一種新型電梯限速器的設(shè)計(jì)與研究

陳述國

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院常德分院，湖南 常德 415000）

當(dāng)前在用電梯限速器，較為普遍地采用離心式甩塊結(jié)構(gòu)，其工作原理清晰，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)。但其使用過程有一個問題：因?yàn)槠溥\(yùn)動副多，彈簧的塑性變形等原因，每隔一定的時(shí)間，需要對其動作速度進(jìn)行校驗(yàn)。也就是說，機(jī)械測速的穩(wěn)定與可靠要建立在合格的維護(hù)保養(yǎng)與適時(shí)的校驗(yàn)的基礎(chǔ)上，這就給電梯安全帶來一個巨大的漏洞。這主要是因?yàn)椋弘娞菥S保人員不足；電梯維保人員現(xiàn)狀：武漢市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2016年組織各區(qū)局對電梯維護(hù)保養(yǎng)單位開展了監(jiān)督檢查，對99家維保單位維保的178臺在用電梯維保質(zhì)量進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)督抽查，36家單位維保人員或技術(shù)人員的數(shù)量不符合要求，個別單位人員數(shù)量嚴(yán)重不足 （中國質(zhì)量新聞網(wǎng)）。如果按要求，每25臺梯須配一名電梯維保人員的話，很多地區(qū)可能連要求的一半都達(dá)不到。當(dāng)人員不滿足要求時(shí)，受傷的首先是電梯維保質(zhì)量。

電梯維保人員技術(shù)參差不齊，限速器校驗(yàn)，是一個既要求較高技術(shù)水平，又要求較高責(zé)任心的工作。在限速器校驗(yàn)時(shí)，必須懂得在各機(jī)械結(jié)構(gòu)靈活的基礎(chǔ)上，甩塊的離心力與彈簧壓力平衡的道理。而特別是在三四線小城市，電梯維保人員門檻較低，技術(shù)能力也會有一定的不足。

限速器校驗(yàn)過程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力：從限速繩地提起夾持，到校驗(yàn)儀的架設(shè)、磁感應(yīng)位置的調(diào)整與固定，再到限速輪直徑的測量、限速儀的設(shè)置，更重要的是，當(dāng)測得的動作速度與要求不符時(shí)，需要對限速器進(jìn)行調(diào)整，直到滿足要求。這都需要電梯維保人員有較高的責(zé)任心和一定的時(shí)間來保證。

現(xiàn)場使用環(huán)境紛繁復(fù)雜，有時(shí)因?yàn)榄h(huán)境的影響，現(xiàn)場根本無法校驗(yàn)，如無機(jī)房限速器、限速器在承重梁下。拆除校驗(yàn)又停梯時(shí)間較長，客觀上造成不少校驗(yàn)的困難。

電梯行業(yè)自律不足和惡性競爭帶來的不良影響，現(xiàn)在尤其在內(nèi)地三四線小城市，電梯維保價(jià)格普遍偏低，而人工成本居高不下，所以維保單位也難以花太多精力來進(jìn)行電梯限速器的校驗(yàn)。

由于以上種種原因，限速器甩塊甩不開、棘爪落不下等情況常見于日常檢驗(yàn)工作之中。加大電梯限速器動作的速度、延遲動作的時(shí)機(jī)或不能動作。這在電梯安全上，就有可能是致命的隱患。如一臺速度為1.75 m/s的電梯，機(jī)械保護(hù)的動作速度，本應(yīng)最大是2.33 m/s，如果要3 m/s才能觸發(fā)機(jī)械動作，則可能電梯已經(jīng)沖頂或蹲底了，還有一個可能是電梯根本停不下來，近兩年無論是在長沙，還是在常德，都有類似的案例。所以對限速器加一個對維保和校驗(yàn)要求不是很高的獨(dú)立的監(jiān)測裝置，是很有必要的。

于是，我們今天介紹一下這種雙系統(tǒng) （電子、機(jī)械） 保護(hù)、同時(shí)輔以較少的人員操作，就能實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行校驗(yàn)的限速器。

為了方便敘述，本文把這種加裝了旋轉(zhuǎn)編碼器控制的限速器稱為新限速器。

1 新限速器工作原理

我們將現(xiàn)有限速器原部分的結(jié)構(gòu)及功能不變，新加的部分主要是將旋轉(zhuǎn)編碼器測速技術(shù)應(yīng)用到限速器的速度檢測上，只要對旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)處理模塊輸入兩個設(shè)定值，當(dāng)限速器的速度達(dá)到第一個設(shè)定值時(shí)，切斷電梯的安全電路，使電梯主機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)限速器的速度達(dá)到第二個設(shè)定值時(shí)，電磁觸發(fā)限速器連桿，使棘爪落下，限速器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動安全鉗動作，使電梯轎廂制停。

所以，這種新限速器使用的效果可以做到：電梯運(yùn)行速度機(jī)械監(jiān)控和電子監(jiān)控同時(shí)工作，當(dāng)一路監(jiān)控失效時(shí)，另一路不受影響，繼續(xù)獨(dú)立的監(jiān)控電梯的運(yùn)行速度。

