分析制動器的失效特征。基于相關試驗和技術分析，由于制動器柱塞因本體材質問題引發機械卡阻，致使制動器制動功能失效。結合制動器失效的原因，建議在有關電梯法規標準中考慮增加對制動器相關零部件材質、化學成分符合性的要求，避免類似事故的再次發生。

制動器 沖頂事故 失效特征 材質問題 機械卡阻

1 事故情況描述

某地一剛投入使用的居民小區內，一部電梯由16樓向1樓運行，此時轎廂內共有2名乘客。當電梯到達1樓后，電梯層門、轎門開啟，轎廂內的2人中1人剛走出轎廂，電梯突然失控，轎廂在層門、轎門仍然處于開啟的狀態下發生向上移動，隨即速度越來越快一直越過27樓頂層，并與井道頂部產生猛烈的碰撞，巨大的沖擊力造成留在轎廂內的乘客肢體骨折，轎廂的天花板等物件掉落。

2 制動器相關部件的材質分析

事故發生后，當地負責特種設備安全監督管理的部門立即組織多名技術專家趕赴現場，對事故發生的原因進行調查。經現場勘查，事故設備為一部曳引驅動乘客電梯，制造日期2007年11月（制動器制造日期同樣為2007年11月），額定載重量1000kg，額定速度2.50m/s，層站數28層28站28門(-1F—27F)。

結合現場技術勘查和相關試驗，事故調查組初步判定本起電梯沖頂事故的發生與制動器出現機械卡阻故障有關。為進一步確認制動器失效原因，針對該事故電梯制動器的結構特點，事故調查組委托第三方檢測機構對制動器幾個關鍵零部件如柱塞、松閘桿等進行深入分析：

2.1 制動器分析、檢查

電梯制動器拆卸后發現，柱塞與導磁環（套）配合面區域均有明顯的縱向磨損條痕，并在間隙區域有粉末小顆粒狀及片狀粘附物，這些顆粒及粘附物在磁場內均形成沿磁力線分布形態，表明均為鐵磁性物質，如圖1所示。

圖1 腔體內粘附物形貌特征

片狀粘附物在電鏡下形貌呈現多邊形塊狀及粉末狀形態，具體如圖2所示。

圖2 粉末（粘附）狀顆粒物電鏡下形貌

2.2 柱塞綜合分析

由化學分析及磁性能測試結果可知，故障制動器柱塞的材質不符合電磁純鐵（DT4) 的相關技術要求（GB/T 6983—2008 《電磁純鐵》），其中C、Si、P、Mn含量偏高，Al含量偏低。

柱塞體一端與導磁套匹配，另一端配有支承小軸。在支承小軸上配有銅套，兩銅套外表均可見周向分布的細紋，為正常旋轉摩擦痕跡。

在兩柱塞體底端面上可見有多條與松閘桿撞擊壓痕，壓痕深淺不一，扇形分布，這表明運行中柱塞有一定的旋轉運動，如圖3所示。

圖3 兩柱塞體底端面上有多條撞擊壓痕

對柱塞體磨損區域進行X射線能譜分析，可見Fe（約75.73%）、Zn（約6.43%）等元素峰線，能譜曲線如圖4所示。

圖4 嵌入物X 射線能譜曲線

2.3 松閘桿綜合分析

制動器松閘桿材質符合45鋼的相關技術要求（GB/T 699—1999 《優質碳素結構鋼》）。

由宏觀及電鏡、能譜等微觀分析可看到，松閘桿外表經鍍鋅處理，在與導磁環的支承孔間匹配面有較嚴重的磨損（單邊磨損達0.07mm），并由磨損痕跡表明松閘桿在運行中有異常轉動。同時，攜帶鍍鋅層的磨損屑散落在內腔的導磁環內，并且進入柱塞與導磁環間隙中。

圖5 松閘桿及其磨損形貌

由宏觀檢測及各項微觀分析還可看到，柱塞與導磁環之間發生了異常流變粘著磨損，并且根據異常磨損區的分布及磨損區含鋅的嵌入顆粒可推斷，異常磨損的發生與松閘桿散落的磨屑有關。

