一種電梯限速器動作速度試驗裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

閆 賓，王 葵

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院，廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市化高速發(fā)展，高樓數(shù)量越來越多，電梯也成為人們出行非常重要的垂直交通工具。電梯為人們的出行帶來巨大便利，如何提升電梯的安全性，確保人身和財產(chǎn)安全，已經(jīng)成為電梯發(fā)展非常重要的問題[1-6]。

電梯限速器是電梯非常重要的安全部件，它負(fù)責(zé)監(jiān)控電梯的運行速度。當(dāng)電梯出現(xiàn)超速時，限速器上的電氣安全開關(guān)首先動作，斷開電梯的安全電路，電梯停止運行；如果電氣動作后，電梯依然繼續(xù)加速運行，限速器的機械部分發(fā)生動作，觸發(fā)安全鉗或者夾繩器等保護裝置動作，強制制停電梯。限速器通過電氣和機械動作確保電梯運行的安全，避免極端危險的電梯事故發(fā)生。

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗規(guī)則》要求，限速器作為電梯安全保護裝置，在出廠前需進行試驗，其中最重要的是對其電氣動作和機械動作速度進行試驗，驗證產(chǎn)品的安全、可靠性[7]。

目前，限速器試驗裝置的驅(qū)動部分采用驅(qū)動電機帶動1個驅(qū)動輪，然后將驅(qū)動輪放置在限速器繩輪上，驅(qū)動限速器的加速。速度檢測則采用霍爾元件或者將連接編碼器的檢測輪放置在限速器繩輪上的方式。

目前的限速器試驗裝置主要存在幾個問題。（1）適用性不廣。現(xiàn)有裝置需將驅(qū)動輪和檢測輪放置在限速器繩輪上，但某些限速器的限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動輪和檢測輪無法放置到輪上，導(dǎo)致無法試驗。（2）采用霍爾元件采集限速器繩輪的速度信號，誤差比較大，精度不能保證。

本文開發(fā)一款電梯限速器動作速度試驗裝置，采用三角帶將限速器繩輪、驅(qū)動輪和檢測輪連接起來，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動輪和檢測輪無法接觸限速器繩輪的情況，有效擴大了本裝置的適用范圍；本裝置中通過設(shè)置升降單元和第一移動平臺，能夠調(diào)整驅(qū)動輪和檢測輪的位置，使得本裝置適用于各種不同類型的限速器，而且保證三角帶在試驗時處于繃緊狀態(tài)，模擬電梯限速器實際使用時的狀態(tài)，試驗結(jié)果更接近實際使用工況，有效提高試驗的準(zhǔn)確性，及時發(fā)現(xiàn)隱患，對促進質(zhì)檢事業(yè)的科技發(fā)展和保障電梯安全運行都有十分重要和積極的社會意義。

1 儀器檢測原理及方案

1.1 檢測原理

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗規(guī)則》要求，對于新的參數(shù)或配置的限速器，在進行批量生產(chǎn)和銷售前，制造單位應(yīng)當(dāng)提供一個樣品到國家市場監(jiān)管總局核準(zhǔn)的電梯型式試驗機構(gòu)完成相應(yīng)的試驗。限速器動作速度是其中一項試驗要求。

限速器是電梯設(shè)備中用于監(jiān)控轎廂運行速度的機械安全裝置。圖1 所示為限速器結(jié)構(gòu)原理圖，限速器通過限速器繩和電梯轎廂一起運動。當(dāng)電梯轎廂的運行速度超過額定速度一定值時，限速器的動作能夠切斷電氣安全回路，進一步超速導(dǎo)致安全鉗或轎廂上行超速保護裝置制動元件起作用，從而起到對電梯的安全保護作用。

圖1 限速器結(jié)構(gòu)原理圖

在實驗室里面，通過電機驅(qū)動限速器繩輪旋轉(zhuǎn)，開關(guān)信號檢測元件檢測限速器電氣安全開關(guān)動作和機械動作時刻的信號，并且將信號傳送給信號處理裝置。速度檢測裝置獲取限速器繩輪實時運動速度，并且將速度信號傳送給信號處理裝置。信號處理裝置對動作信號和速度信號進行處理，得到限速器電氣動作速度和機械動作速度的數(shù)值。

