关于电梯上行超速保护装置的探讨

关于电梯上行超速保护装置的探讨

王璐

广东省特种设备检测研究院珠海检测院广东珠海519000

摘要：上行超速保护装置是可以有效防止轿厢由于上行超速而导致的冲顶事故的重要部件，该装置可以有效地保护轿厢内的人员、货物、电梯设备以及建筑物等。本文就当前使用的各种上行超速保护装置类型进行了介绍，探讨了不同型式装置存在的不足之处及失效情况，旨在提升电梯运行安全，防患于未然。

关键词：电梯；上行超速；保护装置；安全运行

电梯作为一种广泛应用、垂直的载人运输工具，是城市高层建筑不可缺少的设备。随着电梯在广大人民群众的生产生活中的数量日益增多，社会各界开始密切关注电梯的安全问题。其中，上行超速保护装置，是为了防止由于一些原因导致电梯向上运行速度失控而设置的一道电梯安全保护装置，研究其各种类型及存在的不足有着非常重要的意义。

1.电梯上行超速保护装置的相关规定

TSGT7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则―曳引与强制驱动电梯》中规定：当轿厢上行速度失控时，轿厢上行超速保护装置应当动作，使轿厢制停或者至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围；该装置动作时，应该使一个电气安全装置动作。

GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》（以下简称“2003版标准”）中规定：曳引驱动电梯上应装设符合条件的轿厢上行超速保护装置，该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的速度失控，其下限是电梯额定速度的115%，上限是大于轿厢安全钳的限速器动作速度，但不得超过10%，并应能使轿厢制停或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。该装置在使空轿厢制停时，其减速度不得大于1g。该装置作用于轿厢或对重或钢丝绳系统或曳引轮。

2.造成电梯上行超速的原因分析

轿厢上行超速保护装置是2003版标准中新增加的要求，在l995版标准中并没有此要求，所以现在的许多老旧电梯并没有装设上行超速保护装置。那么，为什么2003版标准要补充这项要求呢?因为电梯在运行过程中，轿厢超速冲顶的风险无法百分之百避免，当电梯轻载（即对重侧重量大于轿厢侧）上行时，轿厢就可能发生上行超速冲顶。造成轿厢冲顶的原因有以下几种：

（1）曳引轮与制动器之间的传动失效。如曳引机蜗轮与蜗杆的传动的脱开、传动轴等断裂，从而造成曳引轮与制动器连接脱离，那么即使制动器能够制动，曳引轮也会在轿厢侧轻的情况下造成轿厢上行超速。

（2）电梯制动器失效或者制动力矩不足。曳引机制动器为常闭式制动器，制动力矩来自制动器闸瓦与制动轮之间的摩擦力。对于2003版标准实施以前的老旧电梯，当制动弹簧松弛或制动铁心卡阻等故障发生时，制动器就可能发生制动力矩不足甚至发生失效的现象。

（3）2003版标准实施前的老旧电梯未执行该标准的规定，控制柜发生电气控制故障引发制动器失效。对只用上、下行方向接触器控制制动器线圈的老式电气控制方式来说，由于没有两个及以上独立的电气装置（如图1所示切断制动器电流由两个独立的电器装置Kr、Kb实现；图2所示当KS或KX因故粘连吸合，制动器处于开闸状态容易造成制动器失效）用来切断制动器线圈电流，一旦发生故障，制动器线圈处于得电状态无法闭闸，则相当于制动器失效，也易引发上行超速等事故。

图1切断制动器装置

图2切断制动器线圈电流

（4）电梯曳引能力破坏导致上行超速。由于曳引钢丝绳与曳引轮槽严重磨损或者油污严重等原因可以导致它们之间的摩擦力大大降低。当曳引能力不足时，曳引绳将在绳槽中打滑，引发电梯轿厢上行失控。一旦发生电梯上行失控，当对重侧重于轿厢侧，轿厢将在重力差的作用下越来越快地向上运行，若不紧急制动，将发生轿厢高速冲项的事故，严重时将危及轿厢内乘客生命安全。因此，设置上行超速保护装置，防止电梯上行超速事故的发生是非常重要的。但是，目前部分在用老旧电梯由于执行的制造标准不同，后来又难以改造，仍然存在着上行超速的风险，应逐步进行淘汰。

3.电梯上行超速保护装置的分类及设置

电梯上行超速保护装置一般有限速器-安全钳联动、限速器-夹绳器联动、永磁同步无齿轮曳引机制动器等。

（1）限速器-安全钳联动。安全钳是电梯极其重要的一个部位，在2003版标准出台前的电梯一般只有轿厢下行安全钳，它的作用是防止轿厢下行超速或坠落。通过速度监控元件-限速器的触发使安全钳动作，以达到安全制动轿厢的目的。而同样根据这个原理，在轿厢上设置双向安全钳（如图3右侧所示双楔块制动式安全钳），通过速度监控元件-双向限速器的触发，即可保证电梯在上行、下行两个方向都不会出现速度失控。此种方式直接作用在轿厢上，安全可靠，但受到结构的限制和制约，安装调整也比较麻烦，目前只有少部分厂家的部分电梯型号在使用。