同時(shí)，這種新型的限速器，通過門區(qū)信號的配合，比如當(dāng)電梯轎廂離開門區(qū)時(shí)，給出一個電壓信號，如果此時(shí)電梯門未關(guān)閉，再將此電壓送到限速器，轎廂一旦運(yùn)行，編碼器檢測到旋轉(zhuǎn)，信息傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，使第二組觸點(diǎn)閉合，電壓輸送到時(shí)限速器的電磁鐵，從而觸發(fā)限速器動作，使電梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)檢測并防止電梯轎廂開門運(yùn)行。其控制原理，如圖1所示。

圖1 限速器控制邏輯圖

2 新限速器結(jié)構(gòu)

2.1 新限速器機(jī)械結(jié)構(gòu)

考慮到現(xiàn)有限速器結(jié)構(gòu)的成熟及與之兼容性，我們只需在現(xiàn)有限速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上稍加改造：采用一個能手動電磁動作的無機(jī)房限速器 （即普通的電梯限速器，加上一個電磁鐵，一個連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，可以使限速器棘爪落下），通過改造，使其軸隨輪子一起旋轉(zhuǎn)，在其轉(zhuǎn)軸上連接一個旋轉(zhuǎn)編碼器，再接入一個編碼器的數(shù)據(jù)處理單元，其余結(jié)構(gòu)不變。如圖2所示。

圖2 新限速器實(shí)物

2.2 新限速器電氣結(jié)構(gòu)

在限速器的旋轉(zhuǎn)軸接上旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，送到與之匹配的數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊將收到的編碼器信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、隔離，從而輸出可以適應(yīng)控制器的信號。當(dāng)限速器達(dá)到不同的設(shè)定速度時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊分別控制其輸出的幾組觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)，利用這幾組觸點(diǎn)的通斷，即可控制電梯安全回路的通斷和限速 器電磁鐵的動作，從而控制電梯的運(yùn)行。

考慮到設(shè)備的突然斷電工況，新限速器系統(tǒng)應(yīng)采用不間斷電源。為方便系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)和檢驗(yàn)檢測，還可設(shè)置限速器動作的試驗(yàn)按鈕。具體接線方法如圖3所示。

圖3 新限速器控制電路原理圖

其控制原理：

當(dāng)轎廂開著門離開門區(qū)時(shí)，電壓信號被送到“2”，此時(shí)編碼器若檢測到繼續(xù)運(yùn)行，則“2”和“COM”接通，繼電器K1得電，時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí) （主要是為了與電梯控制系統(tǒng)的提前開門等功能配合），超時(shí)后閉合常開觸點(diǎn)，限速器電磁鐵得電動作，限速器棘爪落下，從而使轎廂安全鉗動作，轎廂停止運(yùn)行；

當(dāng)限速器速度達(dá)到第一設(shè)定速度時(shí)，控制點(diǎn)“4”和“COM”接通，繼電器K2得電，其常閉觸點(diǎn)斷開，即斷開電梯安全回路，切斷電梯動力電源，使電梯停止運(yùn)行；

當(dāng)限速器速度達(dá)到第二設(shè)定速度時(shí)，控制點(diǎn)“6”和“COM”接通，繼電器K3得電，限速器電磁鐵得電動作，限速器棘爪落下，從而使轎廂安全鉗動作，轎廂停止運(yùn)行。

3 新限速器的校驗(yàn)

3.1 電子監(jiān)測部分的校驗(yàn)

只需要將編碼器通過聯(lián)軸器插在限速器測試儀上，進(jìn)行動作和速度的模擬。兩個方面檢查、校準(zhǔn)限速器的工作狀態(tài)：（1） 測試限速器動作速度的準(zhǔn)確性；（2） 限速器動作指令能有效地發(fā)出，如開關(guān)動作、甩塊動作、落下棘爪。

3.2 原機(jī)械系統(tǒng)的校驗(yàn)

與加裝電氣監(jiān)控系統(tǒng)前沒有變化，可以參照原校驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書。

3.3 對于新型限速器校驗(yàn)的設(shè)想

電梯采用新型限速器后，其速度檢測和動作保護(hù)就有了兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，大大降低了電梯速度保護(hù)對后期人員校驗(yàn)的依賴?？梢钥紤]每兩年只需對其電氣監(jiān)測部分進(jìn)行校驗(yàn)，其校驗(yàn)工作實(shí)際就簡化為：拔出編碼器，插到專用模擬（校驗(yàn)） 設(shè)備上，輸入限速器輪公稱直徑和初速度，啟動測試，打印測試結(jié)果。省去了大量的限速器拆除，測試儀架設(shè)工作。而對于機(jī)械部分，可以適當(dāng)延長其校驗(yàn)周期，平時(shí)只需做好正常的維護(hù)保養(yǎng)工作就行了。

4 結(jié)語

采用本限速器，只需增加較少的投資，即可增加一套獨(dú)立的電梯速度監(jiān)控系統(tǒng)，較大地提高了電梯工作的穩(wěn)定與可靠性，降低了電梯限速器工作對于人員校正的依賴，從而提高了電梯的安全性能。