1.2 試驗裝置技術(shù)方案

1.2.1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

試驗裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示，圖中限速器的安裝主要通過升降和橫移運動來實現(xiàn)。第二驅(qū)動電機通過減速箱驅(qū)動絲杠螺母機構(gòu)運動，從而實現(xiàn)升降單元的上下運動，便于三角皮帶輪安裝到限速器繩輪上。轉(zhuǎn)動手柄通過絲杠螺母機構(gòu)分別和驅(qū)動輪、檢測輪的安裝平臺連接。通過操作轉(zhuǎn)動手柄使驅(qū)動輪、檢測輪左右橫移，確保限速器繩輪兩邊的三角帶處于豎直向下狀態(tài)。

限速器的固定通過給導(dǎo)磁板充電，導(dǎo)磁板產(chǎn)生強磁性，將限速器吸附在試驗臺上，避免使用夾具，提高安裝效率。

圖2 試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖和試驗裝置升降平臺俯視圖

1.2.2 硬件設(shè)計

如圖3所示，檢測儀器的核心采用PLC控制器，其通過工業(yè)級操作屏和操作人員進行交互。操作人員在操作屏上向PLC控制器發(fā)送控制指令。同時，PLC控制器將試驗結(jié)果傳輸?shù)讲僮髌辽?，便于操作人員讀取。

圖3 試驗裝置硬件設(shè)計方案

在限速器安裝過程中，PLC 控制器接收操作屏上的信號，通過第二電機驅(qū)動器驅(qū)動第二電機旋轉(zhuǎn)，使升降單元上下運動。在試驗過程中，PLC 控制器向第一電機驅(qū)動器發(fā)送信號，驅(qū)動第一電機加速旋轉(zhuǎn)，同時接收編碼器上的信號，并且通過運算得到限速器的實時速度。

限速器電氣安全開關(guān)動作和機械動作后，電氣安全開關(guān)和磁開關(guān)相繼斷開，PLC 控制器將先后接收到2 個脈沖信號，記錄這2個時刻限速器的速度值，并且分別作為限速器電氣動作速度值和機械動作速度值傳輸?shù)讲僮髌辽稀?/p>

2 測試結(jié)果

試驗裝置實物如圖4 所示。本次試驗限速器為單向限速器，額定速度為0.5 m/s，結(jié)構(gòu)型式為離心甩塊式，通過夾持方式產(chǎn)生提拉力。

首先，限速器放置到試驗臺上，在操作屏上控制升降平臺上升到一定位置，然后將三角帶分別穿過限速器繩輪、驅(qū)動輪和檢測輪，并且采用接頭片將三角帶封閉連接?？刂粕灯脚_向下運動，同時操作轉(zhuǎn)動手柄橫移驅(qū)動輪和檢測輪的位置，使三角帶繃緊同時豎直地安裝在試驗裝置上。

其次，將限速器的電氣安全開關(guān)連接到試驗裝置上。同時，將磁開關(guān)對準(zhǔn)限速器壓繩拉臂的邊緣。當(dāng)限速器電氣動作時，電氣安全開關(guān)斷開，試驗裝置獲得一個開關(guān)信號。限速器機械動作時，壓繩拉臂動作，磁開關(guān)斷開，試驗裝置再次獲得一個開關(guān)信號。

最后，接通導(dǎo)磁板電源，導(dǎo)磁板將限速器穩(wěn)穩(wěn)地吸附在試驗臺上。在操作板上設(shè)置限速器的旋轉(zhuǎn)方向以及其它相關(guān)參數(shù)，試驗裝置開始進行試驗。

試驗結(jié)果如表1和表2所示。從表中可以看出，下行電氣動作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.037 4 m/s，下行機械動作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.021 2 m/s，上行電氣動作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.053 2 m/s。

表1 下行動作速度 m/s

表2 上行動作速度 m/s

造成速度偏離的主要原因有兩個方面。（1）該臺限速器動作主要通過離心甩塊來動作電氣安全開關(guān)和壓繩拉臂，離心甩塊只有兩個，當(dāng)離心甩塊達到動作狀態(tài)時，可能并沒有到達限速器電氣或者機械動作的位置，限速器動作速度出現(xiàn)偏差。（2）試驗裝置本身存在的誤差；限速器安裝過松，三角帶出現(xiàn)打滑。編碼器采集的數(shù)據(jù)存在誤差，導(dǎo)致限速器試驗速度采集出現(xiàn)偏差。

圖4 試驗裝置實物

3 結(jié)束語

本文開發(fā)一款用于電梯限速器動作速度的試驗裝置。試驗結(jié)果表明該裝置可以很好地完成限速器動作速度的試驗，安裝簡單、操作方便，試驗結(jié)果可靠度高、誤差較小，大大減輕了試驗勞動強度，提升了檢驗質(zhì)量和效率。