曳引电梯制动系统存在的一些问题及解决方法

汪乾

摘要：现如今，电梯已经在住宅、商业、工业等各类建筑中发挥着不可缺少的重要作用。据统计，每天都有上亿人次使用电梯，因此，电梯的安全运行关系到千家万户。制动器是整个电梯系统中最关键的安全保护装置之一，制动器的失效会造成电梯震荡、溜车、冲顶、坠落等问题，是最有可能发生剪切和挤压伤害的直接因素。按照检验规定，所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部分应分两组装设，一组部件不起作用的时候还仍有足够的制动力使装有额定载荷并且运行于额定速度的轿厢减速下行。但若制动器长期只有一组部件起作用的话，容易造成电梯系统的危险。为能实时监测到制动器两侧均是否稳定动作，在制动器两侧处均增加一个检测开关，由控制系统识别开关状态来判断制动器两侧的动作情况，这个便是制动器的故障保护功能。《检规》的1、2号修改单中也明确了该功能的检验要求。然而在实际检验中发现，由于安装人员或者维保人员的接线错误、重要性认识不到位等因素，有时候制动器故障保护功能仅仅只是个摆设，并不能起到有效监测作用。基于此，本篇文章对曳引电梯制动方面存在的一些问题及解决方法进行研究，以供参考。

关键词：曳引电梯;制动系统;存在的问题;解決方法

引言

近年来电梯发生的人身伤害事故中，很大一部分是由于电梯制动器失效引起的高速冲顶或者开门溜梯所造成，制动器的安全性一再被提及。制动器作为电梯最重要的部件之一，一方面在电梯正常运行停梯时使轿厢保持停止，不会因为轿厢和对重之间的重量差而溜梯;另一方面在电梯动力回路或安全回路失电的紧急情况下能够使电梯减速制停。下面结合工作中遇到的两起因制动器失效引起的电梯冲顶事故，详细分析一下制动器失效的原因。

1制动器的工作原理

电磁制动器在电梯中应用最为广泛。电磁制动器品种繁多，常用的有块式制动器、盘式制动器等形式。根据使用地点的不同，碟式制动器通常应用于无机房电梯中而块式制动器一般应用在有机房电梯上。电磁制动器一般设计成常闭式的，当制动器的电磁线圈得电时，两块铁芯在电磁铁的作用下吸合，制动臂克服压缩弹簧的弹力打开闸瓦，电梯得以运行。当制动器的电磁线圈失电时，在压缩弹簧的作用下，闭合闸瓦，电梯制停。GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》要求：不论何种结构型式，制动器的机械部件都应分两组装设，如果其中一套机械部件失效，另一套仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的电梯减速下行，如图1所示。

2电梯制动试验要求

2.1《检规》对电梯制动试验的要求

对于曳引式乘客电梯，首先，轿厢的面积受到了严格的限制，从空间位置上控制了乘客的数量。其次，电梯设置了超载保护装置，在达到额定载重量110%的时候，可以阻止电梯正常启动。而《检规》对电梯制动试验的检验要求为：轿厢装载125%额定载重量，以正常运行速度下行时，切断电动机和制动器供电，制动器应当能够使驱动主机停止运转，试验后轿厢应无明显变形和损坏。这样，对于工作制动器的设计给出了足够的余量，理论上在最恶劣的工况下，乘客的安全也可以得到保证。

2.2分析

综合分析比较《检规》和GB7588-2003对制动试验的要求可以得出，该检验项目实质上是对电梯制动能力和效果的验证。在现行的检验过程中，对于制动效果的判定，多数是凭借了检验人员的经验和简易的方式来实现的。如标记法，检验人员对制停距离进行测量、换算后，再与标准要求值比对，确定是否满足0.2gn～1.0gn的要求;对于2.5gn以上的减速度时间不应大于0.04s的要求则完全无法判定，因为采用标记法，对无机房电梯或者运行速度较高的电梯，判断制动点则完全依靠检验人员的反应，误差会比较大。为了提升检测数据的精准性、有效性，以减少由于检验人员主观原因造成的误差，最终符合标准对制动器性能的要求，本文从平均减速度、最大减速度等指标入手，结合信息化技术，研究开发了制动试验的检验仪器。

