淺析電梯沖頂事故之制動(dòng)器材質(zhì)問題

梁 驍 黃文和

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200333）

淺析電梯沖頂事故之制動(dòng)器材質(zhì)問題

梁 驍 黃文和

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200333）

電梯制動(dòng)器是頻繁使用的安全部件，也是維持電梯安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本文結(jié)合一起電梯沖頂事故，對(duì)事故電梯的制動(dòng)器進(jìn)行拆解，分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)型式，觀察其受損情況，直觀分析制動(dòng)器的失效特征?；谙嚓P(guān)試驗(yàn)和技術(shù)分析，由于制動(dòng)器柱塞因本體材質(zhì)問題引發(fā)機(jī)械卡阻，致使制動(dòng)器制動(dòng)功能失效。結(jié)合制動(dòng)器失效的原因，建議在有關(guān)電梯法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中考慮增加對(duì)制動(dòng)器相關(guān)零部件材質(zhì)、化學(xué)成分符合性的要求，避免類似事故的再次發(fā)生。

制動(dòng)器 沖頂事故 失效特征 材質(zhì)問題 機(jī)械卡阻

1 事故情況描述

某地一剛投入使用的居民小區(qū)內(nèi)，一部電梯由16樓向1樓運(yùn)行，此時(shí)轎廂內(nèi)共有2名乘客。當(dāng)電梯到達(dá)1樓后，電梯層門、轎門開啟，轎廂內(nèi)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(tài)下發(fā)生向上移動(dòng)，隨即速度越來越快一直越過27樓頂層，并與井道頂部產(chǎn)生猛烈的碰撞，巨大的沖擊力造成留在轎廂內(nèi)的乘客肢體骨折，轎廂的天花板等物件掉落。

2 制動(dòng)器相關(guān)部件的材質(zhì)分析

事故發(fā)生后，當(dāng)?shù)刎?fù)責(zé)特種設(shè)備安全監(jiān)督管理的部門立即組織多名技術(shù)專家趕赴現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)事故發(fā)生的原因進(jìn)行調(diào)查。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，事故設(shè)備為一部曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯，制造日期2007年11月（制動(dòng)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(shù)28層28站28門(-1F—27F)。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)勘查和相關(guān)試驗(yàn)，事故調(diào)查組初步判定本起電梯沖頂事故的發(fā)生與制動(dòng)器出現(xiàn)機(jī)械卡阻故障有關(guān)。為進(jìn)一步確認(rèn)制動(dòng)器失效原因，針對(duì)該事故電梯制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，事故調(diào)查組委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)制動(dòng)器幾個(gè)關(guān)鍵零部件如柱塞、松閘桿等進(jìn)行深入分析：

2.1 制動(dòng)器分析、檢查

電梯制動(dòng)器拆卸后發(fā)現(xiàn)，柱塞與導(dǎo)磁環(huán)（套）配合面區(qū)域均有明顯的縱向磨損條痕，并在間隙區(qū)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(chǎng)內(nèi)均形成沿磁力線分布形態(tài)，表明均為鐵磁性物質(zhì)，如圖1所示。

圖1 腔體內(nèi)粘附物形貌特征

片狀粘附物在電鏡下形貌呈現(xiàn)多邊形塊狀及粉末狀形態(tài)，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(xué)分析及磁性能測(cè)試結(jié)果可知，故障制動(dòng)器柱塞的材質(zhì)不符合電磁純鐵（DT4) 的相關(guān)技術(shù)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(dǎo)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(xì)紋，為正常旋轉(zhuǎn)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(yùn)行中柱塞有一定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。

圖3 兩柱塞體底端面上有多條撞擊壓痕

對(duì)柱塞體磨損區(qū)域進(jìn)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(dòng)器松閘桿材質(zhì)符合45鋼的相關(guān)技術(shù)要求（GB/T 699—1999 《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》）。

由宏觀及電鏡、能譜等微觀分析可看到，松閘桿外表經(jīng)鍍鋅處理，在與導(dǎo)磁環(huán)的支承孔間匹配面有較嚴(yán)重的磨損（單邊磨損達(dá)0.07mm），并由磨損痕跡表明松閘桿在運(yùn)行中有異常轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，攜帶鍍鋅層的磨損屑散落在內(nèi)腔的導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)，并且進(jìn)入柱塞與導(dǎo)磁環(huán)間隙中。

