無盤車裝置電梯極限工況下緊急救援工具研究和應用

徐國盛，鄭志堅

（1.漳州職業技術學院 智能制造學院，福建 漳州 363000；2.福建省特種設備檢驗研究院 漳州分院，福建 漳州 363000）

[關鍵字]電梯；緊急救援；救援工具；蝸輪蝸桿；盤車裝置

全國特種設備安全狀況通告[2021 年第12 號]顯示：截至2020 年底，全國電梯設備總量已達186.55萬臺，僅2020年增長近80萬臺，增長量逐年上升。曳引驅動乘客電梯是當前最主要的電梯類型。根據是否有專用的主機機房其可分為有機房和無機房兩種類型。為有效提高建筑面積使用率、降低建筑成本，無機房乘客電梯不斷出現在各高檔寫字樓、星級賓館、酒店、醫院、會展中心、住宅小區等場合。因其綠色環保、低振動、低噪聲、節能、方便安裝和維護保養等特點，在新增電梯比例中逐步增加。

電梯長期、高頻的使用，不可避免出現故障情況，當出現非正常停梯時，救援工作顯得極其重要。GB7588-2003含1號修改單和TSGT7001-2009含第1 號、2 號、3 號修改單中對電梯緊急救援工具的設置、救援程序的設定等做了要求：（1）機房內應當設有清晰的應急救援程序；（2）可拆盤車輪應設電氣開關；（3）緊急操作工具顏色設置以及位置放置符合要求；（4）松閘需有持續力保持；（5）電梯使用責任主體應定期進行應急救援演練、定期自檢（包括對救援裝置等的檢查）；（6）轎廂應設置緊急報警裝置，并采用對講系統以便與救援服務持續聯系等等。在相關標準和規范中，僅規定了電梯管理者的主體責任，而未詳細規定各種工況下的救援方法，部分制造單位提供的救援方法無法覆蓋所有電梯工況。

傳統有機房乘客電梯一般會配置手動松閘和盤車裝置，但近幾年新增的電梯有近12%未配置盤車裝置。無機房乘客電梯將曳引主機、限速器等系統安裝在井道內，由于結構限制，一般無法配置盤車裝置，僅能通過手動松閘方式完成緊急救援工作。未配置盤車裝置時，普通緊急救援方式無法覆蓋極限工況，如當電梯緊急停止于非開門區域時：（1）電梯轎廂重量大于等于對重重量且限速器-安全鉗已聯動，導致松閘無法使轎廂有效移動；（2）手動松閘裝置失效，無法進行松閘時；（3）轎廂沖頂后反向下落致安全鉗動作，松閘無法使限速器安全鉗恢復正常狀態。

1 文獻綜述

相關研究中，虞杰等指出了無機房救援面臨的一些極限工況無法解決的現狀[3]。陶建偉等研發的無機房救援系統，無法應對部分極限工況[4]。張光耀等分析了機械松閘、電動松閘、斷電自平層裝置等常規救援工具的工作特點，探討了針對轎廂沖頂后反向下落致安全鉗動作、轎廂重載超速下行致安全鉗動作、轎廂對重平衡，等電梯異常停在非開門范圍內的極限工況，所建議的方案諸如利用補償鏈下拉對重或補償鏈掛砝碼打破平衡；利用手拉葫蘆在底坑拉動對重側鋼絲繩釋放安全鉗；在轎廂軌道上裝上夾持工具，作為手拉葫蘆的吊點，或者直接利用井道頂的吊點，利用手拉葫蘆拉起轎廂，釋放安全鉗等，操作起來均有較大的難度和危險性[5-13]。

針對現有緊急救援工具、救援方案無法滿足各極限工況下的救援工作，導致不能安全、及時、高效、精準進行有效的救援。分解研究各極限工況下的應對方案，設計一套新型的、能夠解決所有極限狀況下的特殊救援工具。

2 無盤車裝置電梯極限工況下的救援分析

結合近幾年出現的各電梯極限工況，充分調研現有市場無盤車裝置電梯緊急情況下的救援方案，分析方案所能覆蓋的各極限工況。發現，部分極限工況可通過電梯設計能夠避免（如避免無盤車裝置的電梯設置轎廂上行限速器-安全鉗聯動裝置）；另有部分特殊工況（如當無機房電梯轎廂滿載時下行安全鉗動作停在非平層區域），不能被救援方案覆蓋。當出現緊急情況需及時救援時，未能覆蓋的極限工況會導致救援無法較迅速的完成，留下較大的安全隱患。對市場現有電梯品牌（以無機房為例）的具體調研情況如下表1所示（僅列舉具有代表性的幾個品牌）：

表1 常見無盤車裝置電梯極限工況救援方案

表2 救援工具各部件名稱

表3 采用新型救援工具的救援方案

3 無盤車裝置電梯極限工況下的新型救援工具研究

針對現有各電梯生產制造商、施工單位等，對電梯所能遇到的工況分析不全面，應急救援方案不能完全覆蓋所有極限工況，為電梯救援工作帶來不穩定的因素。設計一套極限救援工具，填補所不能應對極限工況救援的空白，極大保障電梯應急救援的可控性、穩定性，提高使用電梯的各類人群對電梯使用的安全感。

救援工具的具體結構如下所示：

圖1 救援工具俯視圖

圖2 救援工具正視圖

圖3 救援工具右視圖

圖4 救援工具右視圖（內部）

該套救援工具有效解決了當松閘失效、轎廂沖頂反向下落安全鉗動作、重載時轎廂下行安全鉗動作停在非平層區域、輕載時對重下行安全鉗動作等情況下，現有應急方案、應急工具不能滿足救援方案的迫切問題。具體解決方案如下：

4 新型救援工具的受力分析驗證

其中：T 為夾塊4 的拉力；G 為夾塊5 的拉力；r為螺桿的螺旋升角

擬定R1=7R2；R3=7R4；r=27o，實際參數將以生產調試后為準.可計算得出，對于轎廂重量（包括轎廂內載重）2000kg，傳動比為1:2，救援人員僅需約350N（＜400N）的力即可完成對轎廂的提升，在一個成年人的施力范圍之內，滿足標準要求。

圖5 救援工具受力分析圖解

結構的特點有：

1）能夠在無機房電梯重載時安全鉗誤動作，使電梯停在非平層區等情況下將電梯提至平層區域或近平層區域，實施開門救援；

2）利用蝸輪蝸桿省力裝置，保證僅一個救援人員的施力范圍內就可以在轎頂完成轎廂的提升；

3）將轎廂提升至平層區域或近平層區域后，能夠通過單向鎖止機構（棘輪棘爪）防止轎廂反向下墜，造成二次傷害；

4）夾緊鋼絲繩或鋼帶的夾塊內部，采用特殊的楔形結構，使得在提拉轎廂時隨受力的增大，夾緊力更大，夾緊更可靠安全。

5 結語

針對現有無盤車裝置電梯在部分極限工況下，緊急救援方案應對不足的情況，研發一套新型的無盤車裝置電梯應急救援工具，旨在能夠在任何極限工況下，都能較及時的實現救援工作，并通過結構分析、受力分析，驗證裝置應用的可行性。

下一步將根據結構的受力分析情況，確定工具的各部分尺寸和位置關系，試制工具樣機。樣機制造完成后對其進行實際應用，根據實驗情況，改善樣機設計，通過反復的實驗，最終完成工具的研發和生產。