2.3制动器安全技术规范和标准要求

根据GB7588-2003及第1号修改单和TSGT7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》及第1、2号修改单要求，作如下总结。（1）电气装置方面。电梯正常运行时，切断制动器电流至少应当用2个独立的电气装置来实现，当电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应当防止电梯再运行。（2）机械部件方面。所有参与向制动轮（制动盘）施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。此外：①施加制动力的制动弹簧及弹簧受力机构须独立两组设置;②制动器磁芯独立两组设置;③制动臂及受力机构独立两组设置。（3）GB7588-2003及第1号修改单和TSGT7001-2009及第1、2号修改单对制动器新增的要求：①制动器动作灵活，制动时制动闸瓦（制动钳）紧密、均匀地贴合在制动轮（制动盘）上，电梯运行时制动闸瓦（制动钳）与制动轮（制动盘）不发生摩擦，制动闸瓦（制动钳）以及制动轮（制动盘）工作面上没有油污;②应当具有制动器故障保护功能，当监测到制动器的提起（或者释放）失效时，能够防止电梯的正常启动;③如果电梯的意外移动保护装置制停子系统采用存在内部冗余的制动器作为制停部件，则当制动器提起（或者释放）失效，或者制动力不足时，应当关闭轿门和层门，并且防止电梯的正常启动。（4）制动试验方面。①轿厢空载上行，切断电动机与制动器供电，轿厢应当完全停止，并且无明显变形和损坏;制停减速度≤1g。制动距离应当满足制造单位的设计要求，如果制造单位未提供制动距离要求的，参照中国特种设备检验协会团体标准T/CASEIT102-2015《曳引驱动电梯制动能力快捷检测方法》第5.4.1条表1进行试验判定。

②轿厢装载125%额定载重量以正常运行速度下行，切断电动机和制动器供电，制动器应当能够使驱动主机停止运转，试验后轿厢应无明显变形和损坏。在上述情况下轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度，此试验制停距离可参考表2进行试验判定。

3制动器失效

3.1制动轮表面存在油污

异步电动机驱动的电梯制动器的制动轮装在电动机与减速器之间，在高转速轴上，并且靠近减速器蜗杆一侧。老旧电梯使用年限长，减速箱一般都存在漏油现象，当电梯运行时，减速器输入轴高速运转，流到轴上的油，在离心力的作用下，会被甩出。飞溅的油污可能落到制动轮表面，使轮表面的摩擦系数发生变化，制动器的制动力将大幅减小，无法可靠地使静止的轿厢保持静止状态或者使运行中的电梯可靠制停，引起剪切、蹾底、冲顶等事故。

3.2电气控制回路设计缺陷

GB7588-2003要求切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现，部分老旧电梯设计制造依据的制造标准为GB7588-1995或GB7588-1987，对制动器的电流没有要求用两个独立的电气装置来切断。这种情况下，切断制动器的电气装置触点一旦发生黏连，电梯平层时，电梯电动机停止运行，制动器没有失电，继续保持在打开状态，将无法使电梯轿厢保持在静止状态，造成剪切、冲顶或蹾底等事故。

3.3轿厢意外移动的原因

电梯在开锁区域内且开门状态下，轿厢无指令离开层站的移动（装卸载引起的移动除外），统称为轿厢意外移动。而轿厢意外移动保护装置是针对因驱动主机或驱动控制系统的任何单一元件失效引起轿厢意外移动进行保护（悬挂钢丝绳、链条和曳引轮、滚筒、链轮失效除外）。在本文中，分析曳引式驱动电梯轿厢意外移动的原因（钢丝绳、曳引轮失效除外）。（1）电气系统原因。因电梯驱动控制系统是电气控制系统，需要信号采集、信息处理、指令执行等各环节相互配合完成电梯运行，如电梯在提前开门、再平层和预备操作功能中出现某些任何单一元件失效，就有可能导致轿厢发生意外移动。（2）制动系统原因。制动器是电梯可靠制停的重要部件，但因两组独立的制动臂调整不当，或制动闸瓦磨损不均匀，或制动轮有油污，或制动不灵敏等原因发生制动力不足，都可能导致轿厢意外移动发生。

4解决方法

4.1检验检测机构资质核准

随着市场监管总局《关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方式试点工作的意见》（国市监特设〔2020〕56号）的出台，电梯维保与检验检测改革试点开始逐步推进。市场监管总局起草的《特种设备检验机构核准规则（征求意见稿）》已经面向社会公开征求意见。以后，检验检测机构的资质将会重新划分，变得更加科学，更加有利于特种设备的管理。