圖5 松閘桿及其磨損形貌

由宏觀檢測(cè)及各項(xiàng)微觀分析還可看到，柱塞與導(dǎo)磁環(huán)之間發(fā)生了異常流變粘著磨損，并且根據(jù)異常磨損區(qū)的分布及磨損區(qū)含鋅的嵌入顆?？赏茢?，異常磨損的發(fā)生與松閘桿散落的磨屑有關(guān)。

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

3 事故原因分析

基于以上試驗(yàn)和技術(shù)分析，本起電梯沖頂事故的發(fā)生與制動(dòng)器發(fā)生機(jī)械卡阻，制動(dòng)功能完全失效有關(guān)。

事發(fā)時(shí)，電梯停梯，進(jìn)入制動(dòng)器控制電路失電狀態(tài)，由于制動(dòng)器柱塞卡阻致使制動(dòng)器無法進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)制動(dòng)器失效后，電梯轎廂在對(duì)重的重力作用下依據(jù)當(dāng)時(shí)的負(fù)載狀況發(fā)生位移，如果轎廂處于空載或輕載狀態(tài)，轎廂向上移動(dòng)，并逐步加速，如果轎廂處于滿載狀態(tài)，轎廂向下移動(dòng)，并逐步加速。電梯轎廂超速運(yùn)行時(shí)有限速器安全鉗和上行超速保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，此時(shí)若達(dá)到限速器的限定動(dòng)作值時(shí)，限速器的電氣開關(guān)動(dòng)作，斷開安全回路（制動(dòng)器控制電路電源失電），限速器動(dòng)作。轎廂下行超速時(shí)安全鉗動(dòng)作，轎廂上行超速時(shí)該型號(hào)電梯超速保護(hù)的執(zhí)行部件為工作制動(dòng)器，制動(dòng)器應(yīng)該動(dòng)作使得轎廂制停并保持靜止?fàn)顟B(tài)。由于事發(fā)時(shí)制動(dòng)器因卡阻失效，因此不能使電梯轎廂停止運(yùn)行，最終導(dǎo)致轎廂運(yùn)行加速并沖頂。

4 預(yù)防措施

為了使電磁制動(dòng)器的柱塞在斷電后立即消磁，柱塞材質(zhì)多采用具有矯頑力小、容易磁化和退磁特點(diǎn)的軟磁材料，其中以電磁純鐵（DT4）為主，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6983—2008對(duì)電磁純鐵（DT4）的化學(xué)成分也進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定。本起事故中，恰恰就是由于涉事電梯制動(dòng)器的柱塞的化學(xué)成分不符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6983—2008的相關(guān)要求，其含碳量等多個(gè)成分超標(biāo)，造成柱塞的磁性在制動(dòng)線圈失電的情況下無法及時(shí)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(dǎo)套發(fā)生磨損，致使制動(dòng)器柱塞在工作中發(fā)生阻尼或卡死故障，造成制動(dòng)功能失效。因此，制動(dòng)器主要零部件材質(zhì)、化學(xué)成分的符合性問題需要引起我們的重視。

目前，我國(guó)適用的電梯相關(guān)制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)中，如GB/T 24478—2009《電梯曳引機(jī)》，未對(duì)制動(dòng)器主要零部件的材質(zhì)、化學(xué)成分符合性作出明確規(guī)定。因此，為避免類似事故的再次發(fā)生，考慮到制動(dòng)器動(dòng)作的可靠性對(duì)保障電梯安全運(yùn)行的重要性，建議進(jìn)一步完善我國(guó)相關(guān)電梯制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)，在GB/T 24478—2009中對(duì)制動(dòng)器主要零部件的材質(zhì)、化學(xué)成分符合性作出具體要求，如柱塞材質(zhì)為電磁純鐵材料時(shí)，其化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 6983—2008的要求，從而借助于標(biāo)準(zhǔn)的約束性，確保制動(dòng)器主要零部件的材質(zhì)、化學(xué)成分符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這樣有助于預(yù)防/減少制動(dòng)器機(jī)械卡阻故障的發(fā)生，確保制動(dòng)器動(dòng)作的可靠性。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

[2] TSG T7001—2012 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯[S].

[3] GB/T 6983—2008 電磁純鐵[S].

[4] GB/T 699—1999 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(diào)查工作。

2016-01-19）