图3安全钳

另外一种限速器-安全钳轿厢上行超速保护装置是在对重上安装安全钳（如图3左侧所示单楔块制动式安全钳），此种型式的原理是通过对重安全钳制停下行的对重，从而达到制停上行超速的轿厢的目的。其最主要的特征是机房中同时会安装轿厢限速器及对重限速器。对重限速器-安全钳系统的缺点是使整个电梯系统结构更复杂，对重侧导轨必须使用实心导轨，这将造成制造成本的升高。

（2）限速器-夹绳器联动。根据2003版标准第9.10.4条规定，限速器-安全钳联动型上行超速保护装置作用在轿厢或者对重上，而限速器-夹绳器联动型直接作用在悬挂钢丝绳上，将减速元件的执行机构-夹绳器（如图4所示）安装在钢丝绳上，通过夹绳器动作，夹持钢丝绳，进而阻止钢丝绳运行以达到轿厢减速制停的目的。此种上行超速保护装置由于其安装方便、价格实惠，目前在中低速有齿轮曳引电梯中使用率最高。目前来说，其作为上行超速保护装置的触发方式有电磁触发和机械触发两种。

（1）电磁触发式的工作原理是速度监控元件-限速器上行速度达到其动作速度时，发出电信号控制夹绳器部件-电磁铁得电或失电，进而触发夹绳器动作。

（2）机械式触发的工作原理是当轿厢在上行失控超速达到限速器的上行机械动作之后，限速器离心甩块因离心力作用向外甩开，此时限速器棘爪失去甩块的阻挡，在弹簧的作用下动作，卡住棘轮。而固定在棘轮上的与闸线相连的绳栓便拉紧闸线，闸线另外一头的夹绳器触发机构动作，从而触发夹绳器动作，达到轿厢加速、制停的目的。

目前在中低速有齿轮曳引电梯中普遍使用，优点是结构简单、安装方便、成本低廉。但是在维护中比较麻烦，并且可靠性有待提高，检验过程中也发生过限速器动作而夹绳器无法触发的现象。

图4夹绳器结构图

（3）永磁同步无齿轮曳引机制动器：由于无齿轮曳引机没有中间减速机构，马达转速和曳引轮转速相同，通常将制动器直接作用于曳引轮或曳引轮轴。这种制动器机械结构设计冗余，符合安全制动器的要求，满足轿厢上行超速保护的要求。所以使用永磁同步曳引机不再需要额外增加上行超速保护装置，这也是永磁同步曳引机目前使用量大增的一个原因。

4.电梯上行超速保护装置存在的不足

（1）限速器—夹绳器：目前在用的夹绳器大致分为两类，一类是依靠电器动作的夹绳器，当上行超速时触发电磁阀动作，进而触发夹绳器动作加紧钢丝绳。另一类是利用钢丝绳机械动作原理触发夹绳器动作。这两类夹绳器都存在不足之处：利用电器动作的夹绳器由于电器本身的故障，导致电梯上行超速时无法使夹绳器正常动作，造成危险的后果。而利用钢丝绳机械动作原理的夹绳器，其牵拉钢丝绳的松弛，断裂等情况都会导致夹绳器无法动作，从而无法实现电梯上行超速保护。另外，夹绳器长时间不工作，也会出现动作机构卡阻等现象，造成无法触发夹绳器动作。

（2）限速器—安全钳联动的常见故障有以下两点：（1）限速器钢绳位置因限速器轮槽的磨损问题而较正常状态有所下降，夹绳钳无法接触或无法有效接触钢丝绳，最终引起限速器钢绳打滑问题。针对性的解决办法需要对钢丝绳、限速器夹绳钳的位置进行调整；（2）安全钳钳口如果因维护保养不当而使其存在油泥、沙子、灰尘等杂质，安全钳的楔块则无法夹紧导轨，并最终引起轿厢制停失效的严重后果。针对性的解决办法需要将安全钳拆下，对钳口内的异物进行彻底清理；（3）永磁同步无齿轮曳引机制动器作为安全制动器虽然满足轿厢上行超速保护的要求，但是它不能保护比如曳引条件被破坏、曳引轮和钢丝绳之间打滑等其它原因而引起的上行超速。

5.结论

上行超速安全保护装置是电梯安全运行的重要设备。如果对上行保护装置认识不够深刻，不能引起足够重视，将会留下安全隐患。对此，为保障电梯安全运行，应该从设计、制造、安装、使用、管理保养以及检验各个环节对它予以足够重视，使上行超速保护装置更加可靠，发挥其应有的作用。

参考文献

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