4.2智慧物联技术的发展

配备基于物联网的远程监控系统，利用物联网、无线通信、传感器、云计算等技术对电梯实施实时的线上检查和监测。通过采集电梯相关数据然后进行数据仿真，可以了解电梯各个重要部件的安全状况，更加有针对性地对电梯进行检验检测，从而提高电梯检验检测的科学性和有效性。

4.3制动器的智能化

为了适应紧急制停时制动力的变化，需要对制动器进行如下改进。（1）在机械上实现制动器制动能力的自动调整功能。（2）需要将GB/T7588.2-2020第5.11.1条中b）、c）两种工况的控制程序分开。工况一旦改变，自动切换控制程序。（3）制动器实现根据某种“指令”自动调整制动力。这个“指令”，底层装载工况可以靠人工设定;紧急制停工况可以靠减速度测量仪发出，指挥制动器实时调整制动力。（4）准备备用电源，防止电网停电、轿厢进入紧急制停工况时，制动器失去控制。这就叫做制动器的智能化。

4.4其他措施

（1）建议电梯维保单位针对以下制动器失效形式加强电梯日常维护保养。①制动器机械卡阻。引起卡阻的原因有制动系统各销軸润滑不好;机械部件长期运行造成磨损、断裂;制动铁芯润滑不良、有磨损;套筒中有杂物（铁芯磨损下来的铁屑或灰尘油泥等）等。②制动力不足。目前的电梯大都是电气制动、零速抱闸，制动力不足不容易发现。制动力不足的原因有制动器压紧弹簧松弛、断裂;制动闸瓦和制动轮间隙调整不当;制动闸瓦与制动轮之间摩擦系数变小（制动闸瓦磨损或表面老化碳化、制动闸瓦和制动轮之间有油污）;制动器铁芯行程不够等。③电气故障。电梯设计上切断制动器电流没有两个独立的电气装置;制动器的接触器老化，电气触点粘连或接触不良;电磁线圈存在剩磁，在制动器开闸瞬间，电磁力超过制动弹簧力，造成制动失效等。（2）制动器设计上采用具有自动调整、补偿功能的免维护制动器，减少对电梯维保人员的依赖，提高制动器本质安全。（3）对于采用GB7588-1995制造标准的单机械组件制动器，建议通过更新或改造的方式使其符合现行标准。针对制动器失效的严重后果，建议所有电梯加装上行超速保护装置。

结束语

电梯的安全运行是关系到人民生命财产安全的大事，而制动器的稳定运行是保障电梯安全的重要措施，对制动器故障的有效监测更是一道安全的双重保障。从电梯的生产设计到安装施工调试、维护保养人员都要高度重视制动器故障保护功能，要从图纸、现场接线及调试试验等全方面对制动器两侧的稳定提起和释放进行验证，不可只满足于制动器是否能动作，而不重视制动器故障保护功能的检测。

参考文献

[1]夏令君.电梯安全使用寿命评估办法[D].南昌大学，2019.

[2]孙浩翔.电梯平衡系数检验中的相关问题与处理措施[J].中国设备工程，2019（22）：69-71.

[3]谢成，李玉兰.论曳引驱动电梯空载上行制动试验的实施与结果分析[J].设备监理，2019（11）：44-45+54.

[4]张晓慧.浅谈曳引驱动电梯制动试验检验现状及问题[J].科技创新导报，2019，16（33）：77+79.

[5]张绪鹏，韩志国，刘佳.电梯制动系统失效机理研究[J].中国特种设备安全，2019，35（10）：66-69.

[6]林荣，王涤宇，张雍.电梯定期检验时制动试验执行过程中有关问题研究[J].中国设备工程，2019（20）：83-85.

[7]王建宏.电梯用曳引机曳引轮过盈连接的强度分析[D].华南理工大学，2019.

[8]陈宏意，郑挺.电梯溜梯故障原因及处理对策分析[J].质量技术监督研究，2019（05）：15-18.

[9]白坤举.曳引式电梯机械系统竖直振动的原因分析与抑制[J].海峡科技与产业，2019（10）：75-77.

[10]陶彦飞，孙伟，赵鹏.电梯定期检验制动试验产生的问题探讨与解决对策[J].特种设备安全技术，2019（05）：48-49.