綜合上述各項分析結果可推斷，制動器電磁鐵組件在使用中發生柱塞阻尼卡死故障與柱塞與導磁環間發生異常粘著磨損有關。該粘著磨損的發生主要是由于松閘桿異常轉動而形成磨損磨屑的嵌入柱塞與導磁環間隙中造成。同時，由于松閘桿硬度明顯高于導磁環及柱塞，而且導磁環及柱塞均為非正常的電磁純鐵材料，會增加對鐵磁屑的吸附作用必將加劇松閘桿磨損剝離的相對高硬度顆粒嵌入導磁環及柱塞之間，增加了異常粘著磨損的發生的概率。

3 事故原因分析

基于以上試驗和技術分析，本起電梯沖頂事故的發生與制動器發生機械卡阻，制動功能完全失效有關。

事發時，電梯停梯，進入制動器控制電路失電狀態，由于制動器柱塞卡阻致使制動器無法進入制動狀態，當制動器失效后，電梯轎廂在對重的重力作用下依據當時的負載狀況發生位移，如果轎廂處于空載或輕載狀態，轎廂向上移動，并逐步加速，如果轎廂處于滿載狀態，轎廂向下移動，并逐步加速。電梯轎廂超速運行時有限速器安全鉗和上行超速保護裝置進行監控和保護，此時若達到限速器的限定動作值時，限速器的電氣開關動作，斷開安全回路（制動器控制電路電源失電），限速器動作。轎廂下行超速時安全鉗動作，轎廂上行超速時該型號電梯超速保護的執行部件為工作制動器，制動器應該動作使得轎廂制停并保持靜止狀態。由于事發時制動器因卡阻失效，因此不能使電梯轎廂停止運行，最終導致轎廂運行加速并沖頂。

4 預防措施

為了使電磁制動器的柱塞在斷電后立即消磁，柱塞材質多采用具有矯頑力小、容易磁化和退磁特點的軟磁材料，其中以電磁純鐵（DT4）為主，國家標準GB/T 6983—2008對電磁純鐵（DT4）的化學成分也進行了相應規定。本起事故中，恰恰就是由于涉事電梯制動器的柱塞的化學成分不符合標準GB/T 6983—2008的相關要求，其含碳量等多個成分超標，造成柱塞的磁性在制動線圈失電的情況下無法及時消除，增加了柱塞吸附鐵磁屑灰塵顆粒等的作用，使得柱塞異常粘附塵粒、鐵屑并與導套發生磨損，致使制動器柱塞在工作中發生阻尼或卡死故障，造成制動功能失效。因此，制動器主要零部件材質、化學成分的符合性問題需要引起我們的重視。

目前，我國適用的電梯相關制動器標準中，如GB/T 24478—2009《電梯曳引機》，未對制動器主要零部件的材質、化學成分符合性作出明確規定。因此，為避免類似事故的再次發生，考慮到制動器動作的可靠性對保障電梯安全運行的重要性，建議進一步完善我國相關電梯制動器標準，在GB/T 24478—2009中對制動器主要零部件的材質、化學成分符合性作出具體要求，如柱塞材質為電磁純鐵材料時，其化學成分應符合GB/T 6983—2008的要求，從而借助于標準的約束性，確保制動器主要零部件的材質、化學成分符合相關標準的要求，這樣有助于預防/減少制動器機械卡阻故障的發生，確保制動器動作的可靠性。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規范[S].

[2] TSG T7001—2012 電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯[S].

[3] GB/T 6983—2008 電磁純鐵[S].

[4] GB/T 699—1999 優質碳素結構鋼[S].

Analysis on the Material Problems of Elevator Hoisting Accident

Liang Xiao Huang Wenhe
(Shanghai Institute of Special Equipment Inspection Technical Research Shanghai 200333)

Brake is a frequently used safety part of elevator, also it is the important basis to maintain the safe operation of the elevator. Combined with an elevator hoisting accident, this paper dismantles the elevator brake, analyzes its internal structure type, observes the damage, intuitively analyzes the failure characteristics of the brake. Based on the related test and technical analysis, it is found that mechanical jam caused by the brake piston body material problem results in brake function failure. Combined with the brake failure reason, it suggests to increase material and chemical composition requirements for break part in in elevator standard and law, to avoid similar accidents happening again.

Brake Elevator hoisting accident Failure characteristics Material problem Mechanical jam

X941

B

1673-257X(2016)11-0077-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.020

梁驍(1983～)，男，碩士，工程師，從事電梯事故調查工作。

2016